व्होल्टेज डिव्हायडर म्हणजे काय आणि त्याची गणना कशी करायची?

विद्युत प्रवाहाचे मुख्य पॅरामीटर्स रूपांतरित करण्यासाठी बजेट पर्याय म्हणजे व्होल्टेज डिव्हायडर. असे डिव्हाइस स्वतः तयार करणे सोपे आहे, परंतु हे करण्यासाठी, आपल्याला हेतू, अनुप्रयोगाची प्रकरणे, ऑपरेशनचे सिद्धांत आणि गणनाची उदाहरणे माहित असणे आवश्यक आहे.

पदनाम आणि अर्ज

ट्रान्सफॉर्मरचा वापर पर्यायी व्होल्टेजमध्ये रूपांतरित करण्यासाठी केला जातो, ज्यामुळे पुरेशी उच्च वर्तमान मूल्य राखता येते. सर्किटमध्ये लहान करंट (शेकडो एमए पर्यंत) असलेले लोड जोडायचे असल्यास, ट्रान्सफॉर्मर व्होल्टेज (यू) कन्व्हर्टरचा सल्ला दिला जात नाही.

या प्रकरणांमध्ये, आपण एक साधा व्होल्टेज विभाजक (DN) वापरू शकता, ज्याची किंमत लक्षणीयरीत्या कमी आहे. U चे आवश्यक मूल्य प्राप्त केल्यानंतर दुरुस्त करून ग्राहकांना वीज पुरवठा केला जातो. आवश्यक असल्यास, वर्तमान (I) वाढविण्यासाठी, आउटपुट पॉवर वाढीचा टप्पा वापरला जावा. याव्यतिरिक्त, तेथे स्थिर U dividers देखील आहेत, परंतु हे मॉडेल इतरांपेक्षा कमी वेळा वापरले जातात.

DN चा वापर अनेकदा विविध उपकरणे चार्ज करण्यासाठी केला जातो, ज्यामध्ये विविध प्रकारच्या बॅटरीसाठी 220 व्ही लोअर यू व्हॅल्यू आणि करंट्स मिळणे आवश्यक असते.याव्यतिरिक्त, इलेक्ट्रिक मापन यंत्रे, संगणक उपकरणे, तसेच प्रयोगशाळेतील नाडी आणि सामान्य वीज पुरवठा तयार करण्यासाठी U विभाजित करण्यासाठी उपकरणे वापरणे वाजवी आहे.

ऑपरेशनचे तत्त्व

व्होल्टेज डिव्हायडर (DN) हे असे उपकरण आहे ज्यामध्ये ट्रान्सफर गुणांकाद्वारे आउटपुट आणि इनपुट U यांच्यातील संबंध. हस्तांतरण गुणांक हे विभाजकाच्या आउटपुट आणि इनपुटवरील U मूल्यांचे गुणोत्तर आहे. व्होल्टेज डिव्हायडरचे सर्किट सोपे आहे आणि मालिकेत जोडलेल्या दोन ग्राहकांची साखळी आहे - रेडिओ घटक (प्रतिरोधक, कॅपेसिटर किंवा इंडक्टर). त्यांच्याकडे भिन्न आउटपुट वैशिष्ट्ये आहेत.

एसी करंटमध्ये खालील मुख्य प्रमाण असतात: व्होल्टेज, अँपेरेज, रेझिस्टन्स, इंडक्टन्स (एल) आणि कॅपेसिटन्स (सी). जेव्हा ग्राहक मालिकेत जोडलेले असतात तेव्हा विजेच्या मूलभूत मूल्यांची (U, I, R, C, L) गणना करण्यासाठी सूत्रे:

1. प्रतिकार मूल्ये जोडतात;
2. व्होल्टेज जोडले जातात;
3. सर्किट विभागासाठी ओहमच्या कायद्यानुसार वर्तमान मोजले जाईल: I = U / R;
4. इंडक्टन्स जोडले जातात;
5. कॅपेसिटरच्या संपूर्ण साखळीची कॅपॅसिटन्स: C = (C1 * C2 * ... * Cn) / (C1 + C2 + ... + Cn).

एक साधा रेझिस्टर DN बनवण्यासाठी आणि सिरीज कनेक्टेड रेझिस्टरचे तत्व वापरले जाते. सशर्त सर्किट 2 खांद्यांमध्ये विभागले जाऊ शकते. पहिला हात वरचा आहे आणि तो इनपुट आणि DN च्या शून्य बिंदूच्या दरम्यान आहे आणि दुसरा हात खालचा आहे, ज्यामधून आउटपुट U घेतले जाते.

या खांद्यांवर U ची बेरीज इनपुट U च्या परिणामी मूल्यासारखी आहे. DN रेखीय आणि नॉनलाइनर प्रकारचे आहेत. रेखीय उपकरणे आउटपुट U असलेली उपकरणे आहेत, जी इनपुट मूल्यानुसार रेखीयपणे बदलतात. ते सर्किट्सच्या वेगवेगळ्या भागांमध्ये इच्छित U सेट करण्यासाठी वापरले जातात. फंक्शनल पोटेंशियोमीटरमध्ये नॉन-लिनियर वापरले जातात. त्यांचा प्रतिकार सक्रिय, प्रतिक्रियाशील आणि कॅपेसिटिव्ह असू शकतो.

