Categories: Articles destacats » Electricistes novells
Nombre de visualitzacions: 56510
Comentaris sobre l'article: 3
Què és tensió, com baixar i augmentar la tensió
El voltatge i l’amperatge són les dues grans quantitats d’electricitat. A més d’elles, també es distingeixen altres quantitats: càrrega, força de camp magnètic, força de camp elèctric, inducció magnètica i altres. Un electricista o enginyer electrònic que treballa en la feina diària ha de funcionar sovint amb tensió i corrent: volts i amplificadors. En aquest article, parlarem específicament sobre la tensió, sobre què és i com treballar amb ella.
Determinació de la quantitat física
El voltatge és la diferència de potencial entre dos punts, caracteritza el treball realitzat pel camp elèctric per transferir la càrrega del primer punt al segon. Tensió mesurada en volts. Això vol dir que la tensió només pot estar present entre dos punts de l’espai. Per tant, és impossible mesurar la tensió en un punt.
El potencial està indicat per la lletra "F", i el voltatge per la lletra "U". Si s’expressa en termes de la diferència de potencial, el voltatge és:
U = F1-F2
Si s’expressa mitjançant el treball, llavors:
U = A / q,
on A és treball, q es cobra.
Mesura de tensió
El voltatge es mesura amb un voltímetre. Les sondes de voltímetre connecten la tensió a dos punts entre els quals ens interessa, o als terminals de la peça, la caiguda de tensió a la qual volem mesurar. A més, qualsevol connexió al circuit pot afectar el seu funcionament. Això vol dir que quan s’afegeix una càrrega paral·lela a un element, la corrent al circuit canvia i la tensió sobre l’element canvia segons la llei d’Ohm.
Conclusió:
El voltímetre ha de tenir la màxima resistència d’entrada de manera que, quan es connecta, la resistència total de la secció mesurada es mantingui gairebé sense canvis. La resistència del voltímetre ha de tendir a l’infinit i com més gran sigui, més gran serà la fiabilitat de les lectures.
Una sèrie de paràmetres influeixen en la precisió de la mesura (classe de precisió). Per als indicadors de marcatge, inclou la precisió de la graduació de l'escala de mesurament, les característiques de disseny de la suspensió de fletxa, la qualitat i la integritat de la bobina electromagnètica, l'estat dels ressorts de retorn, la precisió de la selecció del shunt, etc.
Per a dispositius digitals, principalment la precisió de la selecció de resistències del divisor de tensió de mesura, la resolució de l’ADC (més precisa, la qualitat de les sondes de mesurament).
Per mesurar la tensió de corrent continu amb un instrument digital (p. multímetre), per regla general, no importa la connexió correcta de les sondes amb el circuit mesurat. Si connecteu una sonda positiva a un punt amb un potencial més negatiu que el punt al qual està connectada una sonda negativa, llavors apareixerà un signe "-" davant del resultat de la mesura.
Però si es mesura amb un dispositiu de punter, cal anar amb compte. Si les sondes no estan connectades correctament, la fletxa començarà a desviar-se cap a zero, es recolzarà contra el limitador. Quan es mesuren tensions pròximes al límit de mesura o més, es pot trencar o doblegar, després no cal parlar de la precisió i el funcionament posterior d'aquest dispositiu.
Per a la majoria de mesures de la vida quotidiana i de l'electrònica a nivell amateur, n'hi ha prou amb un voltímetre integrat en multímetres com el DT-830 i similars.
Com més grans siguin els valors mesurats, més baixos són els requisits de precisió, ja que si mesureu volts i teniu un error de 0,1 V, això deformarà significativament la imatge, i si mesureu centenars o milers de volts, un error de 5 volts no tindrà un paper significatiu.
Què cal fer si la tensió no és adequada per a subministrar la càrrega
Per alimentar cada dispositiu o dispositiu específic, cal aplicar un voltatge de certa magnitud, però passa que la font d’energia que teniu no sigui adequada i produeixi una tensió baixa o massa alta.Aquest problema es resol de diverses maneres, depenent de la potència, la tensió i la intensitat necessàries.
Com baixar la resistència de tensió?
La resistència limita el corrent i quan flueix, la tensió baixa a la resistència (resistència limitant el corrent). Aquest mètode permet baixar el voltatge als dispositius de baixa potència amb corrents de desenes, màxims de centenars de mil·límetres.
Un exemple d'aquesta font d'alimentació és la inclusió d'un LED en una xarxa de corrent continu 12 (per exemple, una xarxa de vehicles de bord de fins a 14,7 Volts). Aleshores, si el LED està dissenyat per ser alimentat des de 3,3 V amb un corrent de 20 mA, necessitareu una resistència R:
R = (14,7-3,3) / 0,02) = 570 Ohm
Però les resistències difereixen en la màxima dissipació de potència:
P = (14,7-3,3) * 0,02 = 0,228 W
La més propera al seu valor nominal és una resistència de 0,25 W.
És la dissipació de potència la que imposa una restricció a aquest tipus d’alimentació, generalment resistències de potència no supera els 5-10 watts. Resulta que si haureu de pagar una gran tensió o alimentar la càrrega d’aquesta manera, haureu de posar diverses resistències com el poder d’un no és suficient i es pot distribuir entre diversos.
Un mètode de reducció de tensió amb resistència funciona tant en circuits de corrent continu com en corrent altern.
El desavantatge és que la tensió de sortida no s’estabilitza de cap manera i amb el corrent creixent i decreixent canvia en proporció al valor de la resistència.
Com reduir la tensió alterna amb un estrangulador o condensador?
Si només parlem de corrent altern, podem utilitzar la reactància. La resistència reactiva només es produeix en circuits de corrent, a causa de les característiques de l’emmagatzematge d’energia en condensadors i inductors i les lleis de commutació.
L'asfixiat inductor i el condensador es poden utilitzar com a llast.
La reactància de l’inductor (i qualsevol element inductiu) depèn de la freqüència del corrent altern (per a una xarxa elèctrica domèstica de 50 Hz) i de la inductància, es calcula mitjançant la fórmula:
on ω és la freqüència angular en rad / s, inductància L, 2pi és necessària per convertir la freqüència angular a la normal, f és la freqüència de tensió en Hz.
La reactància d’un condensador depèn de la seva capacitança (menor C, major és la resistència) i la freqüència del corrent al circuit (com més alta és la freqüència, més baixa és la resistència). Es pot calcular de la següent manera:
Un exemple d'ús de resistència inductiva és el subministrament de llums fluorescents, llums DRL i DNaT. L’inductor limita el corrent a través de la làmpada, a les llums LL i DNT s’utilitza conjuntament amb un arrencador o un dispositiu d’encesa polsada (relé d’inici) per formar un voltatge d’alta tensió que s’encén. Això es deu a la naturalesa i al principi de funcionament d’aquestes làmpades.
Un condensador s'utilitza per alimentar dispositius de baix consum, s'instal·la en sèrie amb el circuit de potència. Aquesta font d'alimentació s'anomena "font d'alimentació sense transformador amb un condensador de llast (blanking)".
Molt sovint es troben com a limitador de corrent per a la càrrega de les bateries (per exemple, plom) en llanternes portàtils i ràdios de baix consum. Els desavantatges d’aquest esquema són evidents: no hi ha control del nivell de càrrega de la bateria, el seu ebullició, la subcàrrega, la inestabilitat del voltatge.
Com baixar i estabilitzar la tensió de corrent continu
Per aconseguir un voltatge de sortida estable, es poden utilitzar estabilitzadors paramètrics i lineals. Sovint es fabriquen en microcircuits domèstics tipus KREN o estrangers tipus L78xx, L79xx.
El convertidor lineal LM317 permet estabilitzar qualsevol valor de tensió, és regulable fins a 37V, podeu fer l’alimentació regulada més simple basada en ell.
Si heu de reduir lleugerament el voltatge i estabilitzar-lo, els CI descrits no funcionen. Perquè funcionin, hi ha d’haver una diferència de l’ordre de 2V o més. Per això, es creen estabilitzadors de LDO (baixa).La seva diferència rau en el fet que per estabilitzar la tensió de sortida, cal que la tensió d’entrada la superi per un valor d’1V. Un exemple de tal estabilitzador és AMS1117, disponible en versions d’1.2 a 5V, la majoria de vegades utilitzen versions de 5 i 3.3V, per exemple en taulers d’Arduino i molt més.
El disseny de tots els estabilitzadors lineals de descens de tipus seqüencial anteriorment descrits té un inconvenient important: baixa eficiència. Com més gran sigui la diferència entre la tensió d’entrada i sortida, més baixa és. Simplement "crema" l'excés de tensió, convertint-lo en calor i la pèrdua d'energia és igual a:
Pèrdua = (Uin-Uout) * I
L’empresa AMTECH produeix analògics PWM dels convertidors L78xx, funcionen amb el principi de modulació d’amplada de pols i la seva eficiència és sempre superior al 90%.
Simplement s’encenen i s’apaguen el voltatge amb una freqüència de fins a 300 kHz (l’ondulació és mínima). I la tensió actual s’estabilitza al nivell adequat. I el circuit de commutació és similar als analògics lineals.
Com augmentar la tensió constant?
Per augmentar el voltatge produïu convertidors de tensió d’impuls. Es poden incloure en el règim boost (boost) i buck (buck) i buck-boost (buck-boost). Vegem uns quants representants:
1. Placa basada en el xip XL6009
2. La placa basada en LM2577 funciona per augmentar i disminuir la tensió de sortida.
3. El convertidor de la placa FP6291 és adequat per muntar una font d’alimentació de 5 V, per exemple, un powerbank. Ajustant els valors de les resistències, es pot ajustar a altres tensions, com qualsevol altre convertidor similar: cal ajustar els circuits de retroalimentació.
4. Taula basada en MT3608
Aquí tot està signat a la pissarra: la plataforma per a la soldadura d’entrada - entrada i sortida - tensions de sortida. Les plaques poden tenir un ajust de la tensió de sortida i, en alguns casos, límits de corrent, cosa que permet fer una alimentació de laboratori senzilla i eficaç. La majoria dels convertidors, tant lineals com de pols, tenen prova de curtcircuit.
Com augmentar la tensió alterna?
Per ajustar el voltatge alternatiu s’utilitzen dos mètodes principals:
1. Transformador automàtic;
2. El transformador.
Transformador automàtic - Es tracta d’un únic inductor de bobinatge. El bobinat té un toc d'un determinat nombre de voltes, de manera que connectant entre un dels extrems del bobinat i un aixeta, als extrems del bobinat obteniu un voltatge augmentat tantes vegades com el nombre total de voltes i el nombre de voltes abans de tocar.
La indústria produeix LATRs: autotransformadors de laboratori, dispositius electromecànics especials per a la regulació de tensió. Van trobar una aplicació molt àmplia en el desenvolupament d'aparells electrònics i en la reparació de fonts d'alimentació. L’ajust s’aconsegueix mitjançant un contacte de raspall lliscant al qual està connectat el dispositiu alimentat.
El desavantatge d’aquests dispositius és la manca d’aïllament galvànic. Això significa que l’alta tensió pot aparèixer fàcilment als terminals de sortida, per tant, el perill de xoc elèctric.
Transformador - Aquesta és una manera clàssica de canviar la magnitud de la tensió. Hi ha un aïllament galvànic de la xarxa, fet que augmenta la seguretat d’aquestes instal·lacions. La magnitud de la tensió en el bobinatge secundari depèn del voltatge de la bobinada primària i de la relació de transformació.
Uvt = Uperv * Ktr
Ktr = N1 / N2
Una vista separada és transformadors de pols. Funcionen a altes freqüències de desenes i centenars de kHz. S'utilitzen en la gran majoria de les fonts d'alimentació de commutació, per exemple:
-
Carregador del telèfon intel·ligent;
-
Alimentació portàtil;
-
Alimentació informàtica.
A causa del treball a alta freqüència, les dimensions generals es redueixen, són moltes vegades menys que les dels transformadors de xarxa (50/60 Hz), el nombre de voltes en els bobinats i, en conseqüència, el preu.La transició a les fonts d’alimentació de commutació va permetre reduir les dimensions i el pes de tota l’electrònica moderna i reduir el seu consum augmentant l’eficiència (en circuits d’impulsos, 70-98%).
Els transformadors electrònics sovint es troben a les botigues. A la seva entrada s’aplica una tensió de xarxa de 220 V i, per exemple, 12 V es produeixen en una sortida de corrent altern d’alta freqüència. pont de díodes a partir de díodes d'alta velocitat.
A l’interior hi ha un transformador d’impuls, interruptors de transistor, conductor o circuit auto-oscil·lant, com es mostra a continuació.
Avantatges: senzillesa del circuit, aïllament galvànic i mida petita.
Inconvenients: la majoria dels models que es venen tenen feedback actual, cosa que significa que sense una càrrega amb una potència mínima (indicada a les especificacions d’un determinat dispositiu) simplement no s’encendrà. Les instàncies individuals ja estan equipades amb sistemes operatius de tensió i en ralentí sense cap problema.
S'utilitzen més sovint per alimentar làmpades halògenes de 12V, per exemple, projectors d'un sostre suspès.
Conclusió
Vam mirar informació bàsica sobre la tensió, la seva mesura i l’ajust. Una base d'elements moderns i un assortiment d'unitats i convertidors preparats us permeten implementar qualsevol font d'alimentació amb les característiques de sortida necessàries. Podeu escriure un article separat amb més detall sobre cadascun dels mètodes. En aquest marc he intentat encaixar la informació bàsica necessària per a la selecció ràpida d’una solució que us sigui convenient.
Consulteu també a electro-ca.tomathouse.com
: