Opsi anggaran untuk mengubah parameter utama arus listrik adalah pembagi tegangan. Perangkat semacam itu mudah dibuat sendiri, tetapi untuk melakukan ini, Anda perlu mengetahui tujuan, aplikasi, prinsip operasi, dan contoh perhitungan.
Isi
Tujuan dan aplikasi
Trafo digunakan untuk mengubah tegangan bolak-balik, berkat itu nilai arus yang cukup tinggi dapat dipertahankan. Jika perlu menghubungkan beban yang mengkonsumsi arus kecil (hingga ratusan mA) ke rangkaian listrik, maka penggunaan transformator tegangan (U) tidak dianjurkan.
Dalam kasus ini, Anda dapat menggunakan pembagi tegangan (DN) paling sederhana, yang biayanya jauh lebih rendah. Setelah mendapatkan nilai yang diperlukan, U diluruskan dan daya disuplai ke konsumen. Jika perlu, untuk meningkatkan arus (I), Anda perlu menggunakan tahap keluaran untuk meningkatkan daya.Selain itu, ada pembagi dan konstanta U, tetapi model ini lebih jarang digunakan daripada yang lain.
DN sering digunakan untuk mengisi daya berbagai perangkat di mana perlu untuk mendapatkan nilai U dan arus yang lebih rendah dari 220 V untuk berbagai jenis baterai. Selain itu, disarankan untuk menggunakan perangkat untuk membagi U untuk membuat alat ukur listrik, peralatan komputer, serta catu daya laboratorium dan catu daya biasa.
Prinsip operasi
Pembagi tegangan (DN) adalah perangkat di mana output dan input U saling berhubungan menggunakan koefisien transfer. Koefisien transfer adalah rasio nilai U pada keluaran dan masukan pembagi. Rangkaian pembagi tegangan sederhana dan merupakan rantai dua konsumen yang terhubung secara seri - elemen radio (resistor, kapasitor atau induktor). Mereka berbeda dalam hal kinerja.
Arus bolak-balik memiliki besaran utama seperti: tegangan, arus, resistansi, induktansi (L) dan kapasitansi (C). Rumus untuk menghitung besaran pokok listrik (U, I, R, C, L) bila konsumen dirangkai secara seri:
- Nilai resistansi bertambah;
- Tekanan bertambah;
- Arus akan dihitung menurut hukum Ohm untuk bagian rangkaian: I = U / R;
- Induktansi bertambah;
- Kapasitansi dari seluruh rangkaian kapasitor: C = (C1 * C2 * .. * Cn) / (C1 + C2 + .. + Cn).
Untuk pembuatan resistor sederhana DN digunakan prinsip resistor seri. Secara konvensional, skema dapat dibagi menjadi 2 bahu. Bahu pertama adalah yang atas dan terletak di antara input dan titik nol DN, dan yang kedua adalah yang lebih rendah, dan output U dihapus darinya.
Jumlah U pada lengan ini sama dengan nilai yang dihasilkan dari U yang masuk. Ada jenis RP linier dan non-linier. Perangkat linier termasuk perangkat dengan output U, yang bervariasi secara linier tergantung pada nilai input. Mereka digunakan untuk mengatur U yang diinginkan di berbagai bagian sirkuit. Nonlinier digunakan dalam potensiometer fungsional. Resistansi mereka bisa aktif, reaktif dan kapasitif.
Selain itu, DN juga bisa kapasitif. Ini menggunakan rantai 2 kapasitor yang dihubungkan secara seri.
Prinsip operasinya didasarkan pada komponen reaktif dari resistansi kapasitor dalam rangkaian arus dengan komponen variabel. Kapasitor tidak hanya memiliki karakteristik kapasitif, tetapi juga resistansi Xc. Resistansi ini disebut kapasitif, tergantung pada frekuensi arus dan ditentukan oleh rumus: Xc \u003d (1 / C) * w \u003d w / C, di mana w adalah frekuensi siklik, C adalah nilai kapasitor .
Frekuensi siklik dihitung dengan rumus: w = 2 * PI * f, di mana PI = 3,1416 dan f adalah frekuensi AC.
Kapasitor, atau kapasitif, jenis memungkinkan Anda untuk menerima arus yang relatif besar dibandingkan dengan perangkat resistif. Ini telah banyak digunakan di sirkuit tegangan tinggi, di mana nilai U harus dikurangi beberapa kali. Selain itu, ia memiliki keunggulan signifikan - tidak terlalu panas.
Jenis induktif DN didasarkan pada prinsip induksi elektromagnetik pada rangkaian arus dengan komponen variabel. Arus mengalir melalui solenoida, yang hambatannya bergantung pada L dan disebut induktif. Nilainya berbanding lurus dengan frekuensi arus bolak-balik: Xl \u003d w * L, di mana L adalah nilai induktansi rangkaian atau koil.
DN induktif hanya bekerja pada rangkaian dengan arus, yang memiliki komponen variabel, dan memiliki hambatan induktif (Xl).
Keuntungan dan kerugian
Kerugian utama dari DN resistif adalah ketidakmungkinan penggunaannya di sirkuit frekuensi tinggi, penurunan tegangan yang signifikan pada resistor dan penurunan daya. Di beberapa sirkuit, perlu untuk memilih kekuatan resistansi, karena pemanasan yang signifikan terjadi.
Dalam kebanyakan kasus, rangkaian arus bolak-balik menggunakan DN dengan beban aktif (resistif), tetapi dengan penggunaan kapasitor kompensasi yang terhubung secara paralel ke masing-masing resistor. Pendekatan ini memungkinkan Anda untuk mengurangi panas, tetapi tidak menghilangkan kelemahan utama, yaitu kehilangan daya. Keuntungannya adalah penggunaan di sirkuit DC.
Untuk menghilangkan kehilangan daya pada DN resistif, elemen aktif (resistor) harus diganti dengan yang kapasitif. Elemen kapasitif relatif terhadap DN resistif memiliki sejumlah keunggulan:
- Ini digunakan di sirkuit AC;
- Tidak terlalu panas;
- Kehilangan daya berkurang, karena kapasitor tidak memiliki, tidak seperti resistor, daya;
- Aplikasi pada sumber tegangan tegangan tinggi dimungkinkan;
- Faktor efisiensi tinggi (COP);
- Lebih sedikit kerugian pada I.
Kerugiannya adalah tidak dapat digunakan pada rangkaian dengan U konstan. Hal ini dikarenakan kapasitor pada rangkaian DC tidak memiliki kapasitansi, tetapi hanya berfungsi sebagai kapasitansi.
DN induktif di sirkuit dengan komponen variabel juga memiliki sejumlah keunggulan, tetapi juga dapat digunakan di sirkuit dengan nilai konstan U.Induktor memiliki resistansi, tetapi karena induktansi, opsi ini tidak cocok, karena ada penurunan U yang signifikan. Keuntungan utama dibandingkan dengan tipe DN resistif:
- Aplikasi dalam jaringan dengan variabel U;
- Sedikit pemanasan elemen;
- Lebih sedikit kehilangan daya di sirkuit AC;
- Efisiensi yang relatif tinggi (lebih tinggi dari kapasitif);
- Digunakan dalam peralatan pengukuran presisi tinggi;
- Memiliki kesalahan yang lebih kecil;
- Beban yang terhubung ke output pembagi tidak mempengaruhi rasio pembagian;
- Rugi saat ini kurang dari pembagi kapasitif.
Kerugiannya antara lain sebagai berikut:
- Penggunaan U konstan dalam jaringan listrik menyebabkan kerugian arus yang signifikan. Selain itu, tegangan turun tajam karena konsumsi energi listrik untuk induktansi.
- Sinyal keluaran dalam respons frekuensi (tanpa menggunakan jembatan penyearah dan filter) berubah.
- Tidak berlaku untuk sirkuit AC tegangan tinggi.
Perhitungan pembagi tegangan pada resistor, kapasitor dan induktansi
Setelah memilih jenis pembagi tegangan untuk perhitungan, Anda perlu menggunakan rumus. Jika perhitungannya salah, perangkat itu sendiri, tahap keluaran untuk memperkuat arus, dan konsumen dapat terbakar. Konsekuensi dari perhitungan yang salah bisa lebih buruk daripada kegagalan komponen radio: kebakaran akibat korsleting, serta sengatan listrik.
Saat menghitung dan merakit sirkuit, Anda harus benar-benar mengikuti aturan keselamatan, periksa perangkat sebelum menyalakannya untuk perakitan yang benar dan jangan mengujinya di ruangan yang lembab (kemungkinan sengatan listrik meningkat). Hukum utama yang digunakan dalam perhitungan adalah hukum Ohm untuk bagian rangkaian.Rumusannya adalah sebagai berikut: kuat arus berbanding lurus dengan tegangan pada bagian rangkaian dan berbanding terbalik dengan hambatan bagian tersebut. Entri rumus terlihat seperti ini: I = U / R.
Algoritma untuk menghitung pembagi tegangan pada resistor:
- Tegangan total: Upit \u003d U1 + U2, di mana U1 dan U2 adalah nilai U pada masing-masing resistor.
- Tegangan resistor: U1 = I * R1 dan U2 = I * R2.
- Upit \u003d I * (R1 + R2).
- Tanpa arus beban: I = U / (R1 + R2).
- U jatuh di setiap resistor: U1 = (R1 / (R1 + R2)) * Upit dan U2 = (R2 / (R1 + R2)) * Upit.
Nilai R1 dan R2 harus 2 kali lebih kecil dari resistansi beban.
Untuk menghitung pembagi tegangan pada kapasitor dapat menggunakan rumus : U1 = (C1 / (C1 + C2)) * Upit dan U2 = (C2 / (C1 + C2)) * Upit.
Rumus untuk menghitung DN pada induktansi serupa: U1 = (L1 / (L1 + L2)) * Upit dan U2 = (L2 / (L1 + L2)) * Upit.
Pembagi digunakan dalam banyak kasus dengan jembatan dioda dan dioda zener. Dioda zener adalah perangkat semikonduktor yang bertindak sebagai penstabil U. Dioda harus dipilih dengan U terbalik lebih tinggi dari yang diizinkan di sirkuit ini. Dioda zener dipilih sesuai dengan buku referensi untuk nilai tegangan stabilisasi yang diperlukan. Selain itu, resistor harus dimasukkan ke dalam sirkuit di depannya, karena tanpanya perangkat semikonduktor akan terbakar.
Artikel serupa:
