전류의 주요 매개 변수를 변환하는 예산 옵션은 전압 분배기입니다. 이러한 장치는 쉽게 만들 수 있지만 이렇게 하려면 목적, 적용 사례, 작동 원리 및 계산 예를 알아야 합니다.
지정 및 적용
변압기를 사용하여 교류 전압을 변환하여 충분히 높은 전류 값을 유지할 수 있습니다. 작은 전류(최대 수백 mA)의 부하가 회로에 추가되어야 하는 경우 변압기 전압(U) 변환기는 권장되지 않습니다.
이러한 경우 비용이 훨씬 저렴한 간단한 전압 분배기(DN)를 사용할 수 있습니다. U의 필요한 값을 얻은 후 정류되고 전력이 소비자에게 공급됩니다. 필요한 경우 전류(I)를 증가시키기 위해 출력 전력 증가 단계를 사용해야 합니다. 또한 일정한 U 디바이더도 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 전기 측정기, 컴퓨터 장비, 실험실 펄스 및 일반 전원 공급 장치를 만들기 위해 U를 분할하는 장치를 사용하는 것이 합리적입니다.
작동 원리
전압 분배기(DN)는 전달 계수를 통해 출력과 입력 U 사이의 관계를 나타내는 장치입니다. 전달 계수는 분배기의 출력과 입력에서 U 값의 비율입니다. 전압 분배기의 회로는 간단하며 무선 요소(저항기, 커패시터 또는 인덕터)와 같이 직렬로 연결된 두 소비자의 체인입니다. 출력 특성이 다릅니다.
AC 전류에는 전압, 전류, 저항, 인덕턴스(L) 및 커패시턴스(C)의 주요 양이 있습니다. 소비자가 직렬로 연결된 경우 전기의 기본 값(U, I, R, C, L)을 계산하는 공식:
- 저항 값이 추가됩니다.
- 전압이 추가됩니다.
- 전류는 회로 섹션에 대한 옴의 법칙에 따라 계산됩니다. I = U / R;
- 인덕턴스가 추가됩니다.
- 전체 커패시터 체인의 커패시턴스: C = (C1 * C2 * ... * Cn) / (C1 + C2 + ... + Cn).
간단한 저항 DN을 만들기 위해 직렬 연결된 저항의 원리가 사용됩니다. 조건부로 회로는 2개의 어깨로 나눌 수 있습니다. 첫 번째 팔은 위쪽 팔이고 입력과 DN의 영점 사이에 있고 두 번째 팔은 아래쪽 팔이며 여기에서 출력 U를 가져옵니다.
이 어깨에 있는 U의 합은 입력 U의 결과 값과 같습니다. DN은 선형 및 비선형 유형입니다. 선형 장치는 입력 값에 따라 선형적으로 변하는 출력 U가 있는 장치입니다. 그들은 회로의 다른 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 회로에서 커패시터 저항의 반응성 구성 요소를 기반으로 합니다. 커패시터는 용량 특성뿐만 아니라 저항 Xc도 가지고 있습니다. 이 저항을 용량성 저항이라고 하며 전류의 주파수에 따라 달라지며 공식에 의해 결정됩니다. Xc = (1 / C) * w = w / C, 여기서 w는 순환 주파수, C는 커패시터 값입니다.
순환 주파수는 w = 2 * PI * f 공식으로 계산됩니다. 여기서 PI = 3.1416이고 f는 AC 주파수입니다.
커패시터 또는 용량성 유형은 저항성 장치보다 상대적으로 더 높은 전류를 허용합니다. U-value를 여러 번 줄여야 하는 고전압 회로에 널리 사용됩니다. 또한 과열되지 않는다는 큰 장점이 있습니다.
유도형 DN은 가변 구성 요소가 있는 회로의 전자기 유도 원리를 기반으로 합니다. 전류는 솔레노이드를 통해 흐르고 저항은 L에 따라 달라지며 유도성이라고 합니다. 그 값은 교류의 주파수에 정비례합니다. Xl = w * L, 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 회로에 사용할 수 없고 저항 양단의 상당한 전압 강하 및 전력 감소입니다. 일부 회로에서는 상당한 발열이 있기 때문에 저항의 전력을 선택해야 합니다.
AC 회로의 대부분의 경우 능동 부하(저항) DN이 사용되지만 보상 커패시터는 각 저항에 병렬로 연결됩니다. 이 접근 방식은 가열을 줄이지 만 전력 손실이라는 주요 단점을 제거하지는 않습니다. 장점은 DC 회로에서 사용한다는 것입니다.
