Pollife.ru

Стройка и ремонт
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Емкостные делители напряжения

Емкостные делители напряжения

Измерительные схемы с емкостными делителями напряжения, как правило, имеют реакцию на прямоугольный импульс согласно уравнению (6.2), графически показанную на рис. 6.4, б. Один из вариантов схемы замещения делителя представлен на рис. 6.7. В нее входят индуктивность делителя и соединительных проводов L, сопротивление R (обычно достаточно малое) конденсаторов и соединительных проводов, а также паразитная емкость делителя относительно земли С3.

Рис. 6.7. Схема замещения емкостного делителя напряжения, низковольтное плечо не согласовано с кабелем

Плечо низкого напряжения представлено емкостью С2, согласующим резистором Rс, емкостью кабеля Ск и входным сопротивлением осциллографа Rвх. Паразитная емкость С3 не вносит искажений в форму импульса напряжения. Ее влияние сказывается на изменении коэффициента деления. Чтобы добиться минимального влияния изменения емкости С3, значение С1выбирают много больше С3. Емкость C1может быть собрана из отдельных элементов – импульсных конденсаторов с малой индуктивностью. Результирующая емкость может составлять 10 –10 Ф. В качестве C1иногда используют образцовые и измерительные конденсаторы. Коэффициент деления для схемы, представленной на рис. 6.7, имеет выражение:

.

Индуктивность L имеет значение того же порядка, что и для омических делителей. Вместе с емкостью делителя она образует колебательный контур, затухание колебаний в котором определяется соотношением сопротивления R и волнового сопротивления, равного . Для емкостных делителей волновое сопротивление может составлять несколько сотен Ом. Значение R с учетом поверхностного эффекта в соединительных проводах и диэлектрических потерь в конденсаторах делителя обычно на порядок меньше, а постоянная времени превышает период колебаний . По τ и Т можно оценить искажение измеряемого прямоугольного импульса с использованием выражения (6.2).

В области низких частот делитель имеет погрешности, вызванные разрядом емкости С2 + Ск через сопротивление Rс и Rвх. Это проявляется в смещении «нулевой» линии на экране осциллографа после воздействия импульса. Для наглядности на рис. 6.8 показано искажение импульса напряжения U1с бесконечно крутыми фронтами.

Помимо колебаний после фронта и среза наблюдается уменьшение напряжения с постоянной времени ), а после прохождения импульса – смещение «нулевой» линии. Значения Rc, С2 и Ск должны быть выбраны таким образом, чтобы τc было много больше полной длительности измеряемого импульса.

Входное сопротивление современных осциллографов с высокоомным входом составляет 1 МОм или 50 Ом и определяется сопротивлениями делителя напряжения в канале отклонения луча по вертикали. Наличие разделительных емкостей на входе осциллографа (так называемый закрытый вход) не увеличивает Rвх в импульсном режиме.

Рис. 6.8. Искажение импульса на выходе емкостного делителя напряжения при входном импульсе с прямоугольными фронтами

Емкостные делители напряжения с минимальной индуктивностью находят широкое применение в наносекундной импульсной технике. Обычно такие делители представляют собой небольшой емкостный элемент, встроенный в генератор импульсов (так называемый делитель Флетчера). Подобные делители используются, например, в наносекундных сильноточных ускорителях типа СИНУС.

В испытательных лабораториях высокого напряжения емкостные делители в чистом виде применяются редко. Гораздо чаще используются разновидности емкостных делителей, снабженных дополнительными элементами. Для улучшения характеристик в области высоких частот применяют демпферные резисторы, а в области низких частот параллельно С1 включают резисторы с большим сопротивлением.

Дата добавления: 2016-06-15 ; просмотров: 3115 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Емкостные делители для выключателей

Главная Статьи Сделай сам Изготовление высоковольтного емкостного датчика

Теория

Датчик состоит из держателя, емкостной пластины, которая гальванически соединена с сигнальным проводом, экранированного кабеля и соответствующего разъема для подключения датчика к входу регистрирующего оборудования.

Важно!
Экран кабеля датчика обязательно должен быть соединен с землей регистрирующего оборудования. Экран должен представлять собой плотную металлическую оплетку, вязанную крест на крест без просветов. Чем меньше длина участка сигнального провода кабеля без экрана – тем меньше будет электромагнитных наводок с соседних ВВ проводов.
Снятие формы вторичного напряжения датчиком основано на наличии паразитной емкостной связи, возникающей между токопроводящей жилой ВВ провода и емкостной пластиной датчика.

Из чего следует:

1. Сигнал на выходе датчика будет тем больше чем ближе емкостная пластина к токопроводящей жиле ВВ провода.

2. Влияние электромагнитных наводок с соседних ВВ проводов будет тем меньше чем меньше размер емкостной пластины и чем меньше не экранированный участок сигнального провода.

3. Величина паразитной емкостной связи всегда зависит от ВВ провода (толщины токопроводящей жилы, толщины и диэлектрической проницаемости изоляции) из чего следует, что величина сигнала на выходе датчика будет разной для одного и того же истинного значения вторичного напряжения, т.е. не возможно однозначно установить соответствие 1 В на выходе датчика – 10 КВ во вторичной цепи.

Читайте так же:
Методика расчет автоматических выключателей

4. Емкостная связь представляет собой дифференцирующую цепочку (ФВЧ) пропускающую высокочастотные колебания (область пробоя), и не пропускающую низкочастотные колебания (область горения), т.е. форма вторичного напряжения на выходе датчика будет искажена.

Сд – емкость между токопроводящей жилой ВВ провода и емкостной пластиной датчика
Rвх – входное сопротивление регистрирующего оборудования
Свх – входная емкость не учитывается, так как она фактически в данном случае ни на что не влияет

На графике красного цвета изображен исходный сигнал (меандр 1 КГц, скважность 10%, амплитуда 1 В)
На графике синего цвета изображен сигнал, полученный на выходе дифференцирующей цепочки


Сигнал с выхода датчика без использования компенсационной емкости

Для устранения искажения формы вторичного напряжения на выходе датчика, необходимо использовать дополнительную компенсационную емкость, которая с емкостью датчик-жила образует емкостной делитель:

Без учета входного сопротивления регистрирующего оборудования, коэффициент передачи емкостного делителя определяется следующим соотношением: Kп = Сд / (Сд + Ск). Как видно из соотношения, чем больше значение емкости Ск тем меньше будет значение напряжения на выходе емкостного делителя. Для идеального емкостного делителя без учета входного сопротивления регистрирующего оборудования Ск можно взять сколь угодно малое, при этом форма сигнала на выходе делителя в точности будет соответствовать форме сигнала на его входе.

При учете входного сопротивления соотношение для определения коэффициента передачи становится гораздо объемнее, но зависимость Kп от Ск остается той же. Входное сопротивление регистрирующего оборудования на прямую не влияет на Kп, оно определяет “степень вносимого искажения”.

При увеличении входного сопротивления искажения формы вторичного напряжения значительно уменьшаются. В большинстве случаев входное сопротивления практических все осциллографов используемых для автодиагностики находится в диапазоне 1 МОм, за исключением специализированных входов предназначенных исключительно для подключения ВВ датчиков. По этому при непосредственном подключении датчика к входу осциллографа (без специализированного адаптера) Rвх также можно принять за константу, и ограничится варьированием только Ск.

Примечание!
Подключение датчика к входу осциллографа просто через резистор 10 МОм приведет к увеличению входного сопротивления и соответственно уменьшению искажения формы вторичного напряжения, но при этом примерно в десять раз уменьшиться коэффициент передачи входного тракта канала. Для увеличения входного сопротивления без уменьшения коэффициента передачи необходимо использовать промежуточный буфер (повторитель – простейший адаптер) с высоким входным сопротивлением и низким выходным сопротивлением.
Для текущих Сд (точно не известно) и Rвх (обычно 1 МОм) значение Ск подбирается исходя из компромисса:
1. Чем меньше Ск тем больше амплитуда напряжения на выходе емкостного делителя
2. Чем больше Ск тем меньше степень искажения формы вторичного напряжения

Практически значение Ск возможно увеличивать до тех пор, пока “амплитуда” напряжения на выходе емкостного делителя будет достаточно выделяться на фоне шума.

Местоположение подключения Ск: в начале кабеля (ближе к емкостной пластине) или в конце кабеля (ближе к входу регистрирующего оборудования) – практически не влияет на форму и амплитуду сигнала с выхода датчика.

На графике красного цвета изображен сигнал, полученный с ВВ датчика и Ск = 3.3 нФ подключенной на входе осциллографа, на графике синего цвета изображен сигнал, полученный с ВВ датчика и Ск = 3.3 нФ подключенной непосредственно возле емкостной пластины. Как видно форма сигналов практически одинакова, а амплитуда различается в пределах разброса номинала используемых емкостей +/- 20%.

Примеры осциллограмм вторичного напряжения снятого одним и тем же датчиком с емкостной пластиной в виде круга диаметром

10 мм при разных значениях Ск, на стенде с DIS катушки 2112-3705010 (форма вторичного напряжения несколько отличается от привычной из-за разряда на открытом воздухе).


Ск = 470 пФ. Область горения значительно проседает, но амплитуда пробоя достигает 5 Вольт.


Ск = 1.8 нФ. Область горения также значительно проседает, амплитуда