전류의 주요 매개 변수를 변환하는 예산 옵션은 전압 분배기입니다. 이러한 장치는 스스로 만들기가 쉽지만 이렇게 하려면 목적, 용도, 작동 원리 및 계산 예를 알아야 합니다.
목적 및 적용
변압기를 사용하여 교류 전압을 변환하므로 충분히 높은 전류 값을 유지할 수 있습니다. 작은 전류(최대 수백 mA)를 소비하는 부하를 전기 회로에 연결해야 하는 경우 변압기(U)를 사용하지 않는 것이 좋습니다.
이러한 경우 비용이 훨씬 저렴한 가장 단순한 DN(전압 분배기)을 사용할 수 있습니다. 필요한 값을 얻은 후 U를 곧게 펴고 소비자에게 전원을 공급합니다. 필요한 경우 전류(I)를 높이려면 출력단을 사용하여 전력을 증가시켜야 합니다.또한 제수와 상수 U가 있지만 이러한 모델은 다른 모델보다 덜 자주 사용됩니다.
DN은 종종 다양한 유형의 배터리에 대해 220V에서 더 낮은 U 값과 전류를 얻어야 하는 다양한 장치를 충전하는 데 사용됩니다. 또한 U를 나누는 장치를 사용하여 전기 측정 기기, 컴퓨터 장비, 실험실 펄스 및 일반 전원 공급 장치를 만드는 것이 좋습니다.
작동 원리
전압 분배기(DN)는 출력과 입력 U가 전달 계수를 사용하여 상호 연결되는 장치입니다. 전달 계수는 분배기의 출력과 입력에서 U 값의 비율입니다. 전압 분배기 회로는 단순하며 무선 요소(저항기, 커패시터 또는 인덕터)와 같이 직렬로 연결된 두 소비자의 체인입니다. 성능면에서 다릅니다.
교류에는 전압, 전류, 저항, 인덕턴스(L) 및 커패시턴스(C)와 같은 주요 양이 있습니다. 소비자가 직렬로 연결된 경우 기본 전력량(U, I, R, C, L)을 계산하는 공식:
- 저항 값이 합산됩니다.
- 스트레스가 더해집니다.
- 전류는 회로 섹션에 대한 옴의 법칙에 따라 계산됩니다. I = U / R;
- 인덕턴스가 합산됩니다.
- 전체 커패시터 체인의 커패시턴스: C = (C1 * C2 * .. * Cn) / (C1 + C2 + .. + Cn).
간단한 저항 DN의 제조에는 직렬 연결된 저항의 원리가 사용됩니다. 일반적으로 계획은 2개의 어깨로 나눌 수 있습니다. 첫 번째 어깨는 위쪽 어깨이며 DN의 입력과 영점 사이에 있고 두 번째 어깨는 아래쪽 어깨이며 출력 U가 제거됩니다.
이 암에 있는 U의 합은 들어오는 U의 결과 값과 같습니다. 선형 및 비선형 유형의 RP가 있습니다. 선형 장치에는 입력 값에 따라 선형적으로 변하는 출력 U가 있는 장치가 포함됩니다. 그들은 회로의 다양한 부분에서 원하는 U를 설정하는 데 사용됩니다. 비선형은 기능 전위차계에 사용됩니다. 이들의 저항은 능동, 반응성 및 용량성일 수 있습니다.
또한 DN은 용량성일 수도 있습니다. 직렬로 연결된 2개의 커패시터 체인을 사용합니다.
작동 원리는 가변 구성 요소가 있는 전류 회로에서 커패시터 저항의 반응성 구성 요소를 기반으로 합니다. 커패시터는 용량 특성뿐만 아니라 저항 Xc도 가지고 있습니다. 이 저항을 용량 성이라고하며 전류의 주파수에 따라 다르며 공식에 의해 결정됩니다. Xc \u003d (1 / C) * w \u003d w / C, 여기서 w는 순환 주파수, C는 커패시터의 값 .
순환 주파수는 w = 2 * PI * f 공식으로 계산됩니다. 여기서 PI = 3.1416이고 f는 AC 주파수입니다.
커패시터 또는 용량성 유형을 사용하면 저항성 장치보다 상대적으로 큰 전류를 수신할 수 있습니다. 그것은 U 값을 여러 번 줄여야하는 고전압 회로에 널리 사용되었습니다. 또한 과열되지 않는다는 상당한 이점이 있습니다.
유도형 DN은 가변 구성 요소가 있는 전류 회로의 전자기 유도 원리를 기반으로 합니다. 전류는 솔레노이드를 통해 흐르고 저항은 L에 따라 달라지며 유도성이라고 합니다. 그 값은 교류 주파수 Xl \u003d w * L에 정비례합니다. 여기서 L은 회로 또는 코일의 인덕턴스 값입니다.
유도성 DN은 가변 성분이 있고 유도성 저항(Xl)이 있는 전류가 있는 회로에서만 작동합니다.
장점과 단점
저항성 DN의 주요 단점은 고주파 회로에서의 사용 불가능, 저항 양단의 상당한 전압 강하 및 전력 감소입니다. 일부 회로에서는 상당한 가열이 발생하기 때문에 저항의 전력을 선택해야 합니다.
대부분의 경우 교류 회로는 능동 부하(저항)가 있는 DN을 사용하지만 각 저항에 병렬로 연결된 보상 커패시터를 사용합니다. 이 접근 방식을 사용하면 열을 줄일 수 있지만 주요 단점인 전력 손실은 제거할 수 없습니다. 장점은 DC 회로에서 사용한다는 것입니다.
저항성 DN에서 전력 손실을 제거하려면 능동 소자(저항기)를 용량성 소자로 교체해야 합니다. 저항성 DN과 관련된 용량성 요소에는 다음과 같은 여러 장점이 있습니다.
- AC 회로에 사용됩니다.
- 과열 없음;
- 커패시터에는 저항과 달리 전력이 없기 때문에 전력 손실이 감소합니다.
- 고전압 전압원에 적용 가능합니다.
- 고효율 계수(COP);
- I에 대한 손실이 적습니다.
단점은 U가 일정한 회로에서는 사용할 수 없다는 것입니다. 이는 DC 회로의 커패시터에 커패시턴스가 없고 커패시턴스로만 작용하기 때문입니다.
가변 구성 요소가 있는 회로의 유도 DN에도 여러 가지 장점이 있지만 U 값이 일정한 회로에도 사용할 수 있습니다.인덕터에는 저항이 있지만 인덕턴스로 인해 U가 크게 떨어지므로 이 옵션은 적합하지 않습니다. 저항 유형의 DN과 비교하여 주요 이점은 다음과 같습니다.
- 변수 U가 있는 네트워크의 적용
- 요소의 약간의 가열;
- AC 회로에서 전력 손실이 적습니다.
- 상대적으로 높은 효율(용량성보다 높음);
- 고정밀 측정 장비에 사용;
- 더 작은 오류가 있습니다.
- 분배기의 출력에 연결된 부하는 분배비에 영향을 미치지 않습니다.
- 전류 손실은 용량성 분배기보다 적습니다.
단점은 다음과 같습니다.
- 전력 네트워크에서 상수 U를 사용하면 상당한 전류 손실이 발생합니다. 또한 인덕턴스를 위한 전기 에너지 소비로 인해 전압이 급격히 떨어집니다.
- 주파수 응답의 출력 신호(정류기 브리지 및 필터를 사용하지 않음)가 변경됩니다.
- 고전압 AC 회로에는 적용되지 않습니다.
저항, 커패시터 및 인덕턴스의 전압 분배기 계산
계산을 위해 전압 분배기 유형을 선택한 후에는 공식을 사용해야 합니다. 계산이 틀리면 장치 자체, 전류를 증폭하기 위한 출력단 및 소비자가 소진될 수 있습니다. 잘못된 계산의 결과는 무선 구성 요소의 고장보다 훨씬 더 나쁠 수 있습니다. 단락으로 인한 화재 및 감전.
회로를 계산하고 조립할 때 안전 규칙을 엄격히 준수하고 올바른 조립을 위해 전원을 켜기 전에 장치를 확인하고 습기가 많은 방에서 테스트하지 마십시오(감전의 가능성이 높아짐). 계산에 사용되는 주요 법칙은 회로 섹션에 대한 옴의 법칙입니다.공식은 다음과 같습니다. 전류 강도는 회로 섹션의 전압에 정비례하고 이 섹션의 저항에 반비례합니다. 수식 항목은 I = U / R과 같습니다.
저항의 전압 분배기를 계산하는 알고리즘:
- 총 전압: Upit \u003d U1 + U2, 여기서 U1과 U2는 각 저항의 U 값입니다.
- 저항 전압: U1 = I * R1 및 U2 = I * R2.
- Upit \u003d I * (R1 + R2).
- 무부하 전류: I = U / (R1 + R2).
- 각 저항에 대한 U 드롭: U1 = (R1 / (R1 + R2)) * Upit 및 U2 = (R2 / (R1 + R2)) * Upit.
R1과 R2의 값은 부하 저항보다 2배 작아야 합니다.
커패시터의 전압 분배기를 계산하려면 U1 = (C1 / (C1 + C2)) * Upit 및 U2 = (C2 / (C1 + C2)) * Upit 공식을 사용할 수 있습니다.
인덕턴스에 대한 DN 계산 공식은 유사합니다. U1 = (L1 / (L1 + L2)) * Upit 및 U2 = (L2 / (L1 + L2)) * Upit.
분배기는 대부분의 경우 다이오드 브리지 및 제너 다이오드와 함께 사용됩니다. 제너 다이오드는 안정기 U 역할을 하는 반도체 장치입니다. 다이오드는 이 회로에서 허용되는 것보다 더 높은 역 U로 선택해야 합니다. 제너 다이오드는 필요한 안정화 전압 값에 대한 참고서에 따라 선택됩니다. 또한 저항이 없으면 반도체 장치가 타 버리기 때문에 저항이 앞에있는 회로에 포함되어야합니다.
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