Понижение напряжения постоянного тока: Как понизить постоянное напряжение — ИНВЕСТИЦИОННЫЙ ПОРТАЛ ВОЛГОГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ

14.06.2021

Содержание

Как понизить напряжение с 12 на 5 вольт (резистор, микросхема) 📹

В этой статье расскажу о весьма банальных вещах, что не менялись уже не одно десятилетие, да они вообще не менялись. Другое дело, что с тех пор как был изучен принцип снижения напряжения в замкнутой цепи за счет сопротивления, появились и другие принципы питания нагрузки, за счет ШИМ, но тема это отдельная, хотя и заслуживающая внимания. Поэтому продолжу все-таки по порядку логического русла, когда расскажу о законе Ома, потом о его применении для различных радиоэлементов участвующих в понижении напряжения, а после уже можно упомянуть и о ШИМ.

Закон Ома при понижении напряжения

Где жидкость, а вернее ее расход это ток, а ее давление это напряжение. Ну и само собой любые изменения сечения или препятствия в трубе для потока, это будет сопротивлением. Итого получается, что сопротивление «душит» давление, когда из трубы под давлением, могут просто капать капли, и тут же падает и расход. Давление и расход величины весьма зависящие друг от друга, как ток и напряжение. В общем если все записать формулой, то получается так:

R=U/I; То есть давление (U) прямо пропорционально сопротивлению в трубе (R), но если расход (I) будет большой, то значит сопротивления как такового нет… И увеличенный расход должен показывать на пониженное сопротивление.

Теперь вооружившись теоретическими знаниями, продолжим наш путь в познании того, как же снизить нам напряжение.

Как понизить напряжение с 12 на 5 вольт с помощью резистора

Самое простое это взять и использовать нестабилизированную схему. То есть когда напряжение просто понизим за счет сопротивления и все. Рассказывать о таком принципе особо нечего, просто считаем по формуле выше и все. Приведу пример. Скажем снижаем с 12 вольт до 5.

R=U/I. С напряжением понятно, однако смотрите, у нас недостаточно данных! Ничего не известно о «расходе», о токе потребления. То есть если вы решите посчитать сопротивление для понижения напряжения, то обязательно надо знать, сколько же «хочет кушать» наша нагрузка.

Эту величину вам необходимо будет посмотреть на приборе, который вы собираетесь питать или в инструкции к нему. Примем условно ток потребления 50 мА=0,05 А. Осталось также еще заметить, что по этой формуле мы подберем сопротивление, которое будет полностью гасить напряжение, а нам надо оставить 5 вольт, то 12-5=7 вольт подставляем в формулу.

R= 7/0,05=140 Ом нужно сопротивление, чтобы после из 12 вольт получить 5, с током на нагрузке в 50 мА.
Осталось упомянуть о не менее важном! О том, что любое гашение энергии, а в данном случае напряжение, связано с рассеиваемой мощностью, то есть наш резистор должен будет «выдержать» то тепло, которое будет рассеивать. Мощность резистора считается по формуле.
P=U*I. Получаем. P=7*0,05=0,35 Вт должна быть мощность резистора. Не менее. Вот теперь курс расчет для резистора можно считать завершенным.

Как понизить напряжение с 12 на 5 вольт с помощью микросхемы

Ничего принципиально не меняется и в этом случае. Если сравнивать этот вариант понижения через микросхему, с вариантом использующим резистор. По факту здесь все один в один, разве что добавляются полезные «интеллектуальные» особенности подстройки внутреннего сопротивления микросхемы исходя из тока потребления. То есть, как мы поняли из абзаца выше, в зависимости от тока потребления, расчетное сопротивление должно «плавать».

Именно это и происходит в микросхеме, когда сопротивление подстраивается под нагрузку таким образом, что на выходе микросхемы всегда одно и тоже напряжение питания! Ну и плюсом идут такие «полезные плюшки» как защита от перегрева и короткого замыкания. Что касательно микросхем, так называемых стабилизаторов напряжения на 5 вольт, то это могут быть: LM7805, КРЕН142ЕН5А. Подключение тоже весьма простое.

Само собой для эффективной работы микросхемы ставим ее на радиатор. Ток стабилизации ограничен 1,5 -2 А.
Вот такие вот принципы понижения напряжения с 12 на 5 вольт. Теперь один раз их поняв, вы сможете легко рассчитать какое сопротивление надо поставить или как подобрать микросхему, чтобы получить любое другое более низкое напряжение.

Осталось сказать пару слов о ШИМ.

Широко импульсная модуляция весьма перспективный и самое главное высокоэффективный метод питания нагрузки, но опять же со своими подводными камнями. Вся суть ШИМ сводится к тому, чтобы выдавать импульсами такое напряжение питание, которое суммарно с моментами отсутствия напряжения будет давать мощность и среднее напряжение достаточное для работы нагрузки. И здесь могут быть проблемы, если подключить источник питания от одного устройства к другому. Ну, самые простые проблемы это отсутствие тех характеристик, которые заявлены. Возможны помехи, неустойчивая работа. В худшем случае ШИМ источник питания может и вовсе сжечь прибор, под которые не предназначен изначально!

<div id="yandex_rtb_3" class="yandex-adaptive classYandexRTB"></div> <script type="text/javascript">if(rtbW>=960){var rtbBlockID="R-A-743979-3";} else{var rtbBlockID="R-A-743979-5";} window.yaContextCb.push(()=>{Ya.Context.AdvManager.render({renderTo:"yandex_rtb_3",blockId:rtbBlockID,pageNumber:3,onError:(data)=>{var g=document.createElement("ins");g.className="adsbygoogle";g.style.display="inline";if(rtbW>=960){g.style.width="580px";g.style.height="400px";g.setAttribute("data-ad-slot","9935184599");}else{g.style.width="300px";g.style.height="600px";g.setAttribute("data-ad-slot","9935184599");} g.setAttribute("data-ad-client","ca-pub-1812626643144578");g.setAttribute("data-alternate-ad-url",stroke2);document.getElementById("yandex_rtb_3").appendChild(g);(adsbygoogle=window.adsbygoogle||[]).push({});}})});window.addEventListener("load",()=>{var ins=document.getElementById("yandex_rtb_3");if(ins.clientHeight =="0"){ins.innerHTML=stroke3;}},true);</script>

Как понизить постоянное и переменное напряжение — обзор способов

Простые способы понижения напряжения постоянного и переменного тока

Известно, что для работы любого электроприбора и электрооборудования необходимо напряжение определённой величины, однако, для питания разных приборов эта цифра может отличаться. Процесс понижения постоянного и переменного напряжения неотъемлемая составляющая любой электрической подстанции, электроустановки и работы бытовых приборов, гаджетов и техники, используемой в домашних условиях.

Например, согласно ПУЭ 6.1.16-18 питание переносных светильников должно быть не выше 50 вольт, для безлопастного их использования, но стандартная величина напряжения применяемого во многих странах равна 220 или 230 Вольт. Для питания любой электронной системы собранной на микропроцессорных элементах составляет порядка 5 Вольт постоянного тока. В связи с этим, существуют несколько способов изменения, в сторону понижения, величины постоянного и переменного тока.

Стабилизатор от пониженного напряжения

Электричество, как правило, замечают тогда когда оно или плохое, или его вообще нет. Разберём первый вариант, когда оно есть, но напряжение не совсем то, которое нужно. Потребителю нужно 220 В. Многим домашним приборам чуть поменьше, примерно 195 В, тогда они включаются.

Итак, минимально возможное напряжение электрической сети 195 В, при котором приборы будут работать. Что делать, если низкое напряжение в сети, меньше 195 В? Ответ: покупать повышающий стабилизатор напряжения, который обеспечит стабильную работу техники. Он будет подавать на неё 220 В, даже если в сети — меньше 195 В.

В цепи якоря

Это лучший вариант регулирования скорости мотора с независимым возбуждением. Частота вращения прямо пропорциональна подводимому к якорю напряжению. Механические характеристики не меняют своего угла наклона, а перемещаются параллельно друг другу.

Для осуществления этой схемы нужно цепь якоря подключить к источнику напряжения, которое можно менять.

Это возможно в электрических машинах малой или средней мощности. Двигатель большой мощности целесообразно подключить в схему с генератором напряжения независимого возбуждения.

В качестве привода для генератора используют обычный трехфазный асинхронник. Чтобы уменьшить обороты, достаточно на якоре понизить напряжение. Оно меняется от номинального и вниз. Эта схема имеет название «двигатель-генератор». Таким образом можно менять параметры на двигателе 220в.

Для низкого напряжения

Управление агрегатами на 12в проще из-за более низкого напряжения и как следствие, более доступных деталей. Вариантов подобных схем множество, поэтому важно понять сам принцип.

Такой двигатель имеет ротор, щеточный механизм и магниты. На выходе у него всего два провода, контролирование скорости идет по ним. Питание может быть 12, 24, 36в, или другое. Что нужно – это его менять. Лучше, когда в пределах от нуля до максимума. В более простых вариантах 12–0в не получится, другие варианты дают такую возможность.

Кто-то паяет радиоэлементы навесным монтажом, кто-то набирает печатную плату – это уже зависит от желания и возможностей каждого человека.

Этот вариант подойдет, если точность неважна: например, вентилятор. Напряжение меняется от 0 до 12 вольт, пропорционально меняется крутящий момент.

Другой вариант – со стабилизацией оборотов независимо от нагрузки на валу.

Питание 12 вольт, схема очень проста. Двигатель набирает обороты плавно, и также плавно их сбавляет так как напряжение на выходе меняется в пределах 12–0в. Как результат – можно убрать крутящий момент практически до нуля.

Если потенциометр крутить в обратном направлении, мотор так же постепенно набирает обороты до максимума. Микросхема очень распространенная, ее характеристики тоже подробно описаны. Питание 12–18в.

Есть еще один вариант, только это уже не для 12, а для 24в питания.

Двигатель постоянного тока, питание – переменное, так как стоит диодный мост. При желании можно мост выбросить и запитывать постоянкой от своего блока питания.

Делитель напряжения на индуктивностях

Индуктивность – это катушка, намотанная медным (как правило) проводом на металлическом или ферромагнитном сердечнике. Трансформатор – это один из видов индуктивности. Если от середины первичной обмотки сделать отвод, то между ним и крайними выводами будет равное напряжение. И оно будет равно половине напряжения питания. Но это в том случае, если сам трансформатор рассчитан на работу именно с таким питающим напряжением.

Но можно использовать несколько катушек (для примера можно взять две), соединить их последовательно и включить в сеть переменного тока. Зная значения индуктивностей, несложно произвести расчет падения на каждой из них:

U(L1) = U1 * (L1 / (L1 + L2)).
U(L2) = U1 * (L2 / (L1 + L2)).

В этих формулах L1 и L2 – индуктивности первой и второй катушек, U1 – напряжение питающей сети в Вольтах, U(L1) и U(L2) – падение напряжения на первой и второй индуктивностях соответственно. Схема такого делителя широко применяется в цепях измерительных устройств.

Сопротивление медного провода постоянному току

Сопротивление провода зависит от удельного сопротивления ρ, которое измеряется в Ом·мм²/м. Величина удельного сопротивления определяет сопротивление отрезка провода длиной 1 м и сечением 1 мм².

Сопротивление того же куска медного провода длиной 1 м рассчитывается по формуле:

R = (ρ l) / S, где (3)

R – сопротивление провода, Ом,

ρ – удельное сопротивление провода, Ом·мм²/м,

l – длина провода, м,

S – площадь поперечного сечения, мм².

Сопротивление медного провода равно 0,0175 Ом·мм²/м, это значение будем дальше использовать при расчетах.

Не факт, что производители медного кабеля используют чистую медь “0,0175 пробы”, поэтому на практике всегда сечение берется с запасом, а от перегрузки провода используют защитные автоматы, тоже с запасом.

Из формулы (3) следует, что для отрезка медного провода сечением 1 мм² и длиной 1 м сопротивление будет 0,0175 Ом. Для длины 1 км – 17,5 Ом. Но это только теория, на практике всё хуже.

Ниже приведу табличку, рассчитанную по формуле (3), в которой приводится сопротивление медного провода для разных площадей сечения.

Таблица 0. Сопротивление медного провода в зависимости от площади сечения

S, мм²	0,5	0,75	1	1,5	2,5	4	6	10
R для 1м	0,035	0,023333	0,0175	0,011667	0,007	0,004375	0,002917	0,00175
R для 100м	3,5	2,333333	1,75	1,166667	0,7	0,4375	0,291667	0,175

Как понизить напряжение?

За счет наличия большого количества международных стандартов и технических решений питание электронных устройств может осуществляться от различных номиналов. Но, далеко не все они присутствуют в свободном доступе, поэтому для получения нужной разности потенциалов придется использовать преобразователь. Такие устройства можно найти как в свободной продаже, так и собрать самостоятельно из радиодеталей.

В связи с наличием двух родов электрического тока: постоянного и переменного, вопрос, как понизить напряжение, следует рассматривать в ключе каждого из них отдельно.

От сети

Однофазные электродвигатели переменного тока также позволяют регулировать вращение ротора.

Коллекторные машины

Такие моторы стоят на электродрелях, электролобзиках и другом инструменте. Чтобы уменьшить или увеличить обороты, достаточно, как и в предыдущих случаях, изменять напряжение питания. Для этой цели также есть свои решения.

Конструкция подключается непосредственно к сети. Регулировочный элемент – симистор, управление которого осуществляется динистором. Симистор ставится на теплоотвод, максимальная мощность нагрузки – 600 Вт.

Если есть подходящий ЛАТР, можно все это делать при помощи его.

Двухфазный двигатель

Аппарат, имеющий две обмотки – пусковую и рабочую, по своему принципу является двухфазным. В отличие от трехфазного имеет возможность менять скорость ротора. Характеристика крутящегося магнитного поля у него не круговая, а эллиптическая, что обусловлено его устройством.

Есть две возможности контролирования числа оборотов:

Менять амплитуду напряжения питания (Uy),
Фазное – меняем емкость конденсатора.

Такие агрегаты широко распространены в быту и на производстве.

Обычные асинхронники

Электрические машины трехфазного тока, несмотря на простоту в эксплуатации, обладают рядом характеристик, которые нужно учитывать. Если просто изменять питающее напряжение, будет в небольших пределах меняться момент, но не более. Чтобы в широких пределах регулировать обороты, необходимо довольно сложное оборудование, которое просто так собрать и наладить сложно и дорого.

Для этой цели промышленностью налажен выпуск частотных преобразователей, помогающих менять обороты электродвигателя в нужном диапазоне.

Асинхронник набирает обороты в согласии с выставленными на частотнике параметрами, которые можно менять в широком диапазоне. Преобразователь – самое лучшее решение для таких двигателей.

Два простых способа снизить напряжение на электролампах

Если надоело постоянно менять перегоревшие лампы, воспользуйтесь одним из приведенных советов. Но во всех случаях успех достигается за счет существенного снижения напряжения.

В дневное и особенно в ночное время напряжение в сети нередко достигает 230-240В что приводит к ускоренному выгоранию нитей накала электроламп.

Подсчитано,что повышение напряжения всего лишь на 4% по сравнению с номинальным(то есть с 220 до 228В) сокращает срок службы электроламп на 40%, а при повышенном «питании» в 6% этот срок снижается более чем наполовину.

В то же время уменьшение напряжения на лампах всего на 8%(до 200-202В) увеличивает «стаж» их работы в 3,5 раза, при 195В он возрастает почти в 5 раз

Разумеется с понижением напряжения, снижается и яркость свечения, но во многих случаях, в частности в служебных помещениях, и в местах общего пользования, это обстоятельство не так уж и важно

Как же снизить напряжение на электролампах? Существуют два простых способа.

Первый-включают последовательно две лампы (рис 1). А какую же лампу взять в качестве дополнительной?. Можно такую же, как и основная. Но тогда обе лампы будут светить слабо.

Лучше всего подбирать лампу так, чтобы мощности ламп отличались в 1,5-2 раза, например 40 и 75 Вт, 60 и 100 Вт и.т.д.

Тогда лампа меньшей мошности будет светиться достаточно ярко, а более мощная слабее, выполняя роль своеобразного балласта, гасящего избыточное напряжение (рис.2.).

На первый взгляд выигрыша нет-ведь приходится использовать сразу две лампы вместо одной. Но вот что показывает простейший расчет; падение напряжения на лампах при последовательном соединении распределяется обратно пропорционально их мощности.

Поэтому при напряжении в сети 220В (возьмем пару ламп на 40 и 75 Вт) на 40- ваттной лампе напряжение будет около 145В, а на её 75-ваттной «партнерше»-чуть больше 75В.

Так как долговечность зависит от величины напряжения, понятно, что менять придется в основном лампу меньшей мощности. Да и та, как показывает практика, в худшем случае служит не менее года.

В обычных условиях за это же время приходится менять от 5 до 8 ламп (имеется в виду ежесуточная работа в течении 12 часов). Как видите, экономия весьма ощутима.

Другой способ-последовательное включение лампы и полупроводникового диода. Благодаря малым размерам его можно установить в конусе выключателя между клеммой и одним из подводящих проводов. При этом варианте происходит едва заметное мерцание ламп (за счет однополупериодического выпрямления переменного тока), а среднее значение напряжения на них составляет около 155В.Теперь о выборе типа диода. Он должен иметь определенный запас по допустимому току и быть рассчитан на напряжение не ниже 400В. Из миниатюрных диодов этому требованию отвечают серии КД150 и КД209. Однако диоды марки КД105 следует применять с лампами, у которых мощность не превышает 40Вт, а диоды КД209 (с любым буквенным индексом)-для совместной работы с 75-ватными осветительными приборами. Разумеется использовать можно и более мощные диоды других типов, но тогда их придется устанавливать вне выключателя. Правильно подобранный диод служит практически неограниченное время. Теперь разберем ещё один вопрос. Как быть тем, если в доме общий выключатель на весь подъезд? В этом случае устанавливают один диод большой мощности. Его крепят на металлическом уголке, привинчивают шурупами к стене рядом с выключателем, и закрывают кожухом с веньтиляционными отверстиями. Рекомендуемые типы диодов: КД202М, Н,Р или С, КД203, Д232-Д234, Д246-248 с любым буквенным индексом. При выборе типа диода помните, что его максимально допустимый рабочий ток (указан в паспорте полупроводникового прибора) на 20-25% должен превышать суммарный ток, потребляемый одновременно всеми лампами, относящимися к данному выключателю. Если диод допускает ток всех лампочек (его нетрудно посчитать разделив общую мощность всех ламп на напряжение сети 220В ) не должен превышать 4А.

Закон Ома при понижении напряжения

Собственно был такой дядька Георг Ом, который изучал протекание тока в цепи. Производил измерения, делал определенные выводы и заключения. Итогами его работы стала формула Ома, как говорят закон Ома. Закон описывает зависимость падения напряжения, тока от сопротивления. Сам закон весьма понятен и схож с представлением таких физических событий как протекание жидкости по трубопроводу. Где жидкость, а вернее ее расход это ток, а ее давление это напряжение. Ну и само собой любые изменения сечения или препятствия в трубе для потока, это будет сопротивлением. Итого получается, что сопротивление «душит» давление, когда из трубы под давлением, могут просто капать капли, и тут же падает и расход. Давление и расход величины весьма зависящие друг от друга, как ток и напряжение. В общем если все записать формулой, то получается так:

R=U/I; То есть давление (U) прямо пропорционально сопротивлению в трубе (R), но если расход (I) будет большой, то значит сопротивления как такового нет… И увеличенный расход должен показывать на пониженное сопротивление.

Весьма туманно, но объективно! Осталось сказать, что закон то этот впрочем, был получен эмпирическим путем, то есть окончательные факторы его изменения весьма не определены. Теперь вооружившись теоретическими знаниями, продолжим наш путь в познании того, как же снизить нам напряжение.

Делитель на резисторах

Схема во многом похожа на предыдущие, но используются постоянные резисторы. Методика расчета такого делителя немного отличается от приведенных выше. Использоваться схема может как в цепях переменного, так и постоянного тока. Можно сказать, что она универсальная. С ее помощью можно собрать понижающий преобразователь напряжения. Расчет падения на каждом резисторе производится по следующим формулам:

U(R1) = (R1 * U) / (R1 + R2).
U(R2) = (R2 * U) / (R1 + R2).

Нужно отметить один нюанс: величина сопротивления нагрузки должна быть на 1-2 порядка меньше, чем у делительных резисторов. В противном случае точность расчета будет очень грубая.

Как выбрать?

Выбрать трансформаторное устройство представленного типа может профессионал. Существует несколько правил в проведении этого процесса. В первую очередь следует обратить внимание на показатель входного напряжения. Оборудование должно быть рассчитано на прием определенного напряжения.

Затем нужно установить, какой уровень тока требуется потребителю. В соответствии с этой характеристикой выбирают параметры выходного напряжения. Мощность приборов, подведенных к трансформатору, должна быть немного ниже, чем его выходное напряжение.

Качественные изделия выдерживают аварийные ситуации. В них предусмотрена особая защита от короткого замыкания, перенапряжения, резких скачков электричества, перегрузок. В этом случае система работает стабильно даже в неблагоприятных условиях.

Практическая схема блока питания: трансформатор

Для выбора питающего трансформатора вам потребуется знать несколько основных данных:

Мощность потребителей, которые нужно подключать.
Значение напряжения питающей сети.
Значение необходимого напряжения во вторичной обмотке.

Чтобы рассчитать число витков в первичной обмотке, вам нужно 50 разделить на площадь сечения сердечника. Сечение вычисляется по формуле:

S = 1,2 * √P1.

А мощность Р1 = Р2 / КПД. Коэффициент полезного действия трансформатора никогда не будет более 0,8 (или 80%). Поэтому при расчете берется максимальное значение – 0,8.

Мощность во вторичной обмотке:

Р2 = U2 * I2.

Эти данные известны по умолчанию, поэтому произвести расчет не составит труда. Вот как понизить напряжение до 12 вольт, используя трансформатор. Но это не все: бытовая техника питается постоянным током, а на выходе вторичной обмотки — переменный. Потребуется совершить еще несколько преобразований.

Как понизить напряжение с помощью резистора

Чтобы нагрузка, которую требуется запитать, не сгорела, часто возникает необходимость снизить входное напряжение. Проще всего этого можно добиться, используя схему с двумя резисторами, более известную как делитель напряжения. Классическая схема выглядит так:

В этом случае напряжение подаётся на два резистора с использованием параллельного подключени, а на выходе его получают с одного. Подбор номиналов резисторов осуществляют по формуле так, чтобы напряжение, снимаемое на выходе, составляло какую-то часть от подаваемого. Расчет резистора для понижения напряжения можно воспользовавшись формулой, основанной на законе Ома:

Uвых= (Uвх*R2)/(R1+R2), где

Uвх – напряжение на входе, В;

Uвых – напряжение на выходе, В

R1 – показатель сопр. 1-ого резистора (Ом)

R2 – показатель сопр. 2-ого элемента, (Ом)

Подбор резистора для понижения напряжения

Для подбора нужного сопротивления резистора можно воспользоваться готовыми онлайн-калькуляторами или программами для моделирования работы электронных схем. Симуляторы электрических цепей способны не только рассчитать напряжение на выходе в зависимости от сопротивления элементов и способа их подключения, но и обладают функционалом, позволяющим визуализировать то, как падает ток и напряжение на резисторе. Например, приложение EveryCircuit позволяет изменять в схеме параметры элементов, выбирать скорость симуляции, получать данные в различных точках. При этом можно наблюдать за динамикой изменения значений, используя для ввода входных параметров вращающийся лимб в нижнем правом углу.

Существует ещё ряд бесплатных программ для эмуляции, позволяющие выполнить, в том числе, расчёт резистора при понижении напряжения, например:

EasyEDA;
Circuit Sims;
DcAcLab;

и другие.

В статье мы ознакомились с понятием сопротивления, узнали о его единицах измерения, о маркировке резисторов, о программах эмулирующих работу цепи и облегчающих подбор нужного сопротивления, а также рассмотрели примеры расчёта падения напряжения на резисторе.

Куда обращаться для решения проблемы

Вы можете повлиять на ситуацию, но давайте определимся куда жаловаться если в сети высокое напряжения. Нужно узнать у соседей, как обстоят дела у них в домах и квартирах. После того как вы придете к общему мнению, обращайтесь в снабжающую компанию или сетевую организацию, или узнайте кто балансодержатель питающей трансформаторной подстанции.

После этого нужно подавать коллективное заявление от лица жильцов дома или микрорайона. Одного заявления обычно недостаточно, поэтому чем больше повторных обращений, тем скорее устранят проблему! Заявление нужно подавать в двух экземплярах, один остается у заявителей, но в нём организация, в которую обращается заявитель, должна поставить пометку о принятии. В противном случае вы не сможете доказать, что обращались.

Если у вас вышла из строя бытовая техника из-за скачков или нестабильной электросети, поступайте также. Подробнее мы этот процесс описали в статье: https://samelectrik.ru/sgorela-bytovaya-texnika-iz-za-skachka-napryazheniya.html.

Измерения

Понятно, что число оборотов нужно как-то определять. Для этого используют тахометры. Они показывают число вращения на данный момент. Обычным мультиметром просто так измерить скорость не получится, разве что на автомобиле.

Как видно, на электрических машинах можно менять различные параметры, подстраивая их под нужды производства и домашнего хозяйства.

Схема блока питания: выпрямитель и фильтр

Далее идет преобразование переменного тока в постоянный. Для этого используются полупроводниковые диоды или сборки. Самый простой тип выпрямителя состоит из одного диода. Называется он однополупериодный. Но максимальное распространение получила мостовая схема, которая позволяет не просто выпрямить переменный ток, но и избавиться максимально от пульсаций. Но такая схема преобразователя все равно неполная, так как от переменной составляющей одними полупроводниковыми диодами не избавиться. А понижающие трансформаторы напряжения 220 В способны преобразовать переменное напряжение в такое же по частоте, но с меньшим значением.

Электролитические конденсаторы используются в блоках питания в качестве фильтров. По теореме Кирхгофа, такой конденсатор в цепи переменного тока является проводником, а при работе с постоянным — разрывом. Поэтому постоянная составляющая будет протекать беспрепятственно, а переменная замкнется сама на себя, следовательно, не пройдет дальше этого фильтра. Простота и надежность – это именно то, что характеризует такие фильтры. Также могут применяться сопротивления и индуктивности для сглаживания пульсаций. Подобные конструкции используются даже в автомобильных генераторах.

Методы регулировки

Преобразователь частоты

Существуют три вида регулирования в системах импульсных преобразователей:

Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) Распространённый метод, который применяется в массовом производстве управляющих микросхем;
Частотно-импульсное регулирование (ЧИМ). Здесь продолжительность когда ключ находится во включенном режиме должна быть согласована с периодом колебаний в контуре, обеспечивающем малые значения тока и напряжения на ключе в момент переключения. Используется там, где реализованы резонансные схемы.
Комбинированный вид. Метод свойственен системам, в которых используется автоколебательный процесс, а частота переключения находится в зависимости и от напряжений на входе, и выходе преобразователя, и от величины тока в цепи потребителя;
Триггерный метод. Используем исключительно в схеме понижающего регулятора, в котором необходимо, чтобы при закрытом состояния ключа, то есть транзистора, величина напряжения в нагрузке увеличивалась.

Стабилизация напряжения

Вы узнали, как понизить напряжение до нужного уровня. Теперь его нужно стабилизировать. Для этого используются специальные приборы – стабилитроны, которые изготовлены из полупроводниковых компонентов. Они устанавливаются на выходе блока питания постоянного тока. Принцип работы заключается в том, что полупроводник способен пропустить определенное напряжение, излишек преобразуется в тепло и отдается посредством радиатора в атмосферу. Другими словами, если на выходе БП 15 вольт, а установлен стабилизатор на 12 В, то он пропустит именно столько, сколько нужно. А разница в 3 В пойдет на нагрев элемента (закон сохранения энергии действует).

Схема понижения напряжения с 220 на 12

Понадобился мне блок питания для самодельной мини-дрели, сделанной из моторчика на 17 Вольт.

Пересмотрел много схем различных БП, но во всех использовался трансформатор, которого у меня нету, а покупать как-то неохота. Тогда решил поступить проще и собрать бестрансформаторный блок питания на данное напряжение — 17 Вольт. Схема довольно простая, на такой готовый блок питания нужно подавать 220 вольт переменного напряжения, короче питать схему от розетки, а на выходе мы получаем 17 вольт постоянного напряжения. Обычно источники питания такого типа применяют во всяких небольших бытовых вещах, например в фонарике с аккумулятором, в качестве зарядного, где нужен небольшой ток, до 150 mA или в электробритвах.

Принципиальная схема бестрансформаторного блока питания

Итак, детали для схемы. Вот так выглядят высоковольтные металлопленочные конденсаторы (те что красные), и слева от них электролитический конденсатор на 100 мкФ.

Вместо микросхемы 78l08 можно использовать такие стабилизаторы напряжения, как КР1157ЕН5А (78l08) или КР1157ЕН5А (7905).

Если отсутствует выпрямительный диод 1N4007, то его можно заменить на 1N5399 или 1N5408, которые рассчитаны на более высокий ток. Серый кружок на диоде обозначает его катод.

Резистор R1 взял на 5W, а R2 — на 2W, для страховки, хотя оба можно было применять и на 0,5 Вт.

Стабилитрон BZV85C24 (1N4749), рассчитан на мощность 1,5 W, и на напряжение до 24 вольт, заменить его можно отечественным 2С524А.

Этот бестрансформаторный БП собрал без регулировки выходного напряжения, но если вы хотите организовать такую функцию, то просто подключите к выводу 2 микросхемы 78L08 переменный резистор примерно на 1 кОм, а второй его вывод — к минусу схемы.

Плата к схеме бестрансформаторного блока питания конечно есть, формат лэй, скачать можно тут. Думаю вы поняли, что диоды без пометки — это 1n4007.

Готовую конструкцию нужно обязательно поместить в пластиковый корпус, из-за того что включенная в сеть схема находиться под напряжением 220 вольт и прикасаться к ней ни в коем случае нельзя!

На этих фото вы можете видеть напряжение на входе, то есть напряжение в розетке, и сколько вольт мы получаем на выходе БП.

Видео работы схемы бестрансформаторного БП

Большим плюсом этой схемы можно считать очень скромные размеры готового устройства, ведь благодаря отсутствию трансформатора этот БП можно сделать маленьким, и относительно недорогая стоимость деталей для схемы.

Минусом схемы можно считать то, что есть опасность случайно дотронуться к работающему источнику и получить удар током. Автор статьи — egoruch72.

Обсудить статью БЕСТРАНСФОРМАТОРНОЕ ПИТАНИЕ СХЕМ

Получаем 12 Вольт из 220

Наиболее часто стоит задача получить 12 вольт из бытовой электросети 220В. Это можно сделать несколькими способами:

Понизить напряжение без трансформатора.
Использовать сетевой трансформатор 50 Гц.
Использовать импульсный блок питания, возможно в паре с импульсным или линейным преобразователем.

Понижение напряжения без трансформатора

Преобразовать напряжение из 220 Вольт в 12 без трансформатора можно 3-мя способами:

Понизить напряжение с помощью балластного конденсатора. Универсальный способ используется для питания маломощной электроники, например светодиодных ламп, и для заряда небольших аккумуляторов, как в фонариках. Недостатком является низкий косинус Фи у схемы и невысокая надежность, но это не мешает её повсеместно использовать в дешевых электроприборах.
Понизить напряжение (ограничить ток) с помощью резистора. Способ не очень хороший, но имеет право на существование, подойдет, чтобы запитать какую-то очень слабую нагрузку, типа светодиода. Его основной недостаток – это выделение большого количества активной мощности в виде тепла на резисторе.
Использовать автотрансформатор или дроссель с подобной логикой намотки.

Гасящий конденсатор

Прежде чем приступить к рассмотрению этой схемы предварительно стоит сказать об условиях, которые вы должны соблюдать:

Блок питания не универсальный, поэтому его рассчитывают и используют только для работы с одним заведомо известным прибором.
Все внешние элементы блока питания, например регуляторы, если вы будете использовать дополнительные компоненты для схемы, должны быть изолированы, а на металлических ручках потенциометров надеты пластиковые колпачки. Не касайтесь платы блока питания и проводов для подключения выходного напряжения, если к ним не подключена нагрузка или если в схеме не установлен стабилитрон или стабилизатор для низкого постоянного напряжения.

Тем не менее, такая схема вряд ли вас убьёт, но удар электрическим током получить можно.

Схема изображена на рисунке ниже:

R1 – нужен для разрядки гасящего конденсатора, C1 – основной элемент, гасящий конденсатор, R2 – ограничивает токи при включении схемы, VD1 – диодный мост, VD2 – стабилитрон на нужное напряжение, для 12 вольт подойдут: Д814Д, КС207В, 1N4742A. Можно использовать и линейный преобразователь.

Или усиленный вариант первой схемы:

Номинал гасящего конденсатора рассчитывают по формуле:

С(мкФ) = 3200*I(нагрузки)/√(Uвход²-Uвыход²)

С(мкФ) = 3200*I(нагрузки)/√Uвход

Но можно и воспользоваться калькуляторами, они есть в онлайн или в виде программы для ПК, например как вариант от Гончарука Вадима, можете поискать в интернете.

Конденсаторы должны быть такими – пленочными:

Остальные перечисленные способы рассматривать не имеет смысла, т.к. понижение напряжения с 220 до 12 Вольт с помощью резистора не эффективно ввиду большого тепловыделения (размеры и мощность резистора будут соответствующие), а мотать дроссель с отводом от определенного витка чтобы получить 12 вольт нецелесообразно ввиду трудозатрат и габаритов.

Блок питания на сетевом трансформаторе

Классическая и надежная схема, идеально подходит для питания усилителей звука, например колонок и магнитол. При условии установки нормального фильтрующего конденсатора, который обеспечит требуемый уровень пульсаций.

В дополнение можно установить стабилизатор на 12 вольт, типа КРЕН или L7812 или любой другой для нужного напряжения. Без него выходное напряжение будет изменяться соответственно скачкам напряжения в сети и будет равно:

Uвых=Uвх*Ктр

Ктр – коэффициент трансформации.

Здесь стоит отметить, что выходное напряжение после диодного моста должно быть на 2-3 вольта больше, чем выходное напряжение БП – 12В, но не более 30В, оно ограничено техническими характеристиками стабилизатора, и КПД зависит от разницы напряжений между входом и выходом.

Трансформатор должен выдавать 12-15В переменного тока. Стоит отметить, что выпрямленное и сглаженное напряжение будет в 1,41 раз больше входного. Оно будет близко к амплитудному значению входной синусоиды.

Также хочется добавить схему регулируемого БП на LM317. С его помощью вы можете получить любое напряжение от 1,1 В до величины выпрямленного напряжения с трансформатора.

12 Вольт из 24 Вольт или другого повышенного постоянного напряжения

Чтобы понизить напряжение постоянного тока из 24 Вольт в 12 Вольт можно использовать линейный или импульсный стабилизатор. Такая необходимость может возникнуть, если нужно запитать 12 В нагрузку от бортовой сети автобуса или грузовика напряжением в 24 В. Кроме того вы получите стабилизированное напряжение в сети автомобиля, которое часто изменяется. Даже в авто и мотоциклах с бортовой сетью в 12 В оно достигает 14,7 В при работающем двигателе. Поэтому эту схему можно использовать и для питания светодиодных лент и светодиодов на транспортных средствах.

Схема с линейным стабилизатором упоминалась в предыдущем пункте.

К ней можно подключить нагрузку током до 1-1,5А. Чтобы усилить ток, можно использовать проходной транзистор, но выходное напряжение может немного снизится – на 0,5В.

Подобным образом можно использовать LDO-стабилизаторы, это такие же линейные стабилизаторы напряжения, но с низким падением напряжения, типа AMS-1117-12v.

Или импульсные аналоги типа AMSR-7812Z, AMSR1-7812-NZ.

Схемы подключения аналогичны L7812 и КРЕНкам. Также эти варианты подойдут и для понижения напряжения от блока питания от ноутбука.

Эффективнее использовать импульсные понижающие преобразователи напряжения, например на базе ИМС LM2596. На плате подписаны контактные площадки In (вход +) и (- Out выход) соответственно. В продаже можно найти версию с фиксированным выходным напряжением и с регулируемым, как на фото сверху в правой части вы видите многооборотный потенциометр синего цвета.

12 Вольт из 5 Вольт или другого пониженного напряжения

Вы можете получить 12В из 5В, например, от USB-порта или зарядного устройства для мобильного телефона, также можно использовать и с популярными сейчас литиевыми аккумуляторами с напряжением 3,7-4,2В.

Если речь вести о блоках питания, можно и вмешаться во внутреннюю схему, править источник опорного напряжения, но для этого нужно иметь определенные знания в электронике. Но можно сделать проще и получить 12В с помощью повышающего преобразователя, например на базе ИМС XL6009. В продаже имеются варианты с фиксированным выходом 12В либо регулируемые с регулировкой в диапазоне от 3,2 до 30В. Выходной ток – 3А.

Он продаётся на готовой плате, и на ней есть пометки с назначением выводов – вход и выход. Еще вариант — использовать MT3608 LM2977, повышает до 24В и выдерживает выходной ток до 2А. Также на фото отчетливо видны подписи к контактным площадкам.

Как получить 12В из подручных средств

Самый простой способ получить напряжение 12В – это соединить последовательно 8 пальчиковых батареек по 1,5 В.

Или использовать готовую 12В батарейку с маркировкой 23АЕ или 27А, такие используются в пультах дистанционного управления. В ней внутри подборка из маленьких «таблеток», которые вы видите на фото.

Мы рассмотрели набор вариантов для получения 12В в домашних условиях. Каждый из них имеет свои плюсы и минусы, различную степень эффективности, надежности и КПД. Какой вариант лучше использовать, вы должны выбрать самостоятельно исходя из возможностей и потребностей.

Также стоит отметить, что мы не рассмотрели один из вариантов. Получить 12 вольт можно и от блока питания для компьютера формата ATX. Для его запуска без ПК нужно замкнуть зеленый провод на любой из черных. 12 вольт находятся на желтом проводе. Обычно мощность 12В линии несколько сотен Ватт и ток в десятки Ампер.

Теперь вы знаете, как получить 12 Вольт из 220 или других доступных значений. Напоследок рекомендуем просмотреть полезное видео по теме:

В данной статье поговорим про бестрансформаторное электропитание.

В радиолюбительской практике, да и в промышленной аппаратуре источником электрического тока обычно являются гальванические элементы, аккумуляторы, или промышленная сеть 220 вольт. Если радиоприбор переносной (мобильный), то использование батарей питания себя оправдывает такой необходимостью. Но если радиоприбор используется стационарно, имеет большой ток потребления, эксплуатируется в условиях наличия бытовой электрической сети, то питание его от батарей практически и экономически не выгодно. Для питания различных устройств низковольтным напряжением от бытовой сети 220 вольт существуют различные виды и типы преобразователей напряжения бытовой сети 220 вольт в пониженное. Как правило, это схемы трансформаторного преобразования.

Схемы трансформаторного питания строятся по двум вариантам

1. «Трансформатор – выпрямитель — стабилизатор» — классическая схема питания, обладающая простотой построения, но большими габаритными размерами;

2. «Выпрямитель — импульсный генератор – трансформатор – выпрямитель – стабилизатор» — схема импульсного источника питания, обладающая малыми габаритными размерами, но имеющая более сложную схему построения.

Самое главное достоинство указанных схем питания – наличие гальванической развязки первичной и вторичной цепи питания. Это снижает опасность поражения человека электрическим током, и предотвращает выход аппаратуры из строя по причине возможного замыкания токоведущих частей устройства на «ноль». Но иногда, возникает потребность в простой, малогабаритной схеме питания, в которой наличие гальванической развязки не важно. И тогда мы можем собрать простую конденсаторную схему питания. Принцип её работы заключается в «поглощении лишнего напряжения» на конденсаторе. Для того, чтобы разобраться в том, как это поглощение происходит, рассмотрим работу простейшего делителя напряжения на резисторах.

Делитель напряжения состоит из двух резисторов R1 и R2. Резистор R1 – ограничительный, или по другому называется добавочный. Резистор R2 – нагрузочный (Rн), он же является внутренним сопротивлением нагрузки.

Предположим, что нам необходимо из напряжения 220 вольт получить напряжение 12 вольт. Указанные U2 = 12 вольт должны падать на сопротивлении нагрузки R2. Это означает, что остальное напряжение U1 = 220 – 12 = 208 вольт должно падать на сопротивлении R1.

Допустим, что в качестве сопротивления нагрузки мы используем обмотку электромагнитного реле, а активное сопротивление обмотки реле R2 = 80 Ом. Тогда по закону Ома, ток, протекающий через обмотку реле, будет равен: Iцепи = U2/R2 = 12/80 = 0,15 ампер. Указанный ток должен течь и через резистор R1. Зная, что на этом резисторе должно падать напряжение U1 = 208 вольт, по закону Ома определяем его сопротивление:

R1 = UR1 / Iцепи = 208/0,15 = 1 387 Ом.

Определим мощность резистора R1: Р = UR1 * Iцепи = 208 * 0,15 = 31,2 Вт.

Для того, чтобы этот резистор не грелся от рассеиваемой на нём мощности, реальное значение его мощности необходимо увеличить в раза два, это приблизительно составит 60 Вт. Размеры такого резистора довольно внушительны. И вот здесь нам пригодится конденсатор!

Мы знаем, что любой конденсатор в цепи переменного тока обладает таким параметром, как «реактивное сопротивление» — сопротивление радиоэлемента изменяющееся в зависимости от частоты переменного тока. Реактивное сопротивление конденсатора определяется по формуле:

где п – число ПИ = 3,14, f – частота (Гц), С – ёмкость конденсатора (фарад).

Заменив резистор R1 на бумажный конденсатор С, мы «забудем» что такое резистор внушительных размеров.

Реактивное сопротивление конденсатора С должно приблизительно равняться ранее рассчитанному значению R1 = Хс = 1 387 Ом.

Преобразовав формулу заменив местами величины С и Хс, мы определим значение ёмкости конденсатора:

С1 = 1 / (2*3,14*50*1387) = 2,3*10 -6 Ф = 2,3 мкФ

Это может быть несколько конденсаторов с требуемой общей ёмкостью, включенных параллельно, или последовательно.

Схема бестрансформаторного (конденсаторного) питания будет выглядеть следующим образом:

Но изображённая схема работать будет, но не так как мы планировали! Заменив массивный резистор R1 на один, или два малогабаритных конденсатора, мы выиграли в размерах, но не учли одно — конденсатор должен работать в цепи переменного тока, а обмотка реле – в цепи постоянного тока. На выходе нашего делителя переменное напряжение, и его необходимо преобразовать в постоянное. Это достигается вводом в схему диодного выпрямителя разделяющего входную и выходную цепь, а так же элементов сглаживающих пульсацию переменного напряжения в выходной цепи.

Окончательно, схема бестрансформаторного (конденсаторного) питания будет выглядеть следующим образом:

Конденсатор С2 — сглаживающий пульсации. Для исключения опасности поражения электрическим током от накопленного напряжения в конденсаторе С1, в схему введен резистор R1, который шунтирует конденсатор своим сопротивлением. При работе схемы он своим большим сопротивлением не мешает, а после отключения схемы от сети, в течение времени, определяемого секундами, через резистор R1 происходит разряд конденсатора. Время разряда определяется обыкновенной формулой:

Для того, чтобы следующий раз не делать все вышеперечисленные расчёты, выведем окончательную формулу расчёта ёмкости конденсатора схемы бестрансформаторного (конденсаторного) питания. При известных значениях входного и выходного напряжения, а также сопротивления R2 (оно же — сопротивление нагрузки Rн), значение сопротивления R1 находится в соответствии с пунктом 3 статьи «Делитель напряжения«:

Объединив две формулы, находим конечную формулу расчета ёмкости конденсатора схемы бестрансформаторного питания:

где Rн – сопротивление нагрузки, в нашем случае это – сопротивление обмотки реле Р1.

Учитывая, что при работе в переменном напряжении в конденсаторе происходят перезарядные процессы, а также сдвиг фазы тока по отношению к фазе напряжения, необходимо брать конденсатор на напряжение в 1,5…2 раза больше того напряжения, которое подаётся в цепь питания. При сети 220 вольт, конденсатор должен быть рассчитан на рабочее напряжение не менее 400 вольт.

По указанной выше формуле можно рассчитать значение ёмкости схемы бестрансформаторного питания для любого устройства, работающего в режиме постоянной нагрузки. Для работы в условиях переменной нагрузки, меняется также ток и напряжение выходной цепи. Для стабилизации выходного напряжения обычно применяют стабилитроны, или эквивалентные транзисторные схемы, ограничивающие выходное напряжение на необходимом уровне. Одна из таких схем показана на рисунке ниже.

Вся схема включена в сеть 220 вольт постоянно, а реле Р1 включается в цепь и выключается с помощью выключателя S1. В качестве выключателя может быть и полупроводниковый прибор, например транзистор. Транзисторный каскад VT1 включен параллельно нагрузке, он исключает увеличение напряжения во вторичной цепи. Когда нагрузка отключена, ток течёт через транзисторный каскад. Если бы этого каскада не было, то при отключении S1 и отсутствии другой нагрузки, на выводах конденсатора С2 напряжение могло бы достигнуть максимального сетевого – 315 вольт.

Стоит отметить, что при расчёте схем автоматики с реле, необходимо учитывать, что напряжение срабатывания реле, как правило, равно его номинальному (паспортному) значению, а напряжение удержания реле во включенном состоянии приблизительно в 1,5 раза меньше номинального. Поэтому, рассчитывая схему, изображённую выше, оптимально вести расчёт конденсатора для режима удержания, а напряжение стабилизации сделать равным номинальному (или чуть выше номинального). Это позволит работать всей схеме в режиме меньших токов, что повышает надёжность. Таким образом, для расчета емкости конденсатора С1 в схеме с коммутируемой нагрузкой, параметр Uвх мы берём равным не 12 вольт, а в полтора раза меньше – 8 вольт, а для расчёта ограничительного (стабилизирующего) транзисторного каскада – номинальное 12 вольт.

С1 = 1 / ( 2 * 3,14 * 50 * ( (220 * 80) / 8 – 80 ) ) = 1,5 мкФ
В качестве стабилизирующего элемента при малых токах можно использовать стабилитрон. При больших токах стабилитрон не годится – слишком малая у него рассеиваемая мощность. Поэтому в таком случае оптимально использовать транзисторную схему стабилизации напряжения. Расчёт стабилизирующего транзисторного каскада основан на использовании порога открытия биполярного транзистора, при достижении напряжения база-эмиттер 0,65 вольта (на кристалле кремния). Но учтите, что для разных транзисторов это напряжение колеблется в пределах 0,1 вольта, не только по типам, но и по экземплярам транзисторов. Поэтому напряжение стабилизации на практике может немного отличаться от рассчитанного значения.
Расчёт делителя смещения каскада стабилизации проводится всё по тем же формулам делителя напряжения, при известных Uвх.дел. = 12 вольт, Uвых.дел. = 0,65 вольт и токе транзисторного делителя, который должен быть приблизительно в двадцать раз меньше тока протекающего через ёмкость С1. Этот ток легко найти:

Iдел. = Uвх.дел. / (20*Rн) = 12 / (20 * 80) = 0,0075 ампер,
где Rн – сопротивление нагрузки, в нашем случае это – сопротивление обмотки реле Р1, равное 80 Ом.

Номиналы резисторов R1 и R2 определяются по формулам, ранее опубликованным в статье «Делитель напряжения«:

где Rобщ – общее сопротивление резисторов делителя смещения транзистора VT1, которое находится по закону Ома:

Итак: Rобщ = 12 / 0,0075 = 1600 Ом ;

R3 = 0,65 * 1600 / 12 = 86,6 Ом , по номинальному ряду, ближайший номинал – 82 Ом;

R2 = 1600 – 86,6 = 1513,4 Ом , по номинальному ряду, ближайший номинал – 1,5 кОм.

Зная падение напряжения на резисторах и ток делителя, не забудьте рассчитать их габаритную мощность. С запасом, габаритную мощность R2 выбираем в 0,25 Вт, а R3 – в 0,125 Вт. Вообще, вместо резистора R2 лучше поставить стабилитрон, в данном случае это может быть Д814Г, КС211(с любым индексом), Д815Д, или КС212(с любым индексом). Я научил вас рассчитывать резистор намеренно.

Транзистор выбирается также с запасом падающей на его переходе мощности. Как выбирать транзистор в подобных стабилизирующих каскадах, хорошо описано в статье «Компенсационный стабилизатор напряжения«. Для лучшей стабилизации, возможно использование схемы «составного транзистора».

Думаю, что статья своей цели достигла, «разжёвано» всё до каждой мелочи.

Тимеркаев Борис — 68-летний доктор физико-математических наук, профессор из России. Он является заведующим кафедрой общей физики в Казанском национальном исследовательском техническом университете имени А. Н. ТУПОЛЕВА — КАИ

Как понизить напряжение с 12 до 5 вольт.

Как понизить постоянное и переменное напряжение — обзор способов

Напряжение 12 Вольт используется для питания большого количества электроприборов: приемники и магнитолы, усилители, ноутбуки, шуруповерты, светодиодные ленты и прочее. Часто они работают от аккумуляторов или от блоков питания, но когда те или другие выходят из строя перед пользователем возникает вопрос: «Как получить 12 Вольт переменного тока»? Об этом мы расскажем далее, предоставив обзор наиболее рациональных способов.

Получаем 12 Вольт из 220

Понизить напряжение без трансформатора.
Использовать сетевой трансформатор 50 Гц.
Использовать импульсный блок питания, возможно в паре с импульсным или линейным преобразователем.

Понижение напряжения без трансформатора

Преобразовать напряжение из 220 Вольт в 12 без трансформатора можно 3-мя способами:

Понизить напряжение с помощью балластного конденсатора. Универсальный способ используется для питания маломощной электроники, например светодиодных ламп, и для заряда небольших аккумуляторов, как в фонариках. Недостатком является низкий косинус Фи у схемы и невысокая надежность, но это не мешает её повсеместно использовать в дешевых электроприборах.
Понизить напряжение (ограничить ток) с помощью резистора. Способ не очень хороший, но имеет право на существование, подойдет, чтобы запитать какую-то очень слабую нагрузку, типа светодиода. Его основной недостаток – это выделение большого количества активной мощности в виде тепла на резисторе.
Использовать автотрансформатор или дроссель с подобной логикой намотки.

Гасящий конденсатор

Блок питания не универсальный, поэтому его рассчитывают и используют только для работы с одним заведомо известным прибором.
Все внешние элементы блока питания, например регуляторы, если вы будете использовать дополнительные компоненты для схемы, должны быть изолированы, а на металлических ручках потенциометров надеты пластиковые колпачки. Не касайтесь платы блока питания и проводов для подключения выходного напряжения, если к ним не подключена нагрузка или если в схеме не установлен стабилитрон или стабилизатор для низкого постоянного напряжения.

Тем не менее, такая схема вряд ли вас убьёт, но удар электрическим током получить можно.

Схема изображена на рисунке ниже:

Или усиленный вариант первой схемы:

Номинал гасящего конденсатора рассчитывают по формуле:

С(мкФ) = 3200*I(нагрузки)/√(Uвход²-Uвыход²)

С(мкФ) = 3200*I(нагрузки)/√Uвход

Конденсаторы должны быть такими – пленочными:

Или такие:

Блок питания на сетевом трансформаторе

Uвых=Uвх*Ктр

Ктр – коэффициент трансформации.

12 Вольт из 24 Вольт или другого повышенного постоянного напряжения

Схема с линейным стабилизатором упоминалась в предыдущем пункте.

Или импульсные аналоги типа AMSR-7812Z, AMSR1-7812-NZ.

12 Вольт из 5 Вольт или другого пониженного напряжения

Как получить 12В из подручных средств

Самый простой способ получить напряжение 12В – это соединить последовательно 8 пальчиковых батареек по 1,5 В.

Теперь вы знаете, как получить 12 Вольт из 220 или других доступных значений. Напоследок рекомендуем просмотреть полезное видео

Повышающий DC-DC преобразователь 5-12 вольт, проще всего собрать на LM2577, которая обеспечивает выход 12V, используя входной сигнал 5V и максимальный ток нагрузки 800 мА. М\С LM2577 — это повышающий прямоходовый импульсный преобразователь. Она доступна в трех различных версиях выходного напряжения: 12 В, 15 В и регулируемая. Вот подробная документация .

Схема на ней требует минимального количества внешних компонентов, а также такие регуляторы экономически эффективным и простые в использовании. Другие особенности: встроенный генератор на фиксированной частоте 52 кГц, который не требует никаких внешних компонентов, мягкий режим запуска для снижения пускового тока и режим регулирования по току для улучшения отклонении входного напряжения и выходной переменной нагрузки.

Характеристики преобразователя на LM2577

Входное напряжение 5 В постоянного тока
Выходное 12 В постоянного тока
Нагрузочный ток 800 мА
Функция плавного пуска
Отключение при перегреве

Здесь применена регулируемая микросхема LM2577-adj . Для получения других выходных напряжений надо изменить величину резистора обратной связи R2 и R3. Выходное напряжение рассчитывается по формуле:

V Out = 1.23V (1+R2/R3)

В общем LM2577 стоит недорого, дроссель в этой схеме унифицированный — на 100 мкГн и предельный ток 1 А. Благодаря импульсной работе каких-то больших радиаторов для охлаждения не требуется — так что эту схему преобразователя можно смело рекомендовать для повторения. Особенно она пригодится в случаях, когда из USB выхода надо получить 12 вольт.

DC-DC преобразователь 12>3 Вольт, был создан для запитки маломощных плееров с питанием от двух пальчиковых батареек. Поскольку плееры были предназначены для работы в автомобиле, а бортовая сеть автомобиля доставляет 12 Вольт, то каким-то образом нужно было понизить напряжения до номинала 3-4 Вольт.

При заведенном двигателе автомобиля, напряжение бортовой сети повышается до 14 Вольт, это тоже нужно принять во внимание.

Недолго думая, решил изготовить самый простой понижающий преобразователь, если представленное устройство вообще можно назвать преобразователем. Конструкция DC-DC преобразователя довольно проста и основана на явлении спада напряжения, которое проходит через кристалл полупроводникового диода. Как известно, проходя через полупроводниковый диод, номинал постоянного напряжения спадает в районе 0,7 Вольт. Поэтому, чтобы получить нужный спад напряжения, были использованы 12 дешевых полупроводниковых диода серии IN4007. Это обычные выпрямительные диоды с током 1 Ампер и с обратным напряжением порядка 1000 Вольт, желательно использовать именно эти диоды, поскольку они являются самым доступным и дешевым вариантом. Ни в коем случае не стоит использовать диоды с барьером Шоттки , на них спад напряжения слишком мал, следовательно, для наших целей они не подходят.

После диодов желательно поставить конденсатор (электролит 100-470мкФ) для сглаживания пульсаций и помех.

Выходное напряжение нашего «DC-DC преобразователя» составляет 3,3-3,7 Вольт, выходной ток (максимальный) до 1 Ампер. В ходе работы диоды должны чуток перегреваться, но это вполне нормально.

Весь монтаж можно выполнить на обычной макетной плате или же навесным образом, но не стоит забывать, что вибрации могут разрушить места припоев, поэтому в случае использования навесного варианта, диоды желательно приклеить друг к другу с помощью термоклея.

Аналогичным способом можно понизить напряжение бортовой сети автомобиля до 5 Вольт, для зарядки портативной цифровой электроники — планшетных компьютеров, навигаторов, GPS приемников и мобильных телефонов.

Нужно знать, как понизить напряжение в цепи, чтобы не повредить электрические приборы. Всем известно, что к домам подходит два провода — ноль и фаза. Это называется однофазной крайне редко используется в частном секторе и многоквартирных домах. Необходимости в ней просто нет, так как вся бытовая техника питается от сети переменного однофазного тока. Но вот в самой технике требуется делать преобразования — понижать переменное напряжение, преобразовывать его в постоянное, изменять амплитуду и прочие характеристики. Именно эти моменты и нужно рассмотреть.

Снижение напряжения с помощью трансформаторов

Самый простой способ — это использовать трансформатор пониженного напряжения, который совершает преобразования. Первичная обмотка содержит большее число витков, чем вторичная. Если есть необходимость снизить напряжение вдвое или втрое, вторичную обмотку можно и не использовать. Первичная обмотка трансформатора используется в качестве индуктивного делителя (если от нее имеются отводы). В бытовой технике используются трансформаторы, со вторичных обмоток которых снимается напряжение 5, 12 или 24 Вольта.

Это наиболее часто используемые значения в современной бытовой технике. 20-30 лет назад большая часть техники питалась напряжением в 9 Вольт. А ламповые телевизоры и усилители требовали наличия постоянного напряжения 150-250 В и переменного для нитей накала 6,3 (некоторые лампы питались от 12,6 В). Поэтому вторичная обмотка трансформаторов содержала такое же количество витков, как и первичная. В современной технике все чаще используются инверторные блоки питания (как на компьютерных БП), в их конструкцию входит трансформатор повышающего типа, он имеет очень маленькие габариты.

Делитель напряжения на индуктивностях

Индуктивность — это катушка, намотанная медным (как правило) проводом на металлическом или ферромагнитном сердечнике. Трансформатор — это один из видов индуктивности. Если от середины первичной обмотки сделать отвод, то между ним и крайними выводами будет равное напряжение. И оно будет равно половине напряжения питания. Но это в том случае, если сам трансформатор рассчитан на работу именно с таким питающим напряжением.

U(L1) = U1 * (L1 / (L1 + L2)).
U(L2) = U1 * (L2 / (L1 + L2)).

В этих формулах L1 и L2 — индуктивности первой и второй катушек, U1 — напряжение питающей сети в Вольтах, U(L1) и U(L2) — падение напряжения на первой и второй индуктивностях соответственно. Схема такого делителя широко применяется в цепях измерительных устройств.

Делитель на конденсаторах

Очень популярная схема, используется для снижения значения питающей сети переменного тока. Применять ее в цепях постоянного тока нельзя, так как конденсатор, по теореме Кирхгофа, в цепи постоянного тока — это разрыв. Другими словами, ток по нему протекать не будет. Но зато при работе в цепи переменного тока конденсатор обладает реактивным сопротивлением, которое и способно погасить напряжение. Схема делителя похожа на ту, которая была описана выше, но вместо индуктивностей используются конденсаторы. Расчет производится по следующим формулам:

Реактивное сопротивление конденсатора: Х(С) = 1 / (2 * 3,14 *f * C).
Падение напряжения на С1: U(C1) = (C2 * U) / (C1 + C2).
Падение напряжения на С2: U(C1) = (C1 * U) / (C1 + C2).

Здесь С1 и С2 — емкости конденсаторов, U — напряжение в питающей сети, f — частота тока.

Делитель на резисторах

U(R1) = (R1 * U) / (R1 + R2).
U(R2) = (R2 * U) / (R1 + R2).

Практическая схема блока питания: трансформатор

Для выбора питающего трансформатора вам потребуется знать несколько основных данных:

Мощность потребителей, которые нужно подключать.
Значение напряжения питающей сети.
Значение необходимого напряжения во вторичной обмотке.

S = 1,2 * √P1.

А мощность Р1 = Р2 / КПД. Коэффициент полезного действия трансформатора никогда не будет более 0,8 (или 80%). Поэтому при расчете берется максимальное значение — 0,8.

Мощность во вторичной обмотке:

Р2 = U2 * I2.

Схема блока питания: выпрямитель и фильтр

Далее идет преобразование переменного тока в постоянный. Для этого используются полупроводниковые диоды или сборки. Самый простой тип выпрямителя состоит из одного диода. Называется он однополупериодный. Но максимальное распространение получила мостовая схема, которая позволяет не просто выпрямить переменный ток, но и избавиться максимально от пульсаций. Но такая схема преобразователя все равно неполная, так как от переменной составляющей одними полупроводниковыми диодами не избавиться. А понижающие трансформаторы способны преобразовать переменное напряжение в такое же по частоте, но с меньшим значением.

Электролитические конденсаторы используются в блоках питания в качестве фильтров. По теореме Кирхгофа, такой конденсатор в цепи переменного тока является проводником, а при работе с постоянным — разрывом. Поэтому постоянная составляющая будет протекать беспрепятственно, а переменная замкнется сама на себя, следовательно, не пройдет дальше этого фильтра. Простота и надежность — это именно то, что характеризует такие фильтры. Также могут применяться сопротивления и индуктивности для сглаживания пульсаций. Подобные конструкции используются даже в автомобильных генераторах.

Стабилизация напряжения

Вы узнали, как понизить напряжение до нужного уровня. Теперь его нужно стабилизировать. Для этого используются специальные приборы — стабилитроны, которые изготовлены из полупроводниковых компонентов. Они устанавливаются на выходе блока питания постоянного тока. Принцип работы заключается в том, что полупроводник способен пропустить определенное напряжение, излишек преобразуется в тепло и отдается посредством радиатора в атмосферу. Другими словами, если на выходе БП 15 вольт, а установлен стабилизатор на 12 В, то он пропустит именно столько, сколько нужно. А разница в 3 В пойдет на нагрев элемента (закон сохранения энергии действует).

Заключение

Совершенно другая конструкция — это стабилизатор напряжения понижающий, он делает несколько преобразований. Сначала напряжение сети преобразуется в постоянное с большой частотой (до 50 000 Гц). Оно стабилизируется и подается на импульсный трансформатор. Далее происходит обратное преобразование до рабочего напряжения (сетевого или меньшего по значению). Благодаря использованию электронных ключей (тиристоров) постоянное напряжение преобразуется в переменное с необходимой частотой (в сетях нашей страны — 50 Гц).

XL4016E1 высокомощный регулятор напряжения постоянного тока, модуль понижения напряжения DC DC с максимальным регулятором напряжения в шинах 8A|voltage regulator|high voltage modulepower module

Примечания к покупке

1. Две логистики Yanwen Economic Air Mail и Почта Китая обычных небольших пакетов Plus не имеют информации для отслеживания, поэтому нет ограничений по времени. Мы рекомендуем использовать Почта Китая заказной авиапочтой или Алиэкспресс стандартной доставкой.
2. Мы не принимаем возврат средств за незначительные повреждения (сгибание штифта, небольшое истирание экрана и т. д.) во время транспортировки материала, не влияя на нормальное использование. Если вы возражаете, пожалуйста, не покупайте.
3. Некоторые продукты обеспечивают техническую поддержку, если вам нужна помощь, пожалуйста, свяжитесь с нами, мы будем обрабатывать ваше сообщение в первый раз.
4. Если у вас есть какие-либо вопросы о продукте, пожалуйста, свяжитесь с нами, прежде чем открыть спор. Мы дадим вам наиболее удовлетворительный ответ.
5. Мы предоставляем каждому клиенту продукцию хорошего качества, очень выгодные цены и самое искреннее обслуживание. Мы надеемся получить ваши хорошие отзывы.
Желаем вам приятных покупок!

В этом изделии используется в XL4016 Тип переключателя регулятор напряжения чип с MBR10200 двойной выпрямительные диоды, Максимальный входной до 1,25-36V, выход 40V с плавной регулировкой

Название продукта: регулятор напряжения постоянного тока

Режим регулировки: Модуляция ШИМ

Входное напряжение: DC4-40V

Диапазон выхода: DC1. 25-36V

Максимальный ток: 8А

Максимальная мощность: 200 Вт

Эффективность преобразования: 94%

Частота переключения: 180 кГц

Размер внешнего вида: 61*41*27 мм

Максимальный выходной ток до 8 А. Вентилятор для использования! Долгосрочная работа предлагается в пределах 5А

1 шт. XH-M401 понижающий модуль

Если вам нужно больше деталей, пожалуйста, нажмитеИ отправьте заказ. Если вам нужно больше количества, пожалуйста, свяжитесь с нами. Если вы не согласны с ценой, если некоторые детали не могут узнать в моем магазине, пожалуйста, свяжитесь с нами, у нас все еще есть много частей, которые не опубликованы.

Мы отправимПоследняя версия продукта,Функция сортировки. Он может иметь различную форму или цвет. Если вы не согласны, пожалуйста, не покупайте.

Пожалуйста, не открывайте спор и не оставляйте плохие отзывы. Если у вас есть какие-либо вопросы, не стесняйтесь обращаться к нам, мы дадим вам удовлетворительный ответ. Надеемся на ваше понимание, заранее спасибо.

Удовлетворение ваших запросов и положительная обратная связь очень важны для нас. Пожалуйста, оставьте положительные отзывы и 5 звезд, если вы удовлетворены нашими товарами и услугами.

Если вы остались недовольны качеством товара и обслуживания, не торопитесь подтверждать получение товара и писать негативный отзыв. Сначала свяжитесь с нами. Мы сделаем все возможное, чтобы решить любые проблемы и предоставить Вам лучшее обслуживание людей которые уже успели купить товар.

Система тяги постоянного тока повышенного напряжения

Рост электрических нагрузок в системе тягового электроснабжения, вызванный увеличением объемов выполняемой работы, вывел системы тягового электроснабжения постоянного тока на предельные режимы работы, не удовлетворив при этом необходимых размеров движения. В связи с этим стали интенсивно исследоваться альтернативные системы тяги, помимо систем с уровнем напряжения в контактной сети от 6 до 24 кВ. Эти системы требуют применения принципиально нового электроподвижного состава, имеющего на борту управляемый преобразователь, осуществляющего понижение напряжения контактной сети до уровня 1500 В.
Другим решением является трехпроводная система Т.П. Третьяка. Сущность ее заключается в том, что уровень напряжения в контактной сети постоянного тока сохраняется прежним, что позволяет эксплуатировать прежний электроподвижной состав, но значительная часть электроэнергии подается к нему повышенным напряжением постоянного тока 6 кВ при помощи дополнительного провода, подвешенного с полевой стороны. Преобразование энергии постоянного тока повышенного напряжения в энергию постоянного тока 3 кВ осуществляется преобразователями, размещенными вдоль электрической железнодорожного полотна. Схема такой системы приведена на рис. 1.

Рис. 1. Система тягового электроснабжения Т.П. Третьяка. ТТ-тяговые трансформаторы;. И-инвертор; ЭПС- электроподвижной состав; НВ- нейтральная вставка, разграничивающая контактную сеть на отдельные секции
В настоящее время перспективным считается тяговый привод на асинхронных электродвигателях, преимущества которых подтверждены опытом эксплуатации на железных дорогах Европы. Этому способствуют успехи в создании запираемых тиристоров (GTO и IGCT) и биполярных транзисторов с изолированным затвором (IGBT) на рабочее напряжение 6 кВ, используемых компаниями Siemens, Adtranz и другими.
Система электрической тяги постоянного тока 15 кВ была предложена в США порядка четыре десятков лет назад. В Италии разработаны системы тяги постоянного тока 12 кВ, выполнено сравнение систем тяги постоянного тока 12 кВ и переменного 25 кВ, 50 Гц в целом по капитальным затратам и доказано, что для системы постоянного тока они меньше.

Рис. 2. Возможная принципиальная схема электроподвижного состава постоянного тока повышенного напряжения (электровоз с импульсным управлением тягового двигателя)

Сущность системы заключается в том, что к двигателю энергия при помощи тиристоров подается не непрерывно, а порциями (импульсами). В зависимости от продолжительности импульса и их частоты среднее напряжение на двигателе будет изменяться. Такое регулирование осуществляется при помощи тиристора, управляемого специальной схемой (рис. 2).
На основе импульсных преобразователей может быть построено устройство, называемое инвертором, которое на выходе может выдавать как постоянный (выпрямленный) ток, так и переменный с регулируемой частотой. Последнее обстоятельство позволяет применить в качестве тяговых очень надежные и простые в эксплуатации асинхронные двигатели.
Схема, приведенная на рис. 29 работает следующим образом. В открытом состоянии тиристора Т сетевой ток замыкается через дроссель Lg; в закрытом состоянии тиристора ток замыкается через диод D и элементы инвертора. На конденсаторе Св поддерживается постоянное напряжение с переменной составляющей, зависящей от емкости конденсатора. В случае пробоя тиристора аварийный ток замыкается через дроссель Lg. Скорость нарастания тока ограничена индуктивностью дросселя, что создает благоприятные условия для отключения цепи защитным аппаратом (выключателем). Диод D при достаточном запасе по напряжению предохраняет инвертор от попадания на него высокого потенциала. Приведенная схема обеспечивает эффект гальванической развязки звеньев высокого и пониженного напряжения.
Система электрической тяги постоянного тока повышенного напряжения снимает традиционные для системы переменного тока проблемы: пониженный коэффициент мощности, асимметрию первичного сетевого напряжения и присутствие высших гармоник.

способы и приборы. Блок питания Делитель напряжения на индуктивностях

Как получить нестандартное напряжение, которое не укладывается в диапазон стандартного?

Стандартное напряжение – это такое напряжение, которое очень часто используется в ваших электронных безделушках. Это напряжение в 1,5 Вольта, 3 Вольта, 5 Вольт, 9 Вольт, 12 Вольт, 24 Вольт и тд. Например, в ваш допотопный МР3 плеер вмещалась одна батарейка в 1,5 Вольта. На пульте дистанционного управления ТВ используются уже две батарейки по 1,5 Вольта, включенные последовательно, значит уже 3 Вольта. В USB разъеме самые крайние контакты с потенциалом в 5 Вольт. Наверное, у всех в детстве была Денди? Чтобы питать Денди нужно было подавать на нее напряжение в 9 Вольт. Ну 12 Вольт используется практически во всех автомобилях. 24 Вольта используется уже в основном в промышленности. Также для этого, условно говоря, стандартного ряда “заточены” различные потребители этого напряжения: лампочки, проигрыватели, и тд.

Но, увы, наш мир не идеален. Иногда просто ну очень надо получить напряжение не из стандартного ряда. Например, 9,6 Вольт. Ну ни так ни сяк… Да, здесь нас выручает Блок питания . Но опять же, если использовать готовый блок питания, то наряду с электронной безделушкой придется таскать и его. Как же решить этот вопрос? Итак, я Вам приведу три варианта:

Вариант №1

Сделать в схеме электронной безделушки регулятор напряжения вот по такой схеме (более подробно ):

Вариант №2

На Трехвыводных стабилизаторах напряжения построить стабильный источник нестандартного напряжения. Схемы в студию!

Что мы в результате видим? Видим стабилизатор напряжения и стабилитрон, подключенный к среднему выводу стабилизатора. ХХ – это две последние цифры, написанные на стабилизаторе. Там могут быть цифры 05, 09, 12 , 15, 18, 24. Может уже есть даже больше 24. Не знаю, врать не буду. Эти две последние цифры говорят нам о напряжении, которое будет выдавать стабилизатор по классической схеме включения:

Здесь стабилизатор 7805 выдает нам по такой схеме 5 Вольт на выходе. 7812 будет выдавать 12 Вольт, 7815 – 15 Вольт. Более подробно про стабилизаторы можно прочитать .

U стабилитрона – это напряжение стабилизации на стабилитроне. Если мы возьмем стабилитрон с напряжением стабилизации 3 Вольта и стабилизатор напряжение 7805, то на выходе получим 8 Вольт. 8 Вольт – уже нестандартный ряд напряжения;-). Получается, что подобрав нужный стабилизатор и нужный стабилитрон, можно с легкостью получить очень стабильное напряжение из нестандартного ряда напряжений;-).

Давайте все это рассмотрим на примере. Так как я просто замеряю напряжение на выводах стабилизатора, поэтому конденсаторы не использую. Если бы я питал нагрузку, тогда бы использовал и конденсаторы. Подопытным кроликом у нас является стабилизатор 7805. Подаем на вход этого стабилизатора 9 Вольт от балды:

Следовательно, на выходе будет 5 Вольт, все таки как-никак стабилизатор 7805.

Теперь берем стабилитрон на U стабилизации =2,4 Вольта и вставляем его по этой схеме, можно и без конденсаторов, все-таки делаем просто замеры напряжения.

Опа-на, 7,3 Вольта! 5+2,4 Вольта. Работает! Так как у меня стабилитроны не высокоточные (прецизионные), то и напряжение стабилитрона может чуточку различаться от паспортного (напряжение, заявленное производителем). Ну, я думаю, это не беда. 0,1 Вольт для нас погоды не сделают. Как я уже сказал, таким образом можно подобрать любое значение из ряда вон.

Вариант №3

Есть также другой подобный способ, но здесь используются диоды. Может быть Вам известно, что падение напряжение на прямом переходе кремниевого диода составляет 0,6-0,7 Вольт, а германиевого диода – 0,3-0,4 Вольта ? Именно этим свойством диода и воспользуемся;-).

Итак, схему в студию!

Собираем по схеме данную конструкцию. Нестабилизированное входное постоянное напряжение также и осталось 9 Вольт. Стабилизатор 7805.

Итак, что на выходе?

Почти 5.7 Вольт;-), что и требовалось доказать.

Если два диода соединять последовательно, то на каждом из них будет падать напряжение, следовательно, оно будет суммироваться:

На каждом кремниевом диоде падает по 0,7 Вольт, значит, 0,7+0,7=1,4 Вольта. Также и с германиевыми. Можно соединить и три, и четыре диода, тогда нужно суммировать напряжения на каждом. На практике более трех диодов не используют. Диоды можно ставить даже малой мощности, так как в этом случае ток через них все равно будет мал.

Снижение напряжения с помощью трансформаторов

Делитель напряжения на индуктивностях

U(L1) = U1 * (L1 / (L1 + L2)).
U(L2) = U1 * (L2 / (L1 + L2)).

Делитель на конденсаторах

Реактивное сопротивление конденсатора: Х(С) = 1 / (2 * 3,14 *f * C).
Падение напряжения на С1: U(C1) = (C2 * U) / (C1 + C2).
Падение напряжения на С2: U(C1) = (C1 * U) / (C1 + C2).

Здесь С1 и С2 — емкости конденсаторов, U — напряжение в питающей сети, f — частота тока.

Делитель на резисторах

U(R1) = (R1 * U) / (R1 + R2).
U(R2) = (R2 * U) / (R1 + R2).

Практическая схема блока питания: трансформатор

Для выбора питающего трансформатора вам потребуется знать несколько основных данных:

Мощность потребителей, которые нужно подключать.
Значение напряжения питающей сети.
Значение необходимого напряжения во вторичной обмотке.

S = 1,2 * √P1.

Мощность во вторичной обмотке:

Р2 = U2 * I2.

Схема блока питания: выпрямитель и фильтр

Далее идет преобразование переменного тока в постоянный. Для этого используются полупроводниковые диоды или сборки. Самый простой тип выпрямителя состоит из одного диода. Называется он однополупериодный. Но максимальное распространение получила мостовая схема, которая позволяет не просто выпрямить переменный ток, но и избавиться максимально от пульсаций. Но такая схема преобразователя все равно неполная, так как от переменной составляющей одними полупроводниковыми диодами не избавиться. А понижающие трансформаторы способны преобразовать переменное напряжение в такое же по частоте, но с меньшим значением.

Электролитические конденсаторы используются в блоках питания в качестве фильтров. По теореме Кирхгофа, такой конденсатор в цепи переменного тока является проводником, а при работе с постоянным — разрывом. Поэтому постоянная составляющая будет протекать беспрепятственно, а переменная замкнется сама на себя, следовательно, не пройдет дальше этого фильтра. Простота и надежность — это именно то, что характеризует такие фильтры. Также могут применяться сопротивления и индуктивности для сглаживания пульсаций. Подобные конструкции используются даже в автомобильных генераторах.

Стабилизация напряжения

Заключение

Как самому собрать простой блок питания и мощный источник напряжения.
Порой приходится подключать различные электронные приборы, в том числе самодельные, к источнику постоянного напряжения 12 вольт. Блок питания несложно собрать самостоятельно в течении половины выходного дня. Поэтому нет необходимости приобретать готовый блок, когда интереснее самостоятельно изготовить необходимую вещь для своей лаборатории.

Каждый, кто захочет сможет изготовить 12 — ти вольтовый блок самостоятельно, без особых затруднений.
Кому-то необходим источник для питания усилителя, а кому запитать маленький телевизор или радиоприемник…
Шаг 1: Какие детали необходимы для сборки блока питания…
Для сборки блока, заранее подготовьте электронные компоненты, детали и принадлежности из которого будет собираться сам блок….
-Монтажная плата.
-Четыре диода 1N4001, или подобные. Мост диодный.
-Стабилизатор напряжения LM7812.
-Маломощный понижающий трансформатор на 220 в, вторичная обмотка должна иметь 14В — 35В переменного напряжения, с током нагрузки от 100 мА до 1А, в зависимости от того какую мощность необходимо получить на выходе.
-Электролитический конденсатор емкостью 1000мкФ — 4700мкФ.
-Конденсатор емкостью 1uF.
-Два конденсатора емкостью 100nF.
-Обрезки монтажного провода.
-Радиатор, при необходимости.
Если необходимо получить максимальную мощность от источника питания, для этого необходимо подготовить соответствующий трансформатор, диоды и радиатор для микросхемы.
Шаг 2: Инструменты….
Для изготовления блока необходимы инструменты для монтажа:
-Паяльник или паяльная станция
-Кусачки
-Монтажный пинцет
-Кусачки для зачистки проводов
-Устройство для отсоса припоя.
-Отвертка.
И другие инструменты, которые могут оказаться полезными.
Шаг 3: Схема и другие…

Для получения 5 вольтового стабилизированного питания, можно заменить стабилизатор LM7812 на LM7805.
Для увеличения нагрузочной способности более 0,5 ампер, понадобится радиатор для микросхемы, в противном случае он выйдет из строя от перегрева.
Однако, если необходимо получить несколько сотен миллиампер (менее, чем 500 мА) от источника, то можно обойтись без радиатора, нагрев будет незначительным.
Кроме того, в схему добавлен светодиод, чтобы визуально убедиться, что блок питания работает, но можно обойтись и без него.

Схема блока питания 12в 30А .
При применении одного стабилизатора 7812 в качестве регулятора напряжения и нескольких мощных транзисторов, данный блок питания способен обеспечить выходной ток нагрузки до 30 ампер.
Пожалуй, самой дорогой деталью этой схемы является силовой понижающий трансформатор. Напряжение вторичной обмотки трансформатора должно быть на несколько вольт больше, чем стабилизированное напряжение 12в, чтобы обеспечить работу микросхемы. Необходимо иметь в виду, что не стоит стремиться к большей разнице между входным и выходным значением напряжения, так как при таком токе теплоотводящий радиатор выходных транзисторов значительно увеличивается в размерах.
В трансформаторной схеме применяемые диоды должны быть рассчитаны на большой максимальный прямой ток, примерно 100А. Через микросхему 7812 протекающий максимальный ток в схеме не составит больше 1А.
Шесть составных транзисторов Дарлингтона типа TIP2955 включенных параллельно, обеспечивают нагрузочный ток 30А (каждый транзистор рассчитан на ток 5А), такой большой ток требует и соответствующего размера радиатора, каждый транзистор пропускает через себя одну шестую часть тока нагрузки.
Для охлаждения радиатора можно применить небольшой вентилятор.
Проверка блока питания
При первом включении не рекомендуется подключать нагрузку. Проверяем работоспособность схемы: подсоединяем вольтметр к выходным клеммам и измеряем величину напряжения, оно должно составлять 12 вольт, или значение очень близко к нему. Далее подключаем нагрузочный резистор 100 Ом, мощностью рассеивания 3 Вт, или подобную нагрузку — типа лампы накаливания от автомобиля. При этом показание вольтметра не должно изменяться. Если на выходе отсутствует напряжение 12 вольт, отключите питание и проверьте правильность монтажа и исправность элементов.
Перед монтажом проверьте исправность силовых транзисторов, так как при пробитом транзисторе напряжение с выпрямителя прямиком попадает на выход схемы. Чтобы избежать этого, проверьте на короткое замыкание силовые транзисторы, для этого измерьте мультиметром по раздельности сопротивление между коллектором и эмиттером транзисторов. Эту проверку необходимо провести до монтажа их в схему.

Блок питания 3 — 24в

Схема блока питания выдает регулируемое напряжение в диапазоне от 3 до 25 вольт, при токе максимальной нагрузки до 2А, если уменьшить токоограничительный резистор 0,3 ом, ток может быть увеличен до 3 ампер и более.
Транзисторы 2N3055 и 2N3053 устанавливаются на соответствующие радиаторы, мощность ограничительного резистора должно быть не менее 3 Вт. Регулировка напряжения контролируется ОУ LM1558 или 1458. При использовании ОУ 1458 необходимо заменить элементы стабилизатора, подающие напряжение с вывода 8 на 3 ОУ с делителя на резисторах номиналом 5.1 K.
Максимальное постоянное напряжение для питания ОУ 1458 и 1558 36 В и 44 В соответственно. Силовой трансформатор должен выдавать напряжение, как минимум на 4 вольт больше, чем стабилизированное выходное напряжение. Силовой трансформатор в схеме имеет на выходе напряжение 25.2 вольт переменного тока с отводом посредине. При переключении обмоток выходное напряжение уменьшается до 15 вольт.

Схема блока питания на 1,5 в

Схема блока питания для получения напряжения 1,5 вольта, используется понижающий трансформатор, мостовой выпрямитель со сглаживающим фильтром и микросхема LM317.

Схема регулируемого блока питания от 1,5 до 12,5 в

Схема блока питания с регулировкой выходного напряжения для получения напряжения от 1,5 вольта до 12,5 вольт, в качестве регулирующего элемента применяется микросхема LM317. Ее необходимо установить на радиатор, на изолирующей прокладке для исключения замыкания на корпус.

Схема блока питания с фиксированным выходным напряжением

Схема блока питания с фиксированным выходным напряжением напряжением 5 вольт или 12 вольт. В качестве активного элемента применяется микросхема LM 7805, LM7812 она устанавливается на радиатор для охлаждения нагрева корпуса. Выбор трансформатора приведен слева на табличке. По аналогии можно выполнить блок питания и на другие выходные напряжения.

Схема блока питания мощностью 20 Ватт с защитой

Схема предназначена для небольшого трансивера самодельного изготовления, автор DL6GL. При разработке блока ставилась задача иметь КПД не менее 50%, напряжение питания номинальное 13,8V, максимум 15V, на ток нагрузки 2,7а.
По какой схеме: импульсный источник питания или линейный?
Импульсные блоки питания получается малогабаритный и кпд хороший, но неизвестно как поведет себя в критической ситуации, броски выходного напряжения…
Несмотря на недостатки выбрана схема линейного регулирования: достаточно объемный трансформатор, не высокий КПД, необходимо охлаждение и пр.
Применены детали от самодельного блока питания 1980-х годов: радиатор с двумя 2N3055. Не хватало еще только µA723/LM723-регулятор напряжения и несколько мелких деталей.
Регулятор напряжения напряжения собран на микросхеме µA723/LM723 в стандартная включении. Выходные транзисторы Т2, Т3 типа 2N3055 для охлаждения устанавливаются на радиаторы. При помощи потенциометра R1 устанавливается выходное напряжение в пределах 12-15V. При помощи переменного резистора R2 устанавливается максимальное падение напряжение на резисторе R7, которое составляет 0,7В (между контактами 2 и 3 микросхемы).
Для блока питания применяется тороидальный трансформатор (может быть любой по вашему усмотрению).
На микросхеме MC3423 собрана схема срабатывающая при превышении напряжения (выбросах) на выходе блока питания, регулировкой R3 выставляется порог срабатывания напряжения на ножке 2 с делителя R3/R8/R9 (2,6V опорное напряжение), с выхода 8 подается напряжение открывающее тиристор BT145, вызывающее короткое замыкание приводящее к срабатыванию предохранителя 6,3а.

Для подготовки блока питания к эксплуатации (предохранитель 6,3а пока не участвует) выставить выходное напряжение например, 12.0В. Нагрузите блок нагрузкой, для этого можно подключить галогенную лампу 12В/20W. R2 настройте, что бы падение напряжение было 0,7В (ток должен быть в пределах 3,8А 0,7=0,185Ωх3,8).
Настраиваем срабатывание защиты от перенапряжения, для этого плавно выставляем выходное напряжение 16В и регулируем R3 на срабатывание защиты. Далее выставляем выходное напряжение в норму и устанавливаем предохранитель (до этого ставили перемычку).
Описанный блок питания можно реконструировать для более мощных нагрузок, для этого установите более мощный трансформатор, дополнительно транзисторы, элементы обвязки, выпрямитель по своему усмотрению.

Самодельный блок питания на 3.3v

Если необходим мощный блок питания, на 3,3 вольта, то его можно изготовить, переделав старый блок питания от пк или используя выше приведенные схемы. К примеру, в схема блока питания на 1,5 в заменить резистор 47 ом большего номинала, или поставить для удобства потенциометр, отрегулировав на нужное напряжение.

Трансформаторный блок питания на КТ808

У многих радиолюбителей остались старые советские радиодетали, которые валяются без дела, но которые можно с успехом применить и они верой и правдой вам долго будут служить, одна из известных схем UA1ZH, которая гуляет по просторам интернета. Много копий и стрел сломано на форумах при обсуждении, что лучше полевой транзистор или обычный кремниевый или германиевый, какую температуру нагрева кристалла они выдержат и кто из них надежнее?
У каждой стороны свои доводы, ну а вы можете достать детали и смастерить еще один несложный и надежный блок питания. Схема очень простая, защищена от перегрузки по току и при параллельном включении трех КТ808 может выдать ток 20А, у автора использовался такой блок при 7 параллельных транзисторов и отдавал в нагрузку 50А, при этом емкость конденсатора фильтра была 120 000 мкф, напряжение вторичной обмотки 19в. Необходимо учитывать, что контакты реле должны коммутировать такой большой ток.

При условии правильного монтажа, просадка выходного напряжения не превышает 0.1 вольта

Блок питания на 1000в, 2000в, 3000в

Если нам необходимо иметь источник постоянного напряжения на высокое напряжение для питания лампы выходного каскада передатчика, что для этого применить? В интернете имеется много различных схем блоков питания на 600в, 1000в, 2000в, 3000в.
Первое: на высокое напряжение используют схемы с трансформаторов как на одну фазу, так и на три фазы (если имеется в доме источник трехфазного напряжения).
Второе: для уменьшения габаритов и веса используют бестрансформаторную схему питания, непосредственно сеть 220 вольт с умножением напряжения. Самый большой недостаток этой схемы — отсутствует гальваническая развязка между сетью и нагрузкой, как выход подключают данный источник напряжения соблюдая фазу и ноль.

В схеме имеется повышающий анодный трансформатор Т1 (на нужную мощность, к примеру 2500 ВА, 2400В, ток 0,8 А) и понижающий накальный трансформатор Т2 — ТН-46, ТН-36 и др. Для исключения бросков по току при включении и защите диодов при заряде конденсаторов, применяется включение через гасящие резисторы R21 и R22.
Диоды в высоковольтной цепи зашунтированы резисторами с целью равномерного распределения Uобр. Расчет номинала по формуле R(Ом)=PIVх500. С1-С20 для устранения белого шума и уменьшения импульсных перенапряжений. В качестве диодов можно использовать и мосты типа KBU-810 соединив их по указанной схеме и, соответственно, взяв нужное количество не забывая про шунтирование.
R23-R26 для разряда конденсаторов после отключения сети. Для выравнивания напряжения на последовательно соединенных конденсаторах параллельно ставятся выравнивающие резисторы, которые рассчитываются из соотношения на каждые 1 вольт приходится 100 ом, но при высоком напряжении резисторы получаются достаточно большой мощности и здесь приходится лавировать, учитывая при этом, что напряжение холостого хода больше на 1,41.

Еще по теме

Трансформаторный блок питания 13,8 вольта 25 а для КВ трансивера своими руками.

Ремонт и доработка китайского блока питания для питания адаптера.

Калькулятор падения напряжения постоянного и переменного тока

NEC | jCalc.NET

Калькулятор падения напряжения реализует код США NEC. Он включает формулы падения напряжения и примеры того, как рассчитать падение напряжения.

См. Также

Параметры калькулятора падения напряжения

Номинальное напряжение (В): Укажите напряжение в вольтах (В). И выберите расположение фаз: 1 фаза переменного тока , 3 фазы переменного тока или постоянного тока .
Нагрузка (кВт, кВА, А, л.с.): Укажите нагрузку в А, л.с., кВт или кВА.Укажите cosΦ (коэффициент мощности), если электрическая нагрузка указана в кВт или л.с.
Размер кабеля (AWG): Выберите стандартный размер электрического провода в AWG (американский калибр проводов), как определено в NPFA 70 NEC (Национальный электрический кодекс) в США.
Расстояние (м, футы): Укажите предполагаемую длину кабеля в метрах или футах.

Что такое падение напряжения?

Падение напряжения — это потеря напряжения в проводе из-за электрического сопротивления и реактивного сопротивления провода.Проблема с падением напряжения:

Это может привести к неисправности оборудования.
Снижает потенциальную энергию.
Это приводит к потере энергии.

Например, если вы питаете нагреватель 10 Ом от источника питания 120 В. А сопротивление провода 1 Ом. Тогда ток будет I = 120 В / (10 Ом + 2 × 1 Ом) = 10 А.

Падение напряжения составит В _{Падение} = 10 А × 2 × 2 Ом = 20 В. Следовательно, для вашего устройства будет доступно только 100 В.

А P = 20 В × 10 А = 200 Вт будет потрачено на тепло в проводе.

Как рассчитать падение напряжения?

Формулы падения напряжения для переменного и постоянного тока показаны в таблице ниже.

Однофазный переменный ток	\ (\ Delta V_ {1 \ phi-ac} = \ dfrac {IL 2 Z_c} {1000} \)
Трехфазный переменный ток	\ (\ Delta V_ { 3 \ phi-ac} = \ dfrac {IL \ sqrt {3} Z_c} {1000} \)
DC	\ (\ Delta V_ {dc} = \ dfrac {IL 2 R_c} {1000} \ )

Где,

I — ток нагрузки в амперах (А).2} \)

Где,

R _c — сопротивление провода в Ом / км или Ом / 1000 футов.
X _c — реактивное сопротивление провода в Ом / км или Ом / 1000 футов.

Формула выше для Z _c для худшего случая. Это когда коэффициент мощности кабеля и нагрузки совпадает.

Вместо полного сопротивления худшего случая можно вычислить комбинированный коэффициент мощности кабеля и нагрузки. Однако разница незначительна.И это слишком усложняет расчет.

Например, рассчитанный импеданс худшего случая для проводника номер 10 составляет 1,2 Ом / 1000 футов. А полное сопротивление для нагрузки с коэффициентом мощности 0,85 составляет 1,1 Ом / 1000 футов.

Калькулятор падения напряжения использует значения сопротивления R _c и реактивного сопротивления X _c из таблицы 9 в главе 9 NEC для расчетов как переменного, так и постоянного тока.

Теоретически для расчета падения напряжения постоянного тока следует использовать значения из таблицы 8.Однако разница незначительна.

Вот два примера:

Пример 1: Сопротивление переменному току в таблице 9 для провода номер 10 составляет 1,2 Ом / 1000 футов. Сопротивление постоянному току в таблице 8 составляет 1,24 Ом / 1000 футов. Разница в сопротивлении составляет всего 3%. Фактическое падение напряжения составит 3,09% вместо 3%. То есть чуть хуже.

Пример 2: Сопротивление переменному току в таблице 9 для провода номер 12 составляет 2,0 Ом / 1000 футов. Таблица 8 сопротивления постоянному току составляет 1,98 Ом / 1000 футов.Разница в сопротивлении составляет всего 1%. Фактическое падение напряжения составит 2,97% вместо 3%. То есть чуть лучше.

Что такое допустимое падение напряжения?

NFPA NEC 70 2020 в США рекомендует следующее допустимое падение напряжения, указанное мелким шрифтом в статьях 210.19 (A) и 215.2 (A).

Только параллельная цепь	3%
Объединенная параллельная цепь и фидер	5%

Проще говоря, максимально допустимое падение напряжения в розетке составляет 5% .

Примеры расчета падения напряжения

Пример 1: Пример расчета падения напряжения для жилого помещения 120 В переменного тока, однофазная нагрузка

Рассчитайте падение напряжения для следующей нагрузки:

Напряжение	120 В переменного тока, 1-фазное
Нагрузка	15 A
Расстояние	100 футов
Размер проводника	10 AWG

Значения сопротивления и реактивного сопротивления от NEC для проводника 10 AWG:

R _c = 3.2} \)

\ (Z_c = 1,2 \, \ Omega / 1000 футов \)

Падение напряжения рассчитывается как:

\ (\ Delta V_ {1 \ phi-ac} = \ dfrac {I L 2 Z_c} {1000} \)

\ (\ Delta V_ {1 \ phi-ac} = \ dfrac {15 \ cdot 100 \ cdot 2 \ cdot 1.2} {1000} \)

\ (\ Delta V_ {1 \ phi-ac} = 3.6 \, V \)

Падение напряжения в процентах рассчитывается как:

\ (\% V_ {1 \ phi-ac} = \ dfrac {3.6} {120} \ cdot 100 \)

\ (\% V_ {1 \ phi-ac} = 3 \, \% \)

Пример 2: Пример расчета падения напряжения для промышленного трехфазного двигателя 480 В переменного тока

Рассчитайте падение напряжения для следующей нагрузки:

Напряжение	380 В переменного тока, 3 фазы
Нагрузка	Двигатель мощностью 25 л.с., pf 0.86. Ток полной нагрузки: 26 A КПД игнорируется
Расстояние	300 футов
Размер проводника	8 AWG

Значения сопротивления и реактивного сопротивления для проводника 8 AWG, полученные от NEC, составляют:

R _c = 2,56 Ом / км или 0,78 Ом / 1000 футов
X _c = 0,171 Ом / км или 0,052 Ом / 1000 футов

Импеданс рассчитывается как:

\ (Z_c = \ sqrt {0.2} \)

\ (Z_c = 0,78 \, \ Omega / 1000 футов \)

Падение напряжения рассчитывается как:

\ (\ Delta V_ {3 \ phi-ac} = \ dfrac {I L \ sqrt {3} Z_c} {1000} \)

\ (\ Delta V_ {3 \ phi-ac} = \ dfrac {26 \ cdot 300 \ cdot \ sqrt {3} \ cdot 0.78} {1000} \)

\ (\ Delta V_ {3 \ phi-ac} = 10,6 В \, В \)

Падение напряжения в процентах рассчитывается как:

\ (\% V_ {3 \ phi-ac} = \ dfrac {10.6} {480} \ cdot 100 \)

\ (\% V_ {3 \ phi-ac} = 2.2 \, \% \)

Пример 3: Пример расчета падения напряжения для нагрузки 12 В постоянного тока

Рассчитайте падение напряжения для следующей нагрузки:

Напряжение	12 В постоянного тока
Нагрузка	1 A
Расстояние	80 футов
Размер проводника	12 AWG

Значения сопротивления для 12 AWG, полученные от NEC проводник:

R _c = 6.6 Ом / км или 2,0 Ом / 1000 футов

Обратите внимание, что реактивное сопротивление не применяется в цепях постоянного тока.

Значения сопротивления из таблицы 9 (переменный ток) в NEC используются вместо значений сопротивления из таблицы 8 (постоянный ток). Разница незначительна.

Падение напряжения рассчитывается как:

\ (\ Delta V_ {dc} = \ dfrac {I L 2 R_c} {1000} \)

\ (\ Delta V_ {dc} = \ dfrac {1 \ cdot 80 \ cdot 2 \ cdot 2.0} {1000} \)

\ (\ Delta V_ {dc} = 0,32 \, V \)

Падение напряжения в процентах рассчитывается как:

\ (\% V_ {dc} = \ dfrac {0.32} {12} \ cdot 100 \)

\ (\% V_ {dc} = 2.7 \, \% \)

Калькулятор падения напряжения

— Дюймовый калькулятор

Рассчитайте падение напряжения в цепи переменного или постоянного тока с учетом калибра, напряжения, силы тока и длины провода. Определите правильный размер цепи, включая минимальный калибр провода и максимальную длину проводника с учетом допустимого падения напряжения.

Расчет минимального сечения проводника

Расчет максимальной длины проводника

Падение напряжения:

Падение напряжения

Падение напряжения:	0 вольт
процент падения напряжения:	0%
напряжение в конце цепи:	0 вольт

Диаметр проводника

дюймов:	0 дюймов
миллиметров:	0 мм

Площадь поперечного сечения проводника

тыс. Куб. М:	0 тыс. Куб.
квадратных дюймов:	0 дюймов ²
квадратных миллиметров:	0 мм ²

Падение напряжения

Падение напряжения:	0 вольт
процент падения напряжения:	0%
напряжение в конце цепи:	0 вольт

Диаметр проводника

дюймов:	0 дюймов
миллиметров:	0 мм

Площадь поперечного сечения проводника

тыс. Куб. М:	0 тыс. Куб.
квадратных дюймов:	0 дюймов ²
квадратных миллиметров:	0 мм ²

Что такое падение напряжения

Падение напряжения — это величина потери напряжения в цепи из-за сопротивления проводника.Падение напряжения является важным фактором при планировании схемы, чтобы позволить оборудованию, использующему схему, работать в соответствии с проектом. Чрезмерное падение напряжения может привести к повреждению оборудования и устройств или возникновению опасности возгорания из-за чрезмерного нагрева.

Как рассчитать падение напряжения

Падение напряжения можно рассчитать по следующей формуле:

падение напряжения VD = (M × K × I × L) ÷ CM

«M» = умножитель фазы: используйте 2 для однофазной цепи или цепи постоянного тока и 3 или 1.732, для трехфазной цепи.

«K» = постоянная величина постоянного тока: используйте 12,9 для медного проводника и 21,2 для алюминиевого проводника. Это равно сопротивлению проводника, длина которого составляет тысячу круглых милов и тысячу футов.

«I» = ток: это ток цепи в амперах. Попробуйте наш калькулятор закона Ома, чтобы преобразовать ватты в амперы.

«L» = длина в футах: это односторонняя длина проводника в футах. Воспользуйтесь нашими калькуляторами преобразования длины, чтобы преобразовать метрические измерения в футы.

«CM» = площадь поперечного сечения: это площадь поперечного сечения проводника в круглых милах. Воспользуйтесь нашим калькулятором калибра провода, чтобы найти площадь проводника в тыс. Мил. Чтобы преобразовать тысячные миллиметры в круглые милы, умножьте килограммы на 1000.

Например: рассчитайте падение напряжения в цепи на 120 В, на чертеже 15 А, используя 25-футовый медный провод 14AWG.

Провод 14AWG имеет длину 4,1067 тыс. Мил, что составляет 4106,7 круглых мил.

VD = (M × K × I × L) ÷ CM
VD = (2 × 12.9 × 15 × 25) ÷ 4,106,7
VD = 9,675 ÷ 4,106,7
VD = 9,675 ÷ 4,106,7
VD = 2,35 вольт

Как оценить размер проводника, необходимый для цепи

Используя уравнение для падения напряжения и небольшую алгебру, можно найти минимальный размер проводника в круговых милях для цепи, используя следующее:

круглые милы CM = (L × M × K × I) ÷ падение напряжения
тыс. мил = CM ÷ 1000

Подставьте значения в формулу, чтобы найти площадь поперечного сечения в круглых милах, затем разделите на 1000, чтобы найти требуемый размер проводника в километрах в мил.Используйте нашу таблицу размеров провода, чтобы найти калибр провода с правильной площадью поперечного сечения.

Например: найдите минимальный калибр проводов, необходимый для схемы на 120 В, для чертежа 20 А, используя медный провод длиной 40 футов с максимальным падением напряжения 3%.

Падение напряжения 3% составит 3,6 В.

kcmil = ((L × M × K × I) ÷ падение напряжения) ÷ 1000
kcmil = ((40 × 2 × 12,9 × 20) ÷ 3,6) ÷ 1000
kcmil = (20 640 ÷ 3,6) ÷ 1000
kcmil = 5733 ÷ 1000
тыс. Мил = 5.733
12 AWG

Как определить максимальную длину цепи

Максимальную длину проводника в цепи можно определить, переписав формулу для падения напряжения следующим образом:

L = (VD × CM) ÷ (M × K × I)

Как и раньше, подставьте известные значения в формулу, чтобы получить длину в футах.

Например: найдите максимальную длину проводника для цепи на 120 В и чертежа 15 А с использованием медного проводника 14 AWG с максимальным падением напряжения 3%.

Падение напряжения 3% составит 3,6 В.
Провод 14 AWG имеет поперечное сечение 4 107 круглых мил.

L = (VD × CM) ÷ (M × K × I)
L = (3,6 × 4,107) ÷ (2 × 12,9 × 15)
L = 14785,2 ÷ 387
L = 38,2 футов

Также ознакомьтесь с нашим калькулятором стоимости электроэнергии, чтобы узнать, сколько будет стоить питание устройства.

Расчет падения напряжения — Практическое руководство

Как рассчитать падение напряжения в медном проводе

Для расчета падения напряжения в медном проводе используйте следующую формулу:

Вольт = Длина x Ток x 0.017
Площадь

Вольт = Падение напряжения.
Длина = Общая длина провода в метрах (включая любой провод заземления).
Ток = Ток (в амперах) через провод.
Площадь = Площадь поперечного сечения меди в квадратных миллиметрах.

Банкноты

• Эта формула применима только к меди при 25 ° C, падение напряжения увеличивается с увеличением температуры провода, примерно при 0.4% на ° C.
• 0,017- Эта цифра применима только к меди.
• Площадь указана в квадратных миллиметрах меди, может возникнуть путаница в том, как рассчитан размер кабеля: некоторые производители указывают диаметр провода, а не площадь, некоторые даже включают изоляцию. Объяснение этого можно увидеть по адресу , здесь .

Пример

У прицепа 50 м проводов сечением 4 квадратных мм, так сколько же падения напряжения при 20 А?

50 х 20 х 0.017 = 17 . Разделите это на 4 (площадь поперечного сечения провода): 17/4 = 4,25 В .

В этом примере падение составляет 4,25 В. Это означало бы, что если бы в передней части прицепа было 12 В, то сзади было бы только 7,75 В — свет был бы очень тусклым.

Это когда температура провода составляет 25 ° C, если температура провода составляет 35 ° C, будет падение 4,42 В, то есть только 7,37 В в задней части прицепа.

Не забывайте, что ток, протекающий через провод, нагревает его, поэтому даже при температуре 25ºC провод будет более горячим, что приведет к увеличению падения напряжения.

Это значение будет увеличиваться до тех пор, пока охлаждающее воздействие окружающего воздуха на провод не уравновесит нагревательное воздействие тока.

Это демонстрирует, почему важно не экономить на размере провода при подключении прицепа.

Калькулятор падения напряжения

Калькулятор падения напряжения — это простой инструмент, который помогает определить, какая часть напряжения теряется при прохождении электрического тока по проводу, а также рассчитать выходное напряжение на конце кабеля.В качестве альтернативы вы можете использовать его в качестве калькулятора размера провода, чтобы решить, какой диаметр провода гарантирует, что падение напряжения не превысит допустимых уровней.

Если вы все еще не знаете, как рассчитать падение напряжения, не смотрите дальше — просто продолжайте читать, чтобы узнать! Эта статья предоставит вам формулу падения напряжения и наглядный пример ее применения. Обязательно ознакомьтесь с калькулятором закона Ома!

Какое падение напряжения?

По определению, падение напряжения — это уменьшение напряжения, происходящее, когда электрический ток проходит через пассивные элементы схемы.

Рассмотрим провод, соединяющий дом с местным поставщиком электроэнергии. В идеальных условиях электрический ток беспрепятственно течет по проводу, пока не достигнет дома. Там он используется для включения нескольких устройств. На самом деле, однако, потоку препятствует какое-то противодействующее давление. Это означает, что некоторая часть напряжения теряется, когда ток должен преодолеть это сопротивление. Эта потеря называется падением напряжения.

Если у вас возникли проблемы с пониманием этого слова, вы можете представить себе человека, бегущего по прямой дороге.Если путь чист, без препятствий и с подходящим покрытием, человек будет двигаться быстро и устойчиво. С другой стороны, если по дороге трудно ехать, и дорогу преграждают камни, более вероятно, что человек потеряет много энергии, просто пытаясь преодолеть все препятствия.

Что влияет на величину падения напряжения?

Обычно падение напряжения происходит, когда ток должен проходить по проводу. В такой системе оба компонента — ток и провод — влияют на падение напряжения.В частности, можно выделить следующие факторы:

Материал проволоки . Применение более качественных проводников приведет к меньшему падению напряжения. Например, медь является проводником намного лучше, чем углеродистая сталь; Если вы проанализируете один и тот же ток, протекающий по двум одинаковым проводам, один из которых сделан из меди, а другой из стали, вы обнаружите, что падение напряжения больше в стальном проводе.
Сечение провода . Площадь поперечного сечения провода имеет большое влияние на падение напряжения.Чем тоньше провод, тем выше будет падение напряжения.
Длина провода . Интуитивно понятно, что более длинный провод означает более длинный путь прохождения тока и, следовательно, более высокие потери напряжения. Вы всегда должны стараться минимизировать длину провода.
Ток нагрузки . Чем выше ток, тем больше падение напряжения. Вы также должны дважды проверить, выдерживают ли ваши провода или компоненты, такие как светодиоды, большой ток.

Формула падения напряжения

Формула падения напряжения зависит от типа тока.

Для постоянного или однофазного переменного тока, В = 2 * I * L * R / A / n
Для трехфазного переменного тока, В = √3 * I * L * R / A / n

где:

В — падение напряжения, измеренное в вольтах [В];
I — ток нагрузки, измеряемый в амперах [A];
L — длина провода в одном направлении, измеряется в метрах [м];
R — удельное сопротивление провода, измеренное в ом-метрах [Ом · м];
A — площадь поперечного сечения провода, измеренная в квадратных миллиметрах [мм²];
n — количество параллельно включенных проводников.

Последствия падения напряжения

Как правило, падение напряжения не должно превышать 3% от начального напряжения. Более высокое падение может привести к мерцанию огней, а также к перегреву устройств (им нужно будет работать больше, чем обычно, для достижения того же эффекта).

Если вас интересует электричество, не забудьте также взглянуть на наш калькулятор последовательных резисторов!

Калькуляторы электрических проводов постоянного тока

Калькуляторы электрических проводов

Copywrite 2017 от RV-Project.Com

Всякий раз, когда вы прокладываете силовые кабели для устройства постоянного тока в доме на колесах, будь то переналадка тормозов или добавление новой стереосистемы, вы должны понимать, что характеристика проводки постоянного тока заключается в том, что вы столкнетесь с падением напряжения. по проволоке. Это может быть значительным, особенно если ток и длина провода увеличиваются … даже до нескольких футов. Чем длиннее кабель, тем больше падение напряжения. Это может быть реальной проблемой, приводящей к снижению или потере рабочих характеристик устройства, на которое подается питание.

Заявление об ограничении ответственности:

Эти калькуляторы предназначены только для развлекательных целей.

Несмотря на то, что были предприняты все усилия для обеспечения точности калькуляторов, сторонняя информация, такая как сечение проводов в миллиметрах (CM) от разных производителей, может отличаться в зависимости от графика одножильных / многожильных проводов. Поскольку в спецификациях производителей могут быть небольшие различия, считайте результаты этих расчетов общими.

Для получения наиболее точных результатов проверьте спецификацию CM производителя для фактически рассчитываемого провода.

Это серьезная проблема для владельца автофургона, так как всегда нужно помнить о том, каковы будут последствия при добавлении нагрузки к существующей цепи или при выборе размеров проводки для новой цепи. См. Мой учебник High Power DC Wiring для более подробного обсуждения этого явления. Обычно проблемы возникают из-за падения напряжения задолго до того, как вы превысите допустимую нагрузку на провод по току.

Проволочные вычислители напряжения для цепей 12 В постоянного тока.

При определении размера провода необходимо рассчитать общее расстояние между проводами. Например, если для отрицательной стороны используется провод (обычно называемый заземляющим проводом), расстояние должно быть полным круговым обходом от источника питания до нагрузки и обратно, поскольку оба провода + и — уменьшают Напряжение.Это также иногда называют «плавающей землей».

Однако, если используется металлическое заземление шасси, необходимо рассчитывать только одностороннее отключение, поскольку шасси настолько массивное, что любое падение напряжения будет нулевым.

Эти калькуляторы могут корректировать результат для любого типа грунта. Просто введите расстояние от точки A до точки B (в одну сторону) между источником и нагрузкой, затем выберите правильный «ТИП ЗАЗЕМЛЕНИЯ». Калькулятор будет автоматически использовать правильную длину провода в зависимости от настройки ТИП ЗАЗЕМЛЕНИЯ.

При использовании заземления шасси падение напряжения на шасси (со стороны заземления) равно нулю, поэтому расстояние туда и обратно не требуется.
Макс. Ток (амперы) — это ограничение тока при падении напряжения с точностью 3% или 10% (в зависимости от выбора).
Используйте 3% падения напряжения для чувствительных электронных компонентов или навигационного освещения (лодки).
Используйте 10% падение напряжения для нечувствительных / некритичных компонентов, таких как освещение или цепи двигателя.
Для лодки из стекловолокна вы обычно используете опцию заземления (туда и обратно) для типа заземления.
для автомобиля со стальным шасси, вы часто будете использовать опцию заземления шасси.
Для жилых автофургонов обычно используются как заземление корпуса, так и заземляющий провод — выберите то, что подходит для вашей ситуации.
Свинцово-кислотные батареи варьируются от 11,9 В для полностью разряженных до 12,6 В для полностью заряженных.
Морские / автофургоны / автомобильные зарядные устройства варьируются от 13.От 2 В до 14,4 В в зависимости от марки и состояния заряда (например, объемный, абсорбционный, струйный).
Размер большинства проводов соответствует американскому калибру проводов (AWG).
Размер автомобильной и морской проводки может быть определен в соответствии с требованиями Общества инженеров автомобильной промышленности (SAE).
Проводка SAE на 10–12% меньше в диаметре, поэтому результаты будут другими.
Разработано в соответствии с методологией, изложенной в 33.CFR183 — Лодки и связанное с ними оборудование (Постановление USCG).
Только многожильный провод. Сплошной провод имеет другую спецификацию Circular Mil и не подходит для использования на лодке или мобильном устройстве.

В дополнение к приведенному выше разделу цепей постоянного тока аналогичный калькулятор существует для цепей переменного тока. При расчете для цепей переменного тока обратите внимание, что можно ввести только одностороннее расстояние (калькулятор фактически выполняет расчет кругового пути, но ему нужно знать только одностороннее расстояние).Даже с заземленной нейтралью по ней по-прежнему идет ток, а не по земле, поэтому нам нужно рассчитать расстояние туда и обратно.

Калькулятор проводов для цепей переменного тока.

Руководство по использованию калькулятора

Дом

Последний раз проверено и / или обновлено 19 января 2018 г.

Калькулятор падения напряжения | Проволока для лодки Best

AWG	Кв.м
18	0.8
16	1
14	2
12	3
10	5
8	8
6	13
4	21
2	34
1	42
1/0	53
2/0	68
4/0	107

AWG	SAE
1,600	1,537
2,600	2336
4 100	3 702
6 500	5 833
10 500	9 343
16 800	14 810
26 600	24 538
42 000	37,360
66 500	62,450
83 690	77 790
105 600	98 980
133,100	125,100
211 600	205 500

Снаружи	Внутри
20	17
25	21
35	30
45	38
60	51
80	68
120	102
160	136
210	178
245	208
285	242
330	280
445	378

с низким энергопотреблением — предотвращение падения напряжения постоянного тока на больших расстояниях

Основываясь на предложениях Enemy Of The State Machine и Пола, вот что, я думаю, было бы самым простым решением:

Купите дешевую настенную бородавку на 12 В, способную обеспечить ток не менее 1 А или около того.(Возможно, у вас уже есть один, и в этом случае вы можете пропустить этот шаг.)
Также купите небольшой понижающий преобразователь с 12 В на 5 В, вроде этого или этого. Они обычно продаются для использования в автомобилях, поэтому вы сможете найти их дешево во многих магазинах; ссылки Amazon в основном предназначены для иллюстративных целей:
При необходимости отрежьте и замените кабель для стенной бородавки 12 В и проведите его к камере. Подключите камеру к кабелю через понижающий преобразователь.

Давайте посчитаем, чтобы убедиться, что это сработает: ваша камера потребляет 2 А при 5 В, всего 10 Вт, а ваш провод, кажется, имеет сопротивление около 0,5 В / 2 А = 0,25 Ом. Предполагая эффективность преобразования 95%, преобразователь потребляет 10 Вт / 0,95 & ок. 10,5 Вт, или I = 10,5 Вт / (12 В — U ) ампер, где U = 0,25 Ом × I — падение напряжения на проводе. Подставляя второе уравнение в первое и решая, получаем U & ок. 0.89 А, что вполне соответствует возможностям настенной бородавки на 1 А.

Мы также видим, что падение напряжения на проводе составляет I & приблизительно; 0,89 А × 0,25 Ом и прибл. 0,22 В, оставив 11,78 В для преобразователя, с которым он должен справиться нормально. (Автомобильные силовые преобразователи обязательно должны быть прочными; тот, что на картинке, рассчитан на работу от 8 В до 23 В.) Мощность, рассеиваемая по проводам, будет 0,89 А × 0,22 В & ок. 0,2 Вт, или 0,02 Вт / м для провода длиной 10 м, что тоже кажется разумным.

При желании вы можете поднять промежуточное напряжение до 24 В или даже до 48 В, чтобы сделать его еще более эффективным, но приятным моментом в 12 В является то, что оно так часто используется, поэтому детали дешевы и легко доступны, и здесь этого вполне достаточно.