저항성 DN의 전력 손실을 제거하려면 능동 소자(저항기)를 용량 소자로 교체해야 합니다. 저항성 DN과 관련된 용량 요소에는 몇 가지 장점이 있습니다.
- AC 회로에 사용됩니다.
- 과열이 없습니다.
- 커패시터에는 저항과 달리 전력이 없기 때문에 전력 손실이 줄어듭니다.
- 고전압 전원 공급 장치에 사용할 수 있습니다.
- 고효율(성능 계수);
- 낮은 I-손실.
단점은 U가 일정한 회로에서는 사용할 수 없다는 것입니다. 이는 DC 회로의 커패시터에 커패시턴스가 없고 커패시터로만 작용하기 때문입니다.
AC 회로의 유도 DN에는 여러 가지 장점이 있지만 일정한 U 회로에도 사용할 수 있습니다. 인덕터 코일에는 저항이 있지만 인덕턴스 때문에 U가 크게 떨어지기 때문에 이 옵션은 적합하지 않습니다. 저항 유형의 DN에 비해 주요 이점은 다음과 같습니다.
- 변수 U가 있는 네트워크에서의 적용;
- 구성 요소의 가열은 무시할 수 있습니다.
- AC 회로에서 전력 손실이 적습니다.
- 비교적 높은 효율(용량성보다 높음);
- 고정밀 측정 장비에 사용;
- 낮은 정확도;
- 분배기 출력에 연결된 부하는 분배비에 영향을 미치지 않습니다.
- 전류 손실은 용량성 분배기보다 적습니다.
단점은 다음과 같습니다.
- 전원 공급 장치 네트워크에서 상수 U를 사용하면 상당한 전류 손실이 발생합니다. 또한 인덕턴스를 위한 전기 에너지 소비로 인해 전압이 급격히 떨어집니다.
- 주파수 특성에 따라 출력 신호가 달라집니다(정류기 브리지 및 필터를 사용하지 않음).
- 고전압 AC 회로에는 적용되지 않습니다.
저항, 커패시터 및 인덕터가 있는 분압기 계산
계산할 전압 분배기의 유형을 선택한 후 공식을 사용해야 합니다. 잘못된 계산은 장치 자체, 현재 증폭 출력 단계 및 소비자를 태울 수 있습니다.잘못된 계산의 결과는 무선 구성 요소의 고장보다 더 나쁠 수 있습니다. 단락으로 인한 화재 및 감전사.
회로를 계산하고 조립할 때 안전 규칙을 명확하게 준수해야 하며, 올바른 조립을 위해 전원을 켜기 전에 장치를 확인하고 습한 방에서 테스트하지 않아야 합니다(감전 위험 증가). 계산에 사용되는 기본 법칙은 회로 단면에 대한 옴의 법칙입니다. 그 공식은 다음과 같습니다. 전류는 회로 섹션의 전압에 정비례하고 해당 섹션의 저항에 반비례합니다. 수식 형식의 항목은 다음과 같습니다. I = U / R.
저항이 있는 전압 분배기를 계산하는 알고리즘:
- 총 전압: Upit = U1 + U2, 여기서 U1 및 U2는 각 저항의 U 값입니다.
- 저항의 전압: U1 = I * R1 및 U2 = I * R2.
- 업피트 = I * (R1 + R2).
- 무부하 전류: I = U / (R1 + R2).
- 각 저항의 U 드롭: U1 = (R1 / (R1 + R2)) * Upit 및 U2 = (R2 / (R1 + R2)) * Upit.
R1 및 R2의 값은 부하 저항보다 2배 작아야 합니다.
커패시터의 전압 분배기를 계산하려면 다음 공식을 사용할 수 있습니다. U1 = (C1 / (C1 + C2)) * Upit 및 U2 = (C2 / (C1 + C2)) * Upit.
인덕턴스에서 DN을 계산하기 위한 유사한 공식: U1 = (L1 / (L1 + L2)) * Upit 및 U2 = (L2 / (L1 + L2)) * Upit.
분배기는 대부분의 경우 다이오드 브리지 및 안정기와 함께 사용됩니다. 스태빌리트론은 U 스태빌라이저 역할을 하는 반도체 소자입니다. 이 회로에서 허용 가능한 U보다 높은 역 U로 다이오드를 선택해야 합니다. 안정기는 필요한 안정 전압 값에 대한 참고서에 따라 선택해야 합니다. 또한 저항이 없으면 반도체 장치가 타 버리기 때문에 저항이 그 앞에 회로에 포함되어야합니다.
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