Różnica między prądem przemiennym a prądem stałym. Jak uzyskać napięcie prądu stałego z 12 V AC na DC

Napięcie domowe sieć elektryczna jak wiadomo wynosi 220 lub 380 V. Jednak takie zasilanie nie jest „strawne” dla wszystkich urządzeń.

Niektóre wymagają napięcia zaledwie 12 V i takie urządzenia trzeba podłączyć poprzez specjalne urządzenie – transformator.

Jak zmienić transformator z 220 na 12 woltów i jak samodzielnie zmontować to urządzenie - nasza rozmowa będzie poświęcona temu tematowi.

Tak więc transformator jest urządzeniem elektrycznym, które przekształca energię elektryczną, a mianowicie zmianę napięcia. Jeżeli napięcie wyjściowe, to znaczy zmienione, jest mniejsze niż napięcie wejściowe, transformator nazywany jest transformatorem obniżającym napięcie. Jeśli wręcz przeciwnie, w wyniku konwersji napięcie wzrasta, wówczas transformator nazywany jest transformatorem podwyższającym napięcie.

Transformator obniżający napięcie 220/12

Dlaczego potrzebujesz transformatora obniżającego napięcie w życiu codziennym? Prąd niskiego napięcia zasila laptopy i Telefony komórkowe, ale zawsze sprzedawane są razem z transformatorami, potocznie zwanymi „zasilaczami”. Inną sprawą jest oświetlenie niskonapięciowe, w którym wykorzystuje się lampy halogenowe lub nowoczesne lampy LED.

Dziś wiele osób chce taki mieć – ze względu na szereg zalet:

• nie ma niebezpieczeństwa porażenia prądem lub pożaru (szczególnie wskazane jest wyposażenie w takie oświetlenie łazienek i innych pomieszczeń o dużej wilgotności);
• w porównaniu do tradycyjnych lampy niskonapięciowe są znacznie bardziej ekonomiczne: np. diody LED o tej samej jasności zużywają 15 razy mniej energii niż żarówka 220 V;
• Lampy niskonapięciowe wytrzymują znacznie dłużej niż ich odpowiedniki na 220 V: producenci diod LED obiecują 50 tysięcy godzin pracy, a nawet zapewniają 3-letnią gwarancję.

Aby podłączyć taki system oświetlenia, należy osobno zakupić transformator. Ale w najprostszej formie możesz to zrobić sam.

Zasada działania od 220 do 12 V

Najprostszy transformator składa się z dwóch cewek drutu o różnej liczbie zwojów. Jedna cewka – zwana pierwotną – jest podłączona do źródła prądu przemiennego, którym zwykle jest domowe źródło zasilania.

Jak wiadomo, przewodnik, przez który przepływa prąd przemienny, staje się generatorem pole elektromagnetyczne, a jeśli jest również nawinięty na cewkę, wówczas pole okazuje się gęstsze. Co więcej, ponieważ prąd jest zmienny, pole elektromagnetyczne jest takie samo.

Ponadto, zgodnie z prawem indukcji elektromagnetycznej, zmienne pole elektromagnetyczne generowane przez cewkę pierwotną indukuje pole elektromagnetyczne w cewce wtórnej. Ważne jest, aby zrozumieć, że pole elektromagnetyczne pojawia się dokładnie wtedy, gdy zmienia się liczba lub intensywność linii siły przebijającej przewodnik.

Zasada działania przetwornicy napięcia

Oznacza to, że albo pole musi się stale zmieniać (takie pole nazywa się zmiennym), albo przewodnik musi się w nim poruszać (tak się dzieje w generatorach elektrycznych). Stąd wniosek: jeśli cewka pierwotna jest podłączona do źródła prąd stały, transformator nie będzie działał.

Aby cewka pierwotna miała wysoką indukcyjność, a także skoncentrowała strumień magnetyczny wewnątrz cewek, są one nawinięte na rdzeń ze stali ferromagnetycznej.

W przypadku braku takiego rdzenia transformator podłączony do sieci domowej nie tylko nie będzie działał, ale po prostu się przepali.

Sposób zmiany napięcia na wyjściu transformatora zależy od stosunku liczby zwojów w cewkach. Jeżeli w uzwojeniu wtórnym będzie ich mniej, napięcie ulegnie zmniejszeniu i będzie tyle samo razy mniejsze od napięcia wejściowego, o ile liczba zwojów w uzwojeniu wtórnym będzie mniejsza niż w uzwojeniu pierwotnym. Oznacza to, że na przykład, jeśli cewka pierwotna składa się z 2 tysięcy zwojów, a cewka wtórna z 1 tysiąca zwojów, a jednocześnie do cewki pierwotnej zostanie przyłożone napięcie 220 V, wówczas pole elektromagnetyczne o wartości 110 V pojawiają się w cewce wtórnej.

Transformator napięcia

Odpowiednio, aby przekształcić napięcie z 220 V na 12 V, liczba zwojów w cewce wtórnej musi być 220/12 = 18,3 razy mniejsza niż w cewce pierwotnej.

Ponieważ moc z jednej cewki na drugą przekazywana jest prawie w całości (udział strat zależy od sprawności transformatora), a moc jest iloczynem napięcia i prądu (W = U*I), to obserwujemy obraz odwrotny z prądem w cewkach: ile razy zmniejszy się napięcie w cewce wtórnej, natężenie prądu w niej będzie tyle samo razy większe niż w cewce pierwotnej.

Dlatego uzwojenie wtórne w transformatorze obniżającym napięcie musi być nawinięte grubszym drutem niż uzwojenie pierwotne.

Kolejność montażu

Projektowanie transformatora rozpoczyna się od obliczenia jego parametrów. Ustawiamy następujące wartości:

1. Napięcie wejściowe: 220 V.
2. Napięcie wyjściowe: 12 V.
3. Pole przekroju rdzenia: weź S = 6 m2. cm.

N = K*U/S,

• N - liczba zwojów;
• K jest współczynnikiem empirycznym. Możesz wziąć K = 50, ale aby uniknąć nasycenia transformatora, lepiej przyjąć K = 60. W takim przypadku liczba zwojów nieznacznie wzrośnie, a sam transformator stanie się nieco większy, ale straty zmniejszą się.
• U – napięcie w uzwojeniu, V.
• S - pole przekroju rdzenia, mkw. cm.

Samochodowy konwerter napięcia „zrób to sam” 12-220 V

Zatem liczba zwojów w cewce pierwotnej będzie wynosić:

N1 = 60*220/6 = 2200 zwojów,

w wtórnym:

• drut miedziany w izolacji jedwabnej lub papierowej: dla cewki pierwotnej - o przekroju 0,3 m2. mm, dla wtórnego - 1 mkw. mm (przy prądzie w obwodzie obciążenia mniejszym niż 10 A);
• kilka puszek (puszki zostaną użyte do wykonania rdzenia);
• gruby karton;
• tkanina lakierowana (taśma izolacyjna);
• papier impregnowany parafiną.

Obwód falownika mocy

Proces produkcji transformatora wygląda następująco:

1. Z puszek należy wyciąć 80 pasków o wymiarach 30 x 2 cm. Formę należy wygrzać: wstawić do piekarnika, nagrzać do wysoka temperatura, a następnie pozostawiono do wystygnięcia w piekarniku. Istotą obróbki jest właśnie stopniowe schładzanie, w wyniku którego stal mięknie i traci swoją elastyczność.
2. Następnie płytki należy oczyścić z sadzy i polakierować, po czym każdą z nich przykrywa się z jednej strony cienkim papierem - bibułką lub parafiną.
3. Konieczne jest wykonanie ramy dla uzwojeń z grubej tektury, składającej się z beczki i policzków. Należy go owinąć w kilka warstw papieru nasączonego parafiną, można też użyć kalki.
4. Musisz owinąć drut wokół ramy, aby się obrócić. Aby przyspieszyć tę operację, możesz wykonać prostą maszynę do zwijania: nałóż ramę na stalowy pręt, włóż ten ostatni w rowki wykonane w dwóch deskach, a następnie zagnij jeden koniec w uchwyt. Podczas układania drutu co dwa lub trzy obroty należy ułożyć papier parafinowy w celu izolacji. Po zakończeniu nawijania cewki pierwotnej należy przymocować końce drutu do policzków ramy i owinąć cewkę papierem w 5 warstwach.
5. Kierunek uzwojenia cewki wtórnej musi pokrywać się z kierunkiem uzwojenia pierwotnego.

Możliwe jest wykonanie transformatora zdolnego do obniżenia napięcia zarówno do 12, jak i 24 woltów, które są wymagane przez niektóre lampy i inne urządzenia. Aby to zrobić, należy nawinąć 240 zwojów na cewkę wtórną, ale od 120. obrotu wyjście powinno być wykonane w postaci pętli.

1. Po przymocowaniu przewodów cewki wtórnej do drugiego policzka ramy, ona (cewka) jest również owinięta papierem.
2. Blaszane blachy należy włożyć do cewki w połowie ich długości, po czym okrążają ramę, tak aby końce zostały połączone pod cewką. Obowiązkowe jest zachowanie szczeliny między płytami a ramą.
3. Teraz trzeba przymocować domowy transformator do podstawy - fragment drewniana deska grubość około 50 mm. Do mocowania należy zastosować wsporniki, które powinny zakrywać dolną część rdzenia.

Na koniec końce uzwojeń są wyprowadzone do podstawy i wyposażone w styki.

Połączenie

Aby podłączyć transformator, należy podłączyć obciążenie do styków uzwojenia wtórnego, a następnie przyłożyć napięcie domowe do styków cewki pierwotnej.

Schemat podłączenia do uzwojenia wtórnego zależy od tego, jakie napięcie należy uzyskać na wyjściu: jeśli 24 V, podłączamy do zacisków zewnętrznych, jeśli 12 V, do jednego z zacisków zewnętrznych i zacisku ze 120-tego zwoju.

Diagram połączeń reflektory 12V przez transformator

Jeżeli odbiornik zasilany jest prądem stałym, do zacisków cewki wtórnej należy podłączyć prostownik. W tym celu wykorzystuje się mostek diodowy wyposażony w kondensator (pełni on funkcję filtra, wygładzając tętnienia).

Wybór gotowego rozwiązania

Dziś transformator o dowolnych parametrach można znaleźć w sklepach z elektroniką radiową lub sprzętem spawalniczym. Oprócz tradycyjnych w sprzedaży znajdują się także urządzenia nowej generacji – transformatory inwertorowe. W takich urządzeniach prąd najpierw przepływa przez prostownik, zanim wejdzie do uzwojenia pierwotnego.

A potem - poprzez falownik zmontowany na bazie mikroukładu i pary kluczowych tranzystorów, który ponownie zamienia prąd na prąd przemienny, ale o znacznie wyższej częstotliwości: 60 - 80 kHz zamiast 50 Hz. Ta konwersja prądu wejściowego pozwala znacznie zmniejszyć rozmiar transformatora i znacznie zmniejszyć straty.

Skrzynka z transformatorem obniżającym YaTP 0,25

Transformator należy dobrać według następujących cech:

1. Napięcie wejściowe i częstotliwość prądu: charakterystyka urządzenia musi wskazywać „220 V” lub „380 V”, jeśli zostało zakupione do sieci 3-fazowej. Częstotliwość powinna wynosić 50 Hz. Istnieją transformatory zaprojektowane na przykład na częstotliwość 400 Hz lub większą - jeśli zostaną podłączone bezpośrednio do domowej sieci elektrycznej, takie urządzenie się przepali.
2. Napięcie wyjściowe i typ prądu: Z napięciem wyjściowym wszystko jest jasne - musi odpowiadać napięciu, dla którego zaprojektowano odbiornik elektryczny. Ale jednocześnie ważne jest, aby nie zapomnieć sprawdzić, jaki prąd wytwarza transformator. Wiele z nich jest dziś wyposażonych w prostowniki, w wyniku czego prąd wyjściowy nie jest przemienny, ale stały.
3. Moc znamionowa: bardzo ważne jest, aby maksymalna moc, z jaką może pracować transformator (nazywana mocą znamionową), była o około 20% większa od mocy obciążenia. Jeśli tej rezerwy nie ma, a tym bardziej, jeśli moc znamionowa transformatora jest mniejsza niż moc pobierana przez obciążenie, uzwojenia przetwornicy ulegną przegrzaniu i spaleniu.

Transformatory to:

1. Otwarty: posiadają nieszczelną obudowę, do której wnętrza może dostać się wilgoć i kurz. Istnieje jednak możliwość wymuszonego chłodzenia za pomocą wentylatora.
2. Zamknięte: posiadają szczelną obudowę o wysokim stopniu ochrony przed wilgocią i kurzem, dzięki czemu można je montować w pomieszczeniach o dużej wilgotności.

Modele z aluminiową obudową można stosować na zewnątrz (oświetlenie uliczne Lampy LED, reklama). Ze względu na brak możliwości zastosowania wymuszonego chłodzenia moc transformatorów zamkniętych jest ograniczona.

Transformator OSM-1-04

Transformatory to także:

• pręt: cewki można ustawiać wyłącznie w pozycji pionowej;
• opancerzony: praca w dowolnej pozycji.

Koszt transformatorów jest bardzo zróżnicowany i zależy przede wszystkim od mocy. Oto kilka przykładów:

1. YaTP-0,25. Urządzenie o mocy znamionowej 250 W, wyposażone w obudowę. Koszt to 1700 rubli.
2. OSM-1-04. Może pracować z napięciem wejściowym 220 V lub 100 - 127 V, napięcie wyjściowe wynosi 12 V. Nie ma obudowy. Koszt - 2600 rub.
3. OSZ-1 U2 220/12. Transformator 1 kW. Kosztuje 5300 rubli.
4. TSZI-4.0. Przetwornica z obudową, moc znamionowa 4 kW. Napięcie wejściowe - 220 lub 380 V, wyjście - 110 V lub 12 V. Koszt - 10,5 tysiąca rubli.

Transformator przenośny w obudowie TSZI-2,5 kW. można podłączyć zarówno do 220 V, jak i 380 V, moc wyjściowa - 12 V. Koszt - 13,9 tys. Rubli.

Wideo na ten temat

Dzisiaj spróbujemy dowiedzieć się, co to jest 12 woltów. Kim jest ten potwór? Jak mocno gryzie? I w ogóle, do czego on jest zdolny? Uwierz mi, fakt, że jest słabszy od zwykłego potwora o napięciu 220 woltów, to bajka. Ciekawe, więc chodźmy.

Zacznijmy od historii jego powstania. A historia jest prosta, cała sprawa jest bezpieczna. W końcu wszystko, co zostaje wynalezione, powstaje z dwóch powodów. Pierwszą z nich jest lenistwo; wiadomo, że jest motorem postępu. Drugim jest chęć ochrony siebie, ponieważ ty i ja często się czegoś boimy. Tu rodzi się potrzeba innowacji. W końcu ciągle nas straszą tym, że nie można włożyć palców do gniazdka - to cię zabije. Chociaż jeśli ty i ja włożymy palce do gniazdka, jest mało prawdopodobne, aby przydarzyło nam się coś gorszego niż lekki wstrząs. Ale wielu z nas ma w domu dzieci i zwierzęta. Dzieci to ciekawi ludzie. Zawsze są zainteresowani wszystkim, a dziecko nie jest dzieckiem, jeśli czołga się obok gniazdka. Zdecydowanie musi w to włożyć palce. Ale jeśli zostanie porażony prądem, na pewno nie wydarzy się nic dobrego. Oczywiste jest, że wszystko zależy od konkretnego przypadku, ale lepiej nie eksperymentować. A co jeśli zwierzę dostanie się do gniazda? I dobrze, jeśli Twój kot pali tylko wąsy i siedzi w szoku pod łóżkiem przez kilka minut. Ale może być gorzej.

Dobra, dość tych strasznych rzeczy. 12 woltów to bezpieczne napięcie, które może rozwiązać wiele problemów na raz. Ale niestety to napięcie nie jest powszechne w gniazdkach, ponieważ urządzenia elektryczne po prostu nie są do tego przeznaczone.

Wróćmy do korzeni. Istnieje wiele pomieszczeń, w których występuje ryzyko porażenia prądem elektrycznym podwyższony poziom niebezpieczeństwo. Do takich pomieszczeń w Twoim mieszkaniu należy kuchnia, łazienka i inne podobne pomieszczenia. Wyobraź sobie, jakie zwarcie może spowodować elektryczny potwór o napięciu 220 V? Konsekwencje mogą wykraczać daleko poza naszą wyobraźnię. I uwierz mi, mogą nie ograniczać się do uruchomionych systemów bezpieczeństwa. Napięcie 12 woltów z pewnością nie spowoduje katastrofy na skalę planetarną, a nawet mieszkalną. W najgorszym przypadku systemy bezpieczeństwa zadziałają lub transformator się przepali.

Teraz o tym, skąd wzięło się napięcie 12 V. Napięcie to w większości przypadków wykorzystywane jest do oświetlenia i stamtąd pochodzi. Kilka dekad temu wynaleziono lampy halogenowe użytku domowego. Co się stało lampa halogenowa? Jest to ta sama lampa żarowa, ale ma dłuższą żywotność i jest znacznie mniejsza. Co sprawia, że ​​jest to możliwe? Ze względu na fakt, że żarówka takiej lampy jest wypełniona gazem zawierającym halogen, takim jak jod. W takim środowisku żarnik zużywa się znacznie wolniej. Okazuje się więc, że taka lampa wytrzymuje dwa razy dłużej, przy rozmiarze jednej czwartej zwykłej. Ale co napięcie ma wspólnego z 12 woltami? I w tym samym czasie. Ktoś przeprowadził eksperymenty i zdał sobie sprawę, że przy takim napięciu żarnik podlega znacznie mniej destrukcyjnym efektom prąd elektryczny. Oznacza to, że można go nagrzać do wyższej temperatury, a co za tym idzie, otrzymać więcej światła. Dodaj do tego niemal absolutne bezpieczeństwo w obszarach mokrych. Okazuje się, że jest to bardzo fajny sposób na okablowanie i oświetlenie.

Ale nie spiesz się, jak w przypadku każdego darmowego sera, tutaj też są pułapki na myszy. Znajdują się one w transformatorze. A ponieważ reszta mieszkania ma 220 woltów, zdecydowanie tego potrzebujemy; A dodatkowy element w sieci energetycznej, jak wiadomo, zmniejsza jej niezawodność. Ale jedyną rzeczą, która może być niebezpieczna w przypadku transformatora, jest to, że po prostu się przepali. Przejdźmy teraz do opisu samej sieci, sposobu jej budowy i tego, co jest do tego potrzebne.

Sama sieć 12 V zaczyna się od transformatora. To on zamienia zwykłe 220 woltów na 12. Ale transformator należy wybrać mądrze. Nie będziemy szczegółowo omawiać konstrukcji samego transformatora. Powiem jedno, transformator musi mieć odpowiednią moc. Oznacza to, że najpierw musisz zrozumieć, ile będzie lamp i jaka będzie ich całkowita moc. Do uzyskanej wartości warto dodać 40 procent rezerwy, a uzyskamy wymaganą moc transformatora. W przeciwnym razie transformator może bardzo szybko ulec awarii, co nie jest dobre.

Po wybraniu transformatora powinieneś pomyśleć o oprawach i lampach. W lampach nie ma nic niezwykłego, wiele lamp jest uniwersalnych, jednak przed zakupem, na wszelki wypadek, warto to sprawdzić. Ale w przypadku lamp sprawa jest nieco bardziej skomplikowana. Dzielą się na lampy działające od 220 woltów i te, które działają od 12 woltów. A jeśli 220-watowe lampy od 12 woltów po prostu nie działają, wówczas błyski rozpoczną się w odwrotnej kolejności. Przepięcie może spowodować eksplozję lampy. Dlatego po prostu sprawdź oznaczenia, a wszystko, jak mówią, będzie pęczek. Lampy o napięciu znamionowym 12 V są zwykle droższe. Po prostu dlatego, że jest bezpieczniejszy, nie ma innych strukturalnych ani zasadniczych różnic w projekcie.

Jeśli mówi o łączniku między lampami a transformatorem - przewodem, to może to być wszystko. Ale ogromną zaletą jest to, że można używać drutów o małym przekroju. Ponieważ przy takim napięciu sieciowym przegrzanie jest praktycznie niemożliwe. Istnieją specjalne druty, są sprzedawane w sklepach, ale wystarczy dowolny drut o małym przekroju. Teraz wiesz wszystko.

Wniosek: Oświetlenie niskonapięciowe to ogromny plus w zastosowaniach domowych, a nawet w niektórych obiektach przemysłowych. Rozumiesz, bezpieczeństwo jest najważniejsze. Kolejną ogromną i niewątpliwą zaletą jest to, że takie okablowanie możesz wykonać samodzielnie w swojej łazience lub kuchni. Zgadzam się, artykuł nie opisuje więcej niż jednego złożonego procesu. Wiele z tych procesów poradzi sobie nawet dziecko, ale lepiej nie powierzać mu tego.

Elektryczność- Jest to ukierunkowany lub uporządkowany ruch naładowanych cząstek: elektronów w metalach, jonów w elektrolitach oraz elektronów i jonów w gazach. Prąd elektryczny może być stały lub przemienny.

Pojęcie prądu stałego, jego źródła

Waszyngton(DC, po angielsku Direct Current) to prąd elektryczny, którego właściwości i kierunek nie zmieniają się w czasie. Prąd stały i napięcie są wskazywane w postaci krótkiej poziomej kreski lub dwóch równoległych, z których jedna jest przerywana.

Stosowany jest prąd stały w samochodach i domach, w licznych urządzenia elektryczne: laptopy, komputery, telewizory itp. Zmierzony prąd elektryczny z gniazdka zostaje zamieniony na prąd stały za pomocą zasilacza lub przekładnika napięciowego z prostownikiem.

Każde elektronarzędzie, urządzenie lub urządzenie zasilane akumulatorami jest również odbiorcą prądu stałego, ponieważ bateria lub akumulator jest wyłącznie źródłem prądu stałego, który w razie potrzeby zamieniany jest na prąd przemienny za pomocą specjalnych przetworników (falowników).

Zasada działania prądu przemiennego

Prąd przemienny(AC w języku angielskim Alternating Current) to prąd elektryczny, którego wielkość i kierunek zmieniają się w czasie. W urządzeniach elektrycznych jest on tradycyjnie oznaczony segmentem fali sinusoidalnej „~”.
Czasami po sinusoidzie można wskazać charakterystykę prądu przemiennego - częstotliwość, napięcie, liczbę faz.

Prąd przemienny może być jedno- lub trójfazowy, dla którego chwilowe wartości prądu i napięcia zmieniają się zgodnie z prawem harmonicznym.

Główna charakterystyka prąd przemienny - efektywna wartość napięcia i częstotliwość.

notatka, tak jak na lewym wykresie dla prądu jednofazowego kierunek i wielkość napięcia zmieniają się wraz ze przejściem do zera w czasie T, a na drugim wykresie dla prąd trójfazowy występuje przesunięcie trzech sinusoid o jedną trzecią okresu. Na prawym wykresie faza 1 jest oznaczona literą „a”, a faza druga literą „b”. Powszechnie wiadomo, że w gniazdku domowym znajduje się napięcie 220 woltów. Ale niewiele osób wie, że jest to efektywna wartość napięcia przemiennego, ale amplituda lub wartość maksymalna będzie większa o pierwiastek z dwóch, tj. będzie równa 311 woltów.

Tak więc, jeśli dla prądu stałego wielkość i kierunek napięcia nie zmieniają się w czasie, to dla prądu przemiennego napięcie stale zmienia się pod względem wielkości i kierunku (wykres poniżej zera jest kierunkiem przeciwnym).

I tak przyjechaliśmy do pojęcia częstotliwości jest stosunkiem liczby pełnych cykli (okresów) do jednostki czasu okresowo zmieniającego się prądu elektrycznego. Mierzone w hercach. Tutaj i w Europie częstotliwość wynosi 50 Hz, w USA 60 Hz.

Co oznacza częstotliwość 50 Hz? Oznacza to, że nasz prąd przemienny zmienia swój kierunek w przeciwnym i z powrotem (odcinek T- na wykresie) 50 razy na sekundę!

Źródła prądu przemiennego są wszystkie gniazdka w domu i wszystko, co jest podłączone bezpośrednio przewodami lub kablami do panelu elektrycznego. Wiele osób ma pytanie: dlaczego w gniazdku nie ma prądu stałego? Odpowiedź jest prosta. W sieciach prądu przemiennego napięcie można łatwo i przy minimalnych stratach przekształcić do wymaganego poziomu za pomocą transformatora o dowolnej objętości. Aby móc przesyłać energię elektryczną na duże odległości przy minimalnych stratach na skalę przemysłową, należy zwiększyć napięcie.
Z elektrowni, gdzie znajdują się potężne generatory elektryczne, wychodzi napięcie 330 000-220 000, a następnie w pobliżu naszego domu w podstacji transformatorowej jest ono przekształcane z wartości 10 000 woltów na napięcie trójfazowe 380 woltów, które dochodzi do apartament, ale do naszego mieszkania dociera napięcie jednofazowe, ponieważ napięcie między nimi wynosi 220 V, a między przeciwległymi fazami w panelu elektrycznym wynosi 380 woltów.

Jeszcze jedną ważną zaletą napięcia przemiennego jest to, że asynchroniczne silniki prądu przemiennego są strukturalnie prostsze i działają znacznie bardziej niezawodnie niż silniki prądu stałego.

Jak ustawić prąd przemienny na stały

W przypadku odbiorców zasilanych prądem stałym prąd przemienny jest przekształcany za pomocą prostowników.

Przetwornica DC na AC

Jeśli nie ma trudności z konwersją prądu przemiennego na prąd stały, to przy konwersji odwrotnej wszystko jest znacznie bardziej skomplikowane. Do tego w domu używany jest falownik- Jest to generator napięcia okresowego z napięcia stałego, o kształcie zbliżonym do sinusoidy.

W zasilaczach sprzętu radiowego i elektrycznego prawie zawsze stosuje się prostowniki przeznaczone do przetwarzania prądu przemiennego na prąd stały. Wynika to z faktu, że prawie wszystko elektroniczne obwody i wiele innych urządzeń musi być zasilanych ze źródeł prądu stałego. Prostownikiem może być dowolny element o nieliniowej charakterystyce prądowo-napięciowej, czyli inaczej przepuszczający prąd w przeciwnych kierunkach. W nowoczesnych urządzeniach jako takie elementy zwykle stosuje się płaskie diody półprzewodnikowe.

Planarne diody półprzewodnikowe

Oprócz dobrych przewodników i izolatorów istnieje wiele substancji zajmujących pozycję pośrednią pod względem przewodności pomiędzy tymi dwiema klasami. Substancje takie nazywane są półprzewodnikami. Opór czystego półprzewodnika maleje wraz ze wzrostem temperatury, w przeciwieństwie do metali, których rezystancja wzrasta w tych warunkach.

Dodając niewielką ilość zanieczyszczeń do czystego półprzewodnika, można znacząco zmienić jego przewodność. Istnieją dwie klasy takich zanieczyszczeń:

Rysunek 1. Dioda planarna: urządzenie diodowe; B. oznaczenie diody na schematach elektrycznych; V. wygląd diody planarne inna moc.

1. Donor - przemiana czystego materiału w półprzewodnik typu n zawierający nadmiar wolnych elektronów. Ten rodzaj przewodnictwa nazywa się elektronicznym.
2. Akceptor - przekształcanie tego samego materiału w półprzewodnik typu p, który ma sztucznie wytworzony brak wolnych elektronów. Przewodność takiego półprzewodnika nazywa się przewodnością dziurową. „Dziura”, miejsce, w którym opuścił elektron, zachowuje się podobnie do ładunku dodatniego.

Warstwa na styku półprzewodników typu p i n ( złącze p-n) ma przewodnictwo jednokierunkowe - dobrze przewodzi prąd w jednym (do przodu) kierunku i bardzo słabo w kierunku przeciwnym (do tyłu). Budowę diody planarnej pokazano na rysunku 1a. Podstawą jest płyta półprzewodnikowa (germanowa) z mała ilość domieszka donorowa (typu n), na którą umieszcza się kawałek indu, będący domieszką akceptorową.

Po podgrzaniu ind dyfunduje do sąsiednich obszarów półprzewodnika, przekształcając je w półprzewodnik typu p. Złącze p-n występuje na granicy obszarów o dwóch rodzajach przewodnictwa. Zacisk podłączony do półprzewodnika typu p nazywany jest anodą powstałej diody, a przeciwny nazywa się jej katodą. Obraz włączonej diody półprzewodnikowej schematy obwodów pokazany na ryc. 1b wygląd diod planarnych o różnych mocach pokazano na ryc. I wiek

Wróć do treści

Najprostszy prostownik

Rysunek 2. Charakterystyka prądu w różnych obwodach.

Prąd płynie normalnie sieć oświetleniowa, jest zmienna. Jego wielkość i kierunek zmieniają się 50 razy w ciągu jednej sekundy. Wykres jego napięcia w funkcji czasu pokazano na rys. 2a. Dodatnie półcykle pokazano na czerwono, ujemne półcykle pokazano na niebiesko.

Ponieważ wartość prądu zmienia się od zera do wartości maksymalnej (amplitudy), wprowadzono pojęcie wartości skutecznej prądu i napięcia. Przykładowo w sieci oświetleniowej wartość napięcia skutecznego wynosi 220 V – w urządzeniu grzewczym podłączonym do tej sieci w równych odstępach czasu wytwarzana jest taka sama ilość ciepła, jak w tym samym urządzeniu w obwodzie prądu stałego o napięciu 220 V.

Ale w rzeczywistości napięcie sieciowe zmienia się w ciągu 0,02 s w następujący sposób:

• pierwsza ćwiartka tego czasu (okresu) - wzrasta od 0 do 311 V;
• drugi kwartał okresu - zmniejsza się z 311 V do 0;
• trzeci kwartał okresu - maleje od 0 do 311 V;
• ostatni kwartał okresu - wzrasta z 311 V do 0.

W tym przypadku 311 V jest amplitudą napięcia U o. Napięcia amplitudowe i skuteczne (U) są ze sobą powiązane wzorem:

Rysunek 3. Mostek diodowy.

Gdy dioda połączona szeregowo (VD) i obciążenie są podłączone do obwodu prądu przemiennego (rys. 2b), prąd przepływa przez niego tylko podczas dodatnich półcykli (rys. 2c). Dzieje się tak ze względu na jednokierunkowe przewodnictwo diody. Taki prostownik nazywa się prostownikiem półfalowym - przez połowę okresu w obwodzie płynie prąd, a przez drugą nie ma prądu.

Prąd płynący przez obciążenie w takim prostowniku nie jest stały, lecz pulsujący. Można go obrócić prawie na stałe, podłączając równolegle do obciążenia kondensator filtrujący C f o wystarczająco dużej pojemności. W pierwszym kwartale tego okresu kondensator ładuje się do wartości amplitudy, a w przerwach między pulsacjami jest rozładowywany do obciążenia. Napięcie staje się niemal stałe. Im większa pojemność kondensatora, tym silniejszy efekt wygładzania.

Wróć do treści

Obwód mostka diodowego

Bardziej zaawansowany jest obwód prostowania pełnookresowego, w którym stosowane są zarówno półcykle dodatnie, jak i ujemne. Istnieje kilka odmian takich schematów, ale najczęściej stosowanym jest chodnik. Schemat mostek diodowy pokazany na ryc. 3c. Na nim czerwona linia pokazuje, jak prąd przepływa przez obciążenie podczas dodatnich półcykli, a niebieska linia - ujemne półcykle.

Rysunek 4. Obwód prostownika 12 V z mostkiem diodowym.

Zarówno w pierwszej, jak i drugiej połowie okresu prąd płynący przez obciążenie płynie w tym samym kierunku (rys. 3b). Ilość tętnienia w ciągu jednej sekundy nie wynosi 50, jak w przypadku prostowania półfalowego, ale 100. Odpowiednio, przy tej samej pojemności kondensatora filtrującego, efekt wygładzania będzie bardziej wyraźny.

Jak widać do zbudowania mostka diodowego potrzebne są 4 diody - VD1-VD4. Wcześniej mostki diodowe na schematach obwodów były przedstawiane dokładnie tak, jak na ryc. 3c. Obraz pokazany na ryc. 1 jest obecnie powszechnie akceptowany. 3g. Chociaż jest tylko jedno zdjęcie diody, nie należy zapominać, że mostek składa się z czterech diod.

Obwód mostkowy jest najczęściej montowany z pojedynczych diod, ale czasami stosuje się również monolityczne zespoły diod. Łatwiej je zamontować na desce, ale w przypadku awarii jednego ramienia mostu wymienia się cały zespół. Diody, z których montowany jest mostek, dobierane są na podstawie wielkości przepływającego przez nie prądu oraz wielkości dopuszczalnego napięcia wstecznego. Dane te można uzyskać z instrukcji diod lub podręczników.

Kompletny obwód prostownika 12 V z mostkiem diodowym pokazano na ryc. 4. T1 to transformator obniżający napięcie, którego uzwojenie wtórne zapewnia napięcie 10-12 V. Bezpiecznik FU1 jest przydatnym szczegółem z punktu widzenia bezpieczeństwa i nie należy go lekceważyć. Marka diod VD1-VD4, jak już wspomniano, zależy od ilości prądu, który zostanie pobrany z prostownika. Kondensator C1 jest elektrolityczny, o pojemności 1000,0 μF lub większej dla napięcia co najmniej 16 V.

Napięcie wyjściowe jest stałe, jego wartość zależy od obciążenia. Jak bardziej aktualne, tym niższa wielkość tego napięcia. Aby uzyskać regulowane i stabilne napięcie wyjściowe, ponad złożony obwód. Uzyskaj regulowane napięcie z obwodu pokazanego na ryc. 4 można wykonać na dwa sposoby:

1. Dostarczając regulowane napięcie do uzwojenia pierwotnego transformatora T1, na przykład z LATR.
2. Wykonując kilka odczepów z uzwojenia wtórnego transformatora i odpowiednio instalując przełącznik.

Mamy nadzieję, że podane powyżej opisy i schematy będą praktyczną pomocą w montażu prostego prostownika dla potrzeb praktycznych.

W prostych mechanizmach wygodnie jest zainstalować analogowe regulatory prądu. Na przykład mogą zmieniać prędkość obrotową wału silnika. Od strony technicznej wykonanie takiego regulatora jest proste (konieczny będzie montaż jednego tranzystora). Nadaje się do regulacji niezależnej prędkości silników w robotyce i zasilaczach. Najpopularniejsze typy regulatorów to jednokanałowe i dwukanałowe.

Wideo nr 1. Działa regulator jednokanałowy. Zmienia prędkość obrotową wału silnika poprzez obrót pokrętła rezystora zmiennego.

Film nr 2. Zwiększanie prędkości obrotowej wału silnika przy obsłudze regulatora jednokanałowego. Zwiększenie liczby obrotów od wartości minimalnej do maksymalnej podczas obracania pokrętła rezystora zmiennego.

Film nr 3. Działa regulator dwukanałowy. Niezależne ustawienie prędkości skrętu wałów silnika w oparciu o rezystory dostrajające.

Wideo nr 4. Napięcie na wyjściu regulatora mierzono multimetrem cyfrowym. Otrzymana wartość jest równa napięciu akumulatora, od którego odjęto 0,6 V (różnica wynika ze spadku napięcia na złączu tranzystora). W przypadku korzystania z akumulatora 9,55 V rejestrowana jest zmiana od 0 do 8,9 V.

Funkcje i główne cechy

Prąd obciążenia regulatorów jednokanałowych (zdjęcie 1) i dwukanałowych (zdjęcie 2) nie przekracza 1,5 A. Dlatego w celu zwiększenia obciążalności tranzystor KT815A zastępuje się KT972A. Numeracja pinów tych tranzystorów jest taka sama (e-k-b). Ale model KT972A działa z prądami do 4A.

Jednokanałowy sterownik silnika

Urządzenie steruje jednym silnikiem, zasilanym napięciem z zakresu od 2 do 12 V.

1. Projekt urządzenia

Główne elementy konstrukcyjne regulatora pokazano na zdjęciu. 3. Urządzenie składa się z pięciu elementów: dwóch rezystorów o zmiennej rezystancji o rezystancji 10 kOhm (nr 1) i 1 kOhm (nr 2), tranzystora model KT815A (nr 3), pary dwuczęściowych śrub listwy zaciskowe wyjścia do podłączenia silnika (nr 4) i wejścia do podłączenia akumulatora (nr 5).

Notatka 1. Montaż listew zaciskowych śrubowych nie jest konieczny. Za pomocą cienkiego przewodu montażowego można bezpośrednio podłączyć silnik i źródło zasilania.

1. Zasada działania

Sposób działania sterownika silnika opisano na schemacie elektrycznym (rys. 1). Uwzględniając polaryzację, na złącze XT1 podawane jest stałe napięcie. Żarówkę lub silnik podłącza się do złącza XT2. Przy wejściu włącz rezystor zmienny R1, kręcenie pokrętłem zmienia potencjał na środkowym wyjściu w przeciwieństwie do minusa akumulatora. Poprzez ogranicznik prądu R2 środkowe wyjście jest podłączone do zacisku bazowego tranzystora VT1. W takim przypadku tranzystor jest włączany zgodnie ze zwykłym obwodem prądowym. Dodatni potencjał na wyjściu bazowym wzrasta w miarę przesuwania się środkowego wyjścia w górę w wyniku płynnego obrotu pokrętła rezystora zmiennego. Następuje wzrost prądu, który wynika ze zmniejszenia rezystancji złącza kolektor-emiter w tranzystorze VT1. Potencjał zmniejszy się, jeśli sytuacja się odwróci.

1. Materiały i detale

Wymagana jest płytka drukowana o wymiarach 20x30 mm, wykonana z arkusza włókna szklanego jednostronnie foliowanego (dopuszczalna grubość 1-1,5 mm). Tabela 1 zawiera listę komponentów radiowych.

Uwaga 2. Rezystor zmienny wymagany dla urządzenia może być dowolnego producenta; ważne jest przestrzeganie dla niego aktualnych wartości rezystancji wskazanych w tabeli 1.

Uwaga 3. Aby regulować prądy powyżej 1,5 A, tranzystor KT815G zastępuje się mocniejszym KT972A (o maksymalnym prądzie 4A). W tym przypadku nie ma potrzeby zmiany projektu płytki drukowanej, ponieważ rozkład pinów dla obu tranzystorów jest identyczny.

1. Proces budowania

Do dalszej pracy należy pobrać plik archiwum znajdujący się na końcu artykułu, rozpakować go i wydrukować. Rysunek regulatora (plik) wydrukowany jest na papierze błyszczącym, natomiast rysunek montażowy (plik) wydrukowany jest na białej kartce biurowej (format A4).

Następnie rysunek płytki drukowanej (nr 1 na zdjęciu 4) przykleja się do torów przewodzących prąd po przeciwnej stronie płytki drukowanej (nr 2 na zdjęciu 4). Należy wykonać otwory (nr 3 na fot. 14) na rysunku montażowym w miejscach montażu. W załączeniu rysunek montażowy płytka drukowana suchy klej, upewniając się, że otwory pasują. Zdjęcie 5 pokazuje rozmieszczenie pinów tranzystora KT815.

Wejście i wyjście listew zaciskowych-złączy są oznaczone kolorem białym. Źródło napięcia podłącza się do listwy zaciskowej za pomocą zacisku. Na zdjęciu pokazano w pełni zmontowany regulator jednokanałowy. Źródło zasilania (bateria 9 V) podłączane jest na ostatnim etapie montażu. Teraz możesz regulować prędkość obrotową wału za pomocą silnika; w tym celu należy płynnie obracać pokrętło regulacji rezystora zmiennego.

Aby przetestować urządzenie, należy wydrukować rysunek dysku z archiwum. Następnie musisz wkleić ten rysunek (nr 1) na gruby i cienki karton (nr 2). Następnie za pomocą nożyczek wycina się krążek (nr 3).

Powstały przedmiot odwraca się (nr 1), a do środka mocuje się kwadrat czarnej taśmy elektrycznej (nr 2), aby zapewnić lepsze przyleganie powierzchni wału silnika do tarczy. Musisz zrobić dziurę (nr 3), jak pokazano na obrazku. Następnie dysk instaluje się na wale silnika i można rozpocząć testowanie. Jednokanałowy sterownik silnika jest gotowy!

Dwukanałowy sterownik silnika

Służy do niezależnego sterowania parą silników jednocześnie. Zasilanie dostarczane jest z napięcia od 2 do 12 woltów. Prąd obciążenia wynosi do 1,5 A na kanał.

1. Projekt urządzenia

Główne elementy konstrukcji pokazane są na foto.10 i obejmują: dwa rezystory dostrajające do regulacji 2. kanału (nr 1) i 1. kanału (nr 2), trzy dwuczęściowe listwy zaciskowe śrubowe do wyjścia na 2. kanał silnika (nr 3), dla wyjścia do 1. silnika (nr 4) i dla wejścia (nr 5).

Uwaga:1 Instalacja listew zaciskowych śrubowych jest opcjonalna. Za pomocą cienkiego przewodu montażowego można bezpośrednio podłączyć silnik i źródło zasilania.

1. Zasada działania

Obwód regulatora dwukanałowego jest identyczny schemat elektryczny regulator jednokanałowy. Składa się z dwóch części (ryc. 2). Główna różnica: rezystor o zmiennej rezystancji został zastąpiony rezystorem dostrajającym. Prędkość obrotowa wałów jest ustalona z góry.

Uwaga.2. Aby szybko wyregulować prędkość obrotową silników, rezystory dostrajające wymienia się za pomocą drutu montażowego z rezystorami o zmiennej rezystancji o wartościach rezystancji wskazanych na schemacie.

1. Materiały i detale

Będziesz potrzebować płytki drukowanej o wymiarach 30x30 mm, wykonanej z arkusza włókna szklanego jednostronnie zafoliowanego o grubości 1-1,5 mm. Tabela 2 zawiera listę komponentów radiowych.

1. Proces budowania

Po pobraniu pliku archiwum znajdującego się na końcu artykułu należy go rozpakować i wydrukować. Rysunek regulatora do termotransferu (plik termo2) wydrukowany jest na papierze błyszczącym, natomiast rysunek montażowy (plik montag2) wydrukowany jest na białej kartce biurowej (format A4).

Rysunek płytki drukowanej przykleja się do ścieżek przewodzących prąd po przeciwnej stronie płytki drukowanej. Wykonaj otwory na rysunku montażowym w miejscach montażu. Rysunek instalacyjny jest przymocowany do płytki drukowanej za pomocą suchego kleju, a otwory muszą pasować. Tranzystor KT815 jest przypięty. Aby to sprawdzić należy tymczasowo połączyć wejścia 1 i 2 przewodem montażowym.

Dowolne z wejść podłączamy do bieguna źródła zasilania (na przykładzie pokazano baterię 9 V). Ujemny zasilacz jest podłączony do środka listwy zaciskowej. Należy pamiętać: czarny przewód to „-”, a czerwony przewód to „+”.

Silniki należy podłączyć do dwóch listew zaciskowych i ustawić także żądaną prędkość. Po pomyślnych testach należy usunąć tymczasowe połączenie wejść i zainstalować urządzenie na modelu robota. Dwukanałowy sterownik silnika jest gotowy!

Przedstawiono niezbędne schematy i rysunki do pracy. Emitery tranzystorów zaznaczono czerwonymi strzałkami.