वोल्टेज विभक्त क्या है और इसकी गणना कैसे करें?

विद्युत प्रवाह के मुख्य मापदंडों को परिवर्तित करने के लिए बजट विकल्प वोल्टेज डिवाइडर हैं। ऐसा उपकरण स्वयं बनाना आसान है, लेकिन ऐसा करने के लिए, आपको उद्देश्य, आवेदन के मामले, संचालन के सिद्धांत और गणना के उदाहरणों को जानना होगा।

पदनाम और आवेदन

एक ट्रांसफॉर्मर का उपयोग वैकल्पिक वोल्टेज को परिवर्तित करने के लिए किया जाता है, ताकि पर्याप्त रूप से उच्च वर्तमान मान बनाए रखा जा सके। यदि सर्किट में एक छोटे करंट (सैकड़ों एमए तक) के साथ लोड जोड़ा जाना है, तो एक ट्रांसफॉर्मर वोल्टेज (यू) कनवर्टर उचित नहीं है।

इन मामलों में, आप एक साधारण वोल्टेज विभक्त (डीएन) का उपयोग कर सकते हैं, जिसकी लागत काफी कम है। यू का आवश्यक मान प्राप्त करने के बाद सुधारा जाता है और उपभोक्ता को बिजली की आपूर्ति की जाती है। यदि आवश्यक हो, वर्तमान (I) को बढ़ाने के लिए, एक आउटपुट पावर वृद्धि चरण का उपयोग किया जाना चाहिए। इसके अलावा, निरंतर यू डिवाइडर भी हैं, लेकिन इन मॉडलों का उपयोग दूसरों की तुलना में कम बार किया जाता है।

डीएन का उपयोग अक्सर विभिन्न उपकरणों को चार्ज करने के लिए किया जाता है, जिसमें विभिन्न प्रकार की बैटरी के लिए 220 वी कम यू मूल्यों और धाराओं से प्राप्त करना आवश्यक होता है।इसके अलावा, विद्युत मापने के उपकरण, कंप्यूटर उपकरण, साथ ही प्रयोगशाला पल्स और साधारण बिजली आपूर्ति बनाने के लिए यू को विभाजित करने के लिए उपकरणों का उपयोग करना उचित है।

संचालन का सिद्धांत

वोल्टेज डिवाइडर (DN) एक ऐसा उपकरण है जिसमें ट्रांसफर गुणांक के माध्यम से आउटपुट और इनपुट U के बीच संबंध होता है। स्थानांतरण गुणांक विभक्त के आउटपुट और इनपुट पर यू मानों का अनुपात है। वोल्टेज डिवाइडर का सर्किट सरल है और श्रृंखला में जुड़े दो उपभोक्ताओं की एक श्रृंखला है - रेडियो तत्व (प्रतिरोधक, कैपेसिटर या इंडक्टर्स)। उनके पास अलग-अलग आउटपुट विशेषताएं हैं।

एसी करंट में निम्नलिखित मुख्य मात्राएँ होती हैं: वोल्टेज, एम्परेज, रेजिस्टेंस, इंडक्शन (L) और कैपेसिटेंस (C)। जब उपभोक्ताओं को श्रृंखला में जोड़ा जाता है तो बिजली के मूल मूल्यों (यू, आई, आर, सी, एल) की गणना के लिए सूत्र:

1. प्रतिरोध मूल्य जोड़ते हैं;
2. वोल्टेज जोड़ा जाता है;
3. सर्किट सेक्शन के लिए ओम के नियम के अनुसार करंट की गणना की जाएगी: I = U / R;
4. अधिष्ठापन जोड़ा जाता है;
5. कैपेसिटर की पूरी श्रृंखला की क्षमता: सी = (सी 1 * सी 2 * ... * सीएन) / (सी 1 + सी 2 + ... + सीएन)।

एक साधारण रोकनेवाला DN बनाने के लिए और श्रृंखला से जुड़े प्रतिरोधों के सिद्धांत का उपयोग किया जाता है। सशर्त रूप से सर्किट को 2 कंधों में विभाजित किया जा सकता है। पहली भुजा ऊपरी है और DN के इनपुट और शून्य बिंदु के बीच है, और दूसरी भुजा निचली भुजा है, जिससे आउटपुट U लिया जाता है।

इन कंधों पर यू का योग इनपुट यू के परिणामी मूल्य के बराबर है। डीएन रैखिक और गैर-रेखीय प्रकार के होते हैं। रैखिक उपकरण वे होते हैं जिनका आउटपुट U होता है, जो इनपुट मान के साथ रैखिक रूप से भिन्न होता है। इनका उपयोग परिपथ के विभिन्न भागों में वांछित U को सेट करने के लिए किया जाता है। गैर-रैखिक का उपयोग कार्यात्मक पोटेंशियोमीटर में किया जाता है। उनका प्रतिरोध सक्रिय, प्रतिक्रियाशील और कैपेसिटिव हो सकता है।

इसके अलावा, एक डीएन कैपेसिटिव भी हो सकता है। यह 2 कैपेसिटर की एक श्रृंखला का उपयोग करता है जो श्रृंखला में जुड़े हुए हैं।

इसके संचालन का सिद्धांत एक चर घटक वाले सर्किट में कैपेसिटर के प्रतिरोध के प्रतिक्रियाशील घटक पर आधारित है। संधारित्र में न केवल कैपेसिटिव विशेषताएं हैं, बल्कि एक प्रतिरोध Xc भी है। इस प्रतिरोध को कैपेसिटिव प्रतिरोध कहा जाता है, वर्तमान की आवृत्ति पर निर्भर करता है और सूत्र द्वारा निर्धारित किया जाता है: Xc = (1 / C) * w = w / C, जहां w चक्रीय आवृत्ति है, C संधारित्र मान है।

चक्रीय आवृत्ति की गणना सूत्र द्वारा की जाती है: w = 2 * PI * f, जहाँ PI = 3.1416, और f AC आवृत्ति है।

संधारित्र, या कैपेसिटिव, प्रकार प्रतिरोधक उपकरणों की तुलना में अपेक्षाकृत अधिक धाराओं की अनुमति देता है। यह उच्च-वोल्टेज सर्किट में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है जहां यू-वैल्यू को कई बार कम करने की आवश्यकता होती है। इसके अलावा, ओवरहीटिंग न करने का इसका महत्वपूर्ण लाभ है।

डीएन का आगमनात्मक प्रकार एक चर घटक के साथ सर्किट में विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के सिद्धांत पर आधारित है। एक परिनालिका से धारा प्रवाहित होती है, जिसका प्रतिरोध L पर निर्भर करता है और इसे आगमनात्मक कहा जाता है। इसका मान प्रत्यावर्ती धारा की आवृत्ति के सीधे समानुपाती होता है: Xl = w * L, जहाँ L सर्किट या कुंडल का अधिष्ठापन मान है।

आगमनात्मक डीएन केवल एक वर्तमान के साथ सर्किट में काम करता है जिसमें एक चर घटक होता है और एक अपरिवर्तनीय प्रतिरोध (एक्सएल) होता है।

फायदे और नुकसान

प्रतिरोधक डीएन का मुख्य नुकसान यह है कि इसका उपयोग उच्च आवृत्ति सर्किट में नहीं किया जा सकता है, प्रतिरोधों में महत्वपूर्ण वोल्टेज ड्रॉप और बिजली में कमी। कुछ सर्किट में प्रतिरोधों की शक्ति का चयन करना आवश्यक है, क्योंकि एक महत्वपूर्ण हीटिंग है।

एसी सर्किट में ज्यादातर मामलों में, सक्रिय लोड (प्रतिरोधक) डीएन का उपयोग किया जाता है, लेकिन क्षतिपूर्ति कैपेसिटर प्रत्येक प्रतिरोधों के समानांतर में जुड़े होते हैं। यह दृष्टिकोण हीटिंग को कम करता है, लेकिन मुख्य नुकसान को दूर नहीं करता है, जो कि बिजली की हानि है। लाभ डीसी सर्किट में उपयोग है।

प्रतिरोधक डीएन पर बिजली के नुकसान को खत्म करने के लिए, सक्रिय तत्वों (प्रतिरोधों) को कैपेसिटिव तत्वों द्वारा प्रतिस्थापित किया जाना चाहिए। प्रतिरोधक डीएन के संबंध में कैपेसिटिव तत्व के कई फायदे हैं:

1. इसका उपयोग एसी सर्किट में किया जाता है;
2. कोई अति ताप नहीं है;
3. बिजली की हानि कम हो जाती है क्योंकि संधारित्र में प्रतिरोधक के विपरीत कोई शक्ति नहीं होती है;
4. उच्च वोल्टेज बिजली की आपूर्ति में इस्तेमाल किया जा सकता है;
5. उच्च दक्षता (प्रदर्शन का गुणांक);
6. लोअर आई-लॉस।

नुकसान यह है कि इसका उपयोग निरंतर यू के साथ सर्किट में नहीं किया जा सकता है। यह इस तथ्य के कारण है कि डीसी सर्किट में कैपेसिटर में कैपेसिटेंस नहीं होता है, लेकिन केवल कैपेसिटर के रूप में कार्य करता है।

एसी सर्किट में एक आगमनात्मक डीएन के भी कई फायदे हैं, लेकिन इसका उपयोग निरंतर यू सर्किट में भी किया जा सकता है। एक प्रारंभ करनेवाला कुंडल में एक प्रतिरोध होता है, लेकिन अधिष्ठापन के कारण, यह विकल्प उपयुक्त नहीं है क्योंकि यू में एक महत्वपूर्ण गिरावट है। प्रतिरोधक प्रकार के डीएन पर मुख्य लाभ:

1. चर यू के साथ नेटवर्क में आवेदन;
2. घटकों का ताप नगण्य है;
3. एसी सर्किट में कम बिजली की हानि;
4. तुलनात्मक रूप से उच्च दक्षता (कैपेसिटिव से अधिक);
5. उच्च परिशुद्धता मापने वाले उपकरणों में उपयोग करें;
6. कम अशुद्धि;
7. डिवाइडर आउटपुट से जुड़े लोड का विभाजन अनुपात पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता है;
8. वर्तमान नुकसान कैपेसिटिव डिवाइडर से कम हैं।

नुकसान इस प्रकार हैं:

1. बिजली आपूर्ति नेटवर्क में निरंतर यू के उपयोग से महत्वपूर्ण वर्तमान नुकसान होता है। इसके अलावा, इंडक्शन के लिए विद्युत ऊर्जा की खपत के कारण वोल्टेज तेजी से गिरता है।
2. आवृत्ति विशेषताओं (एक रेक्टिफायर ब्रिज और फिल्टर के उपयोग के बिना) द्वारा आउटपुट सिग्नल भिन्न होता है।
3. उच्च वोल्टेज एसी सर्किट में लागू नहीं है।

प्रतिरोधों, संधारित्रों और प्रेरकों के साथ वोल्टेज विभक्त की गणना

गणना करने के लिए वोल्टेज विभक्त के प्रकार का चयन करने के बाद आपको सूत्रों का उपयोग करने की आवश्यकता है। गलत गणना डिवाइस को, वर्तमान एम्पलीफाइंग आउटपुट चरण और उपभोक्ता को ही जला सकती है।गलत गणना के परिणाम रेडियो घटकों की विफलता से भी बदतर हो सकते हैं: शॉर्ट सर्किट के परिणामस्वरूप आग, साथ ही इलेक्ट्रोक्यूशन।

सर्किट की गणना और संयोजन करते समय, आपको सुरक्षा नियमों का स्पष्ट रूप से पालन करना चाहिए, उचित असेंबली के लिए इसे चालू करने से पहले डिवाइस की जांच करनी चाहिए और इसे एक नम कमरे में परीक्षण नहीं करना चाहिए (इलेक्ट्रोक्यूशन की संभावना बढ़ जाती है)। गणना में प्रयुक्त मूल नियम एक सर्किट खंड के लिए ओम का नियम है। इसका सूत्रीकरण इस प्रकार है: करंट सर्किट सेक्शन में वोल्टेज के सीधे आनुपातिक होता है और उस सेक्शन के प्रतिरोध के व्युत्क्रमानुपाती होता है। सूत्र के रूप में प्रविष्टि इस प्रकार है: I = U / R।

प्रतिरोधों के साथ वोल्टेज विभक्त की गणना के लिए एल्गोरिदम:

1. कुल वोल्टेज: Upit = U1 + U2, जहां U1 और U2 प्रत्येक प्रतिरोधक पर U मान हैं।
2. प्रतिरोधों पर वोल्टेज: U1 = I * R1 और U2 = I * R2।
3. उपिट = मैं * (R1 + R2)।
4. कोई लोड करंट नहीं: I = U / (R1 + R2)।
5. प्रत्येक प्रतिरोधों पर U ड्रॉप: U1 = (R1 / (R1 + R2)) * Upit और U2 = (R2 / (R1 + R2)) * Upit।

R1 और R2 का मान भार प्रतिरोध से 2 गुना कम होना चाहिए।

कैपेसिटर पर वोल्टेज डिवाइडर की गणना करने के लिए आप सूत्रों का उपयोग कर सकते हैं: U1 = (C1 / (C1 + C2)) * Upit और U2 = (C2 / (C1 + C2)) * Upit।

इंडक्शन पर DN की गणना के लिए समान सूत्र: U1 = (L1 / (L1 + L2)) * Upit और U2 = (L2 / (L1 + L2)) * Upit।

डिवाइडर का उपयोग ज्यादातर मामलों में डायोड ब्रिज और स्टेबिलिट्रॉन के साथ किया जाता है। एक स्टेबिलिट्रॉन एक अर्धचालक उपकरण है जो यू स्टेबलाइज़र के रूप में कार्य करता है। इस सर्किट में स्वीकार्य यू के ऊपर रिवर्स यू के साथ डायोड का चयन किया जाना चाहिए। स्थिर वोल्टेज के आवश्यक मूल्य के लिए संदर्भ पुस्तक के अनुसार स्टेबिलिट्रॉन का चयन किया जाना चाहिए। इसके अलावा, इसके पहले सर्किट में एक रोकनेवाला शामिल किया जाना चाहिए, क्योंकि इसके बिना अर्धचालक उपकरण जल जाएगा।

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