याव्यतिरिक्त, डीएन देखील कॅपेसिटिव्ह असू शकते. हे 2 कॅपेसिटरची साखळी वापरते जी मालिकेत जोडलेली असते.

त्याचे ऑपरेशनचे सिद्धांत व्हेरिएबल घटक असलेल्या सर्किटमध्ये कॅपेसिटरच्या प्रतिकारशक्तीच्या प्रतिक्रियात्मक घटकावर आधारित आहे. कॅपेसिटरमध्ये केवळ कॅपेसिटिव्ह वैशिष्ट्येच नाहीत तर एक प्रतिकार Xc देखील आहे. या रेझिस्टन्सला कॅपेसिटिव्ह रेझिस्टन्स असे म्हणतात, वर्तमानाच्या वारंवारतेवर अवलंबून असते आणि सूत्रानुसार निर्धारित केले जाते: Xc = (1 / C) * w = w / C, जेथे w चक्रीय वारंवारता आहे, C हे कॅपेसिटर 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 प्रतिरोधक उपकरणांपेक्षा तुलनेने जास्त प्रवाहांना परवानगी देतो. हे उच्च-व्होल्टेज सर्किट्समध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते जेथे U-मूल्य अनेक वेळा कमी करणे आवश्यक आहे. याव्यतिरिक्त, जास्त गरम न करण्याचा त्याचा महत्त्वपूर्ण फायदा आहे.

DN चा प्रेरक प्रकार व्हेरिएबल घटक असलेल्या सर्किट्समध्ये इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक इंडक्शनच्या तत्त्वावर आधारित आहे. सोलेनॉइडमधून प्रवाह वाहतो, ज्याचा प्रतिकार L वर अवलंबून असतो आणि त्याला प्रेरक म्हणतात. त्याचे मूल्य पर्यायी प्रवाहाच्या वारंवारतेच्या थेट प्रमाणात आहे: Xl = w * L, जेथे L हे सर्किट किंवा कॉइलचे इंडक्टन्स मूल्य आहे.

प्रेरक DN फक्त सर्किट्समध्ये कार्य करते ज्यामध्ये व्हेरिएबल घटक असतो आणि त्यात प्रेरक प्रतिरोध (Xl) असतो.

फायदे आणि तोटे

रेझिस्टिव्ह डीएनचे मुख्य तोटे हे आहेत की ते उच्च वारंवारता सर्किट्समध्ये वापरले जाऊ शकत नाही, प्रतिरोधकांमध्ये लक्षणीय व्होल्टेज ड्रॉप आणि शक्ती कमी होते. काही सर्किट्समध्ये प्रतिरोधकांची शक्ती निवडणे आवश्यक आहे, कारण एक महत्त्वपूर्ण हीटिंग आहे.

एसी सर्किट्समध्ये बहुतेक प्रकरणांमध्ये, सक्रिय लोड (प्रतिरोधक) डीएन वापरले जातात, परंतु नुकसान भरपाई कॅपेसिटरसह प्रत्येक प्रतिरोधकांना समांतर जोडलेले असतात. हा दृष्टीकोन हीटिंग कमी करतो, परंतु मुख्य गैरसोय काढून टाकत नाही, जे शक्तीचे नुकसान आहे. फायदा डीसी सर्किट्स मध्ये वापर आहे.

प्रतिरोधक डीएनवरील पॉवर लॉस दूर करण्यासाठी, सक्रिय घटक (प्रतिरोधक) कॅपेसिटिव्ह घटकांनी बदलले पाहिजेत. प्रतिरोधक DN च्या संबंधात कॅपेसिटिव्ह घटकाचे अनेक फायदे आहेत:

1. हे एसी सर्किट्समध्ये वापरले जाते;
2. जास्त गरम होत नाही;
3. पॉवर लॉस कमी होतो कारण कॅपेसिटरमध्ये रोधकाच्या विपरीत शक्ती नसते;
4. उच्च-व्होल्टेज वीज पुरवठा मध्ये वापरले जाऊ शकते;
5. उच्च कार्यक्षमता (कार्यक्षमतेचे गुणांक);
6. कमी I-तोटा.

तोटा असा आहे की तो स्थिर U सह सर्किट्समध्ये वापरला जाऊ शकत नाही. हे डीसी सर्किट्समधील कॅपेसिटरमध्ये कॅपेसिटन्स नसून केवळ कॅपेसिटर म्हणून कार्य करते या वस्तुस्थितीमुळे आहे.

एसी सर्किट्समधील प्रेरक DN चे अनेक फायदे आहेत, परंतु ते स्थिर U सर्किट्समध्ये देखील वापरले जाऊ शकतात. इंडक्टर कॉइलला रेझिस्टन्स असतो, पण इंडक्टन्समुळे, हा पर्याय योग्य नाही कारण U मध्ये लक्षणीय घट आहे. DN च्या रेझिस्टिव्ह प्रकारापेक्षा मुख्य फायदे:

1. व्हेरिएबल U सह नेटवर्क्समध्ये अनुप्रयोग;
2. घटकांचे गरम करणे नगण्य आहे;
3. एसी सर्किट्समध्ये कमी पॉवर लॉस;
4. तुलनेने उच्च कार्यक्षमता (कॅपेसिटिव्ह पेक्षा जास्त);
5. उच्च-परिशुद्धता मापन उपकरणांमध्ये वापरा;
6. कमी अयोग्यता;
7. विभाजक आउटपुटशी जोडलेल्या लोडचा विभाजन गुणोत्तरावर कोणताही प्रभाव पडत नाही;
8. सध्याचे नुकसान कॅपेसिटिव्ह डिव्हायडरपेक्षा कमी आहे.

तोटे खालीलप्रमाणे आहेत.

1. वीज पुरवठा नेटवर्क्समध्ये स्थिर U चा वापर केल्याने लक्षणीय वर्तमान तोटा होतो. याव्यतिरिक्त, इंडक्टन्ससाठी विद्युत उर्जेच्या वापरामुळे व्होल्टेज झपाट्याने कमी होते.
2. वारंवारता वैशिष्ट्यांनुसार आउटपुट सिग्नल (रेक्टिफायर ब्रिज आणि फिल्टरचा वापर न करता) बदलतो.
3. उच्च व्होल्टेज एसी सर्किट्समध्ये लागू होत नाही.

रेझिस्टर, कॅपेसिटर आणि इंडक्टरसह व्होल्टेज डिव्हायडरची गणना

गणना करण्यासाठी व्होल्टेज विभाजक प्रकार निवडल्यानंतर आपल्याला सूत्रे वापरण्याची आवश्यकता आहे. चुकीच्या आकडेमोडीमुळे यंत्र स्वतःच, वर्तमान वाढविणारा आउटपुट स्टेज आणि ग्राहक नष्ट होऊ शकतात.चुकीच्या गणनेचे परिणाम रेडिओ घटकांच्या अयशस्वी होण्यापेक्षा वाईट असू शकतात: शॉर्ट सर्किटच्या परिणामी आग, तसेच इलेक्ट्रोक्युशन.

सर्किटची गणना आणि एकत्रीकरण करताना, आपण सुरक्षिततेचे नियम स्पष्टपणे पाळले पाहिजेत, योग्य असेंब्लीसाठी डिव्हाइस चालू करण्यापूर्वी तपासा आणि ओलसर खोलीत त्याची चाचणी करू नका (विद्युत दाबण्याची शक्यता वाढते). गणनेमध्ये वापरलेला मूलभूत नियम हा सर्किट विभागासाठी ओहमचा नियम आहे. त्याचे सूत्रीकरण खालीलप्रमाणे आहे: विद्युत प्रवाह सर्किट विभागातील व्होल्टेजच्या थेट प्रमाणात आणि त्या विभागाच्या प्रतिकाराच्या व्यस्त प्रमाणात आहे. सूत्राच्या स्वरूपात नोंद खालीलप्रमाणे आहे: I = U/R.

रेझिस्टरसह व्होल्टेज डिव्हायडरची गणना करण्यासाठी अल्गोरिदम:

1. एकूण व्होल्टेज: Upit = U1 + U2, जेथे U1 आणि U2 ही प्रत्येक रोधकावरील U मूल्ये आहेत.
2. प्रतिरोधकांवर व्होल्टेज: U1 = I * R1 आणि U2 = I * R2.
3. Upit = I * (R1 + R2).
4. लोड चालू नाही: I = U / (R1 + R2).
5. प्रत्येक रेझिस्टरवर U ड्रॉप: U1 = (R1 / (R1 + R2)) * Upit आणि U2 = (R2 / (R1 + R2)) * Upit.

R1 आणि R2 ची मूल्ये लोड प्रतिरोधकतेपेक्षा 2 पट कमी असणे आवश्यक आहे.

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 समान सूत्रे: U1 = (L1 / (L1 + L2)) * Upit आणि U2 = (L2 / (L1 + L2)) * Upit.

डायोड ब्रिज आणि स्टॅबिलिट्रॉनसह बहुतेक प्रकरणांमध्ये डिव्हायडरचा वापर केला जातो. स्टॅबिलिट्रॉन हे सेमीकंडक्टर उपकरण आहे जे यू स्टॅबिलायझर म्हणून कार्य करते. डायोड या सर्किटमध्ये स्वीकार्य U च्या वर रिव्हर्स U सह निवडले पाहिजेत. स्टॅबिलिट्रॉन हे स्टॅबिलायझिंग व्होल्टेजच्या आवश्यक मूल्यासाठी संदर्भ पुस्तकानुसार निवडले पाहिजे. याव्यतिरिक्त, त्याच्या आधी सर्किटमध्ये एक प्रतिरोधक समाविष्ट केला पाहिजे, कारण त्याशिवाय सेमीकंडक्टर डिव्हाइस जळून जाईल.

संबंधित लेख: