विद्युत प्रवाहाचे मुख्य पॅरामीटर्स रूपांतरित करण्यासाठी बजेट पर्याय म्हणजे व्होल्टेज डिव्हायडर. असे डिव्हाइस स्वतः तयार करणे सोपे आहे, परंतु हे करण्यासाठी, आपल्याला उद्देश, अनुप्रयोग, ऑपरेशनचे सिद्धांत आणि गणना उदाहरणे माहित असणे आवश्यक आहे.
सामग्री
उद्देश आणि अर्ज
ट्रान्सफॉर्मरचा वापर पर्यायी व्होल्टेज रूपांतरित करण्यासाठी केला जातो, ज्यामुळे पुरेसे उच्च वर्तमान मूल्य राखले जाऊ शकते. इलेक्ट्रिकल सर्किटमध्ये लहान प्रवाह (शेकडो एमए पर्यंत) वापरणारे लोड कनेक्ट करणे आवश्यक असल्यास, व्होल्टेज ट्रान्सफॉर्मर (यू) वापरणे उचित नाही.
या प्रकरणांमध्ये, आपण सर्वात सोपा व्होल्टेज विभाजक (DN) वापरू शकता, ज्याची किंमत खूपच कमी आहे. आवश्यक मूल्य प्राप्त केल्यानंतर, U सरळ केले जाते आणि ग्राहकांना वीज पुरवठा केला जातो. आवश्यक असल्यास, वर्तमान (I) वाढविण्यासाठी, आपल्याला शक्ती वाढविण्यासाठी आउटपुट स्टेज वापरण्याची आवश्यकता आहे.याव्यतिरिक्त, विभाजक आणि स्थिर U आहेत, परंतु हे मॉडेल इतरांपेक्षा कमी वेळा वापरले जातात.
DN चा वापर अनेकदा विविध उपकरणे चार्ज करण्यासाठी केला जातो ज्यामध्ये विविध प्रकारच्या बॅटरीसाठी 220 V पासून U ची कमी मूल्ये आणि प्रवाह प्राप्त करणे आवश्यक असते. याव्यतिरिक्त, इलेक्ट्रिकल मापन यंत्रे, संगणक उपकरणे, तसेच प्रयोगशाळा स्पंदित आणि सामान्य वीज पुरवठा तयार करण्यासाठी U विभाजित करण्यासाठी उपकरणे वापरणे उचित आहे.
ऑपरेशनचे तत्त्व
व्होल्टेज डिव्हायडर (DN) हे एक उपकरण आहे ज्यामध्ये आउटपुट आणि इनपुट U ट्रान्सफर गुणांक वापरून एकमेकांशी जोडलेले असतात. हस्तांतरण गुणांक हे आउटपुट आणि विभाजकाच्या इनपुटवर U च्या मूल्यांचे गुणोत्तर आहे. व्होल्टेज डिव्हायडर सर्किट सोपे आहे आणि मालिकेत जोडलेल्या दोन ग्राहकांची साखळी आहे - रेडिओ घटक (प्रतिरोधक, कॅपेसिटर किंवा इंडक्टर). कामगिरीच्या बाबतीत ते वेगळे आहेत.
अल्टरनेटिंग करंटमध्ये असे मुख्य प्रमाण असतात: व्होल्टेज, करंट, रेझिस्टन्स, इंडक्टन्स (L) आणि कॅपेसिटन्स (C). जेव्हा ग्राहक मालिकेत जोडलेले असतात तेव्हा विजेच्या मूलभूत प्रमाणांची (U, I, R, C, L) गणना करण्यासाठी सूत्रे:
- प्रतिकार मूल्ये जोडतात;
- ताण वाढतात;
- सर्किट विभागासाठी ओहमच्या कायद्यानुसार वर्तमान मोजले जाईल: I = U / R;
- इंडक्टन्स जोडणे;
- संपूर्ण कॅपेसिटर साखळीची क्षमता: C = (C1 * C2 * .. * Cn) / (C1 + C2 + .. + Cn).
साध्या रेझिस्टर डीएनच्या निर्मितीसाठी, मालिका-कनेक्टेड प्रतिरोधकांचे तत्त्व वापरले जाते. पारंपारिकपणे, योजना 2 खांद्यामध्ये विभागली जाऊ शकते. पहिला खांदा वरचा आहे आणि DN च्या इनपुट आणि शून्य बिंदू दरम्यान स्थित आहे आणि दुसरा खालचा आहे आणि त्यातून U आउटपुट काढला आहे.
या भुजांवरील U ची बेरीज येणार्या U च्या परिणामी मूल्यासारखी आहे. RP चे रेखीय आणि नॉन-रेखीय प्रकार आहेत. रेखीय उपकरणांमध्ये आउटपुट U असलेली उपकरणे समाविष्ट असतात, जी इनपुट मूल्यावर अवलंबून रेखीय बदलते. ते सर्किट्सच्या विविध भागांमध्ये इच्छित U सेट करण्यासाठी वापरले जातात. कार्यात्मक पोटेंशियोमीटरमध्ये नॉनलाइनर वापरले जातात. त्यांचा प्रतिकार सक्रिय, प्रतिक्रियाशील आणि कॅपेसिटिव्ह असू शकतो.
याव्यतिरिक्त, DN देखील capacitive असू शकते. हे 2 कॅपेसिटरची साखळी वापरते जी मालिकेत जोडलेली असते.
त्याचे ऑपरेशनचे सिद्धांत व्हेरिएबल घटक असलेल्या वर्तमान सर्किटमध्ये कॅपेसिटरच्या प्रतिकारशक्तीच्या प्रतिक्रियात्मक घटकावर आधारित आहे. कॅपेसिटरमध्ये केवळ कॅपेसिटिव्ह वैशिष्ट्येच नाहीत तर प्रतिरोधक Xc देखील आहे. या प्रतिरोधनाला कॅपेसिटिव्ह म्हणतात, प्रवाहाच्या वारंवारतेवर अवलंबून असते आणि सूत्रानुसार निर्धारित केले जाते: Xc \u003d (1 / C) * w \u003d w / C, जेथे w चक्रीय वारंवारता आहे, C हे कॅपेसिटरचे मूल्य आहे .
चक्रीय वारंवारता सूत्रानुसार मोजली जाते: w = 2 * PI * f, जेथे PI = 3.1416 आणि f ही AC वारंवारता आहे.
कॅपेसिटर, किंवा कॅपेसिटिव्ह, प्रकार आपल्याला प्रतिरोधक उपकरणांपेक्षा तुलनेने मोठे प्रवाह प्राप्त करण्यास अनुमती देतो. हे उच्च-व्होल्टेज सर्किट्समध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले गेले आहे, ज्यामध्ये U चे मूल्य अनेक वेळा कमी करणे आवश्यक आहे. याव्यतिरिक्त, त्याचा एक महत्त्वपूर्ण फायदा आहे - ते जास्त गरम होत नाही.
DN चा प्रेरक प्रकार व्हेरिएबल घटकासह वर्तमान सर्किट्समध्ये इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक इंडक्शनच्या तत्त्वावर आधारित आहे. सोलनॉइडमधून प्रवाह वाहतो, ज्याचा प्रतिकार एल वर अवलंबून असतो आणि त्याला प्रेरक म्हणतात. त्याचे मूल्य पर्यायी प्रवाहाच्या वारंवारतेच्या थेट प्रमाणात आहे: Xl \u003d w * L, जेथे L हे सर्किट किंवा कॉइलच्या इंडक्टन्सचे मूल्य आहे.
प्रेरक DN केवळ विद्युत् प्रवाह असलेल्या सर्किट्समध्ये कार्य करते, ज्यामध्ये एक परिवर्तनीय घटक असतो आणि त्यात प्रेरक प्रतिरोध (Xl) असतो.
फायदे आणि तोटे
प्रतिरोधक डीएनचे मुख्य तोटे म्हणजे उच्च-फ्रिक्वेंसी सर्किट्समध्ये त्याचा वापर करणे अशक्य आहे, प्रतिरोधकांमध्ये लक्षणीय व्होल्टेज कमी होणे आणि शक्ती कमी होणे. काही सर्किट्समध्ये, प्रतिरोधक शक्ती निवडणे आवश्यक आहे, कारण लक्षणीय गरम होते.
बहुतेक प्रकरणांमध्ये, पर्यायी वर्तमान सर्किट्स सक्रिय लोड (प्रतिरोधक) सह DN वापरतात, परंतु प्रत्येक प्रतिरोधकाला समांतर जोडलेल्या नुकसानभरपाई कॅपेसिटरच्या वापरासह. हा दृष्टीकोन आपल्याला उष्णता कमी करण्यास अनुमती देतो, परंतु मुख्य दोष काढून टाकत नाही, जी पॉवर लॉस आहे. फायदा डीसी सर्किट्स मध्ये वापर आहे.
प्रतिरोधक DN वरील पॉवर लॉस दूर करण्यासाठी, सक्रिय घटक (प्रतिरोधक) कॅपेसिटिव्ह घटकांसह बदलले पाहिजेत. प्रतिरोधक डीएनशी संबंधित कॅपेसिटिव्ह घटकाचे अनेक फायदे आहेत:
- हे एसी सर्किट्समध्ये वापरले जाते;
- जास्त गरम होत नाही;
- पॉवर लॉस कमी होतो, कारण कॅपेसिटरमध्ये रेझिस्टरच्या विपरीत पॉवर नसते;
- उच्च-व्होल्टेज व्होल्टेज स्त्रोतांमध्ये अर्ज करणे शक्य आहे;
- उच्च कार्यक्षमता घटक (COP);
- I वर कमी नुकसान.
गैरसोय असा आहे की ते स्थिर U सह सर्किट्समध्ये वापरले जाऊ शकत नाही. हे डीसी सर्किट्समधील कॅपेसिटरमध्ये कॅपेसिटन्स नसून केवळ कॅपेसिटन्स म्हणून कार्य करते या वस्तुस्थितीमुळे आहे.
व्हेरिएबल घटक असलेल्या सर्किट्समधील प्रेरक DN चे देखील बरेच फायदे आहेत, परंतु ते U च्या स्थिर मूल्यासह सर्किटमध्ये देखील वापरले जाऊ शकते.इंडक्टरला प्रतिकार असतो, परंतु इंडक्टन्समुळे, हा पर्याय योग्य नाही, कारण यू मध्ये लक्षणीय घट झाली आहे. डीएनच्या प्रतिरोधक प्रकाराच्या तुलनेत मुख्य फायदे:
- व्हेरिएबल U सह नेटवर्क्समध्ये अनुप्रयोग;
- घटकांची थोडीशी गरम करणे;
- एसी सर्किट्समध्ये कमी पॉवर लॉस;
- तुलनेने उच्च कार्यक्षमता (कॅपेसिटिव्ह पेक्षा जास्त);
- उच्च-परिशुद्धता मापन उपकरणांमध्ये वापरा;
- एक लहान त्रुटी आहे;
- विभाजकाच्या आउटपुटशी जोडलेले लोड विभाजन गुणोत्तर प्रभावित करत नाही;
- वर्तमान नुकसान कॅपेसिटिव्ह डिव्हायडरपेक्षा कमी आहे.
तोटे खालील समाविष्टीत आहे:
- पॉवर नेटवर्क्समध्ये स्थिर U चा वापर लक्षणीय वर्तमान तोटा ठरतो. याव्यतिरिक्त, इंडक्टन्ससाठी विद्युत उर्जेच्या वापरामुळे व्होल्टेज झपाट्याने कमी होते.
- वारंवारता प्रतिसादातील आउटपुट सिग्नल (रेक्टिफायर ब्रिज आणि फिल्टरचा वापर न करता) बदलतो.
- उच्च व्होल्टेज एसी सर्किट्ससाठी लागू नाही.
रेझिस्टर, कॅपेसिटर आणि इंडक्टन्सवरील व्होल्टेज डिव्हायडरची गणना
गणनेसाठी व्होल्टेज डिव्हायडरचा प्रकार निवडल्यानंतर, आपल्याला सूत्रे वापरण्याची आवश्यकता आहे. जर गणना चुकीची असेल तर, डिव्हाइस स्वतःच, विद्युत् प्रवाह वाढविण्यासाठी आउटपुट स्टेज आणि ग्राहक जळून जाऊ शकतात. चुकीच्या गणनेचे परिणाम रेडिओ घटकांच्या अपयशापेक्षाही वाईट असू शकतात: शॉर्ट सर्किटमुळे आग, तसेच इलेक्ट्रिक शॉक.
सर्किटची गणना आणि एकत्रीकरण करताना, आपण सुरक्षा नियमांचे काटेकोरपणे पालन केले पाहिजे, योग्य असेंब्लीसाठी डिव्हाइस चालू करण्यापूर्वी तपासा आणि ओलसर खोलीत त्याची चाचणी करू नका (विद्युत शॉकची शक्यता वाढते). गणनेमध्ये वापरलेला मुख्य कायदा सर्किट विभागासाठी ओमचा नियम आहे.त्याचे सूत्रीकरण खालीलप्रमाणे आहे: वर्तमान शक्ती सर्किट विभागातील व्होल्टेजच्या थेट प्रमाणात आणि या विभागाच्या प्रतिकाराच्या व्यस्त प्रमाणात आहे. सूत्र एंट्री असे दिसते: I = U / R.
प्रतिरोधकांवर व्होल्टेज विभाजक मोजण्यासाठी अल्गोरिदम:
- एकूण व्होल्टेज: Upit \u003d U1 + U2, जेथे U1 आणि U2 ही प्रत्येक रोधकावरील U मूल्ये आहेत.
- रेझिस्टर व्होल्टेज: U1 = I * R1 आणि U2 = I * R2.
- Upit \u003d I * (R1 + R2).
- लोड चालू नाही: I = U / (R1 + R2).
- प्रत्येक रेझिस्टरवर U ड्रॉप करा: U1 = (R1 / (R1 + R2)) * Upit आणि U2 = (R2 / (R1 + R2)) * Upit.
R1 आणि R2 ची मूल्ये लोड प्रतिरोधकतेपेक्षा 2 पट कमी असावीत.
कॅपेसिटरवरील व्होल्टेज डिव्हायडरची गणना करण्यासाठी, तुम्ही सूत्रे वापरू शकता: U1 = (C1 / (C1 + C2)) * Upit आणि U2 = (C2 / (C1 + C2)) * Upit.
इंडक्टन्सवर DN ची गणना करण्यासाठी सूत्रे समान आहेत: U1 = (L1 / (L1 + L2)) * Upit आणि U2 = (L2 / (L1 + L2)) * Upit.
डायोड ब्रिज आणि झेनर डायोडसह बहुतेक प्रकरणांमध्ये डिव्हायडरचा वापर केला जातो. झेनर डायोड हे सेमीकंडक्टर उपकरण आहे जे स्टॅबिलायझर U म्हणून कार्य करते. डायोड या सर्किटमध्ये परवानगी असलेल्या रिव्हर्स U सह निवडले पाहिजेत. आवश्यक स्थिरीकरण व्होल्टेज मूल्यासाठी संदर्भ पुस्तकानुसार झेनर डायोड निवडला जातो. याव्यतिरिक्त, त्याच्या समोर सर्किटमध्ये एक प्रतिरोधक समाविष्ट करणे आवश्यक आहे, कारण त्याशिवाय सेमीकंडक्टर डिव्हाइस जळून जाईल.
तत्सम लेख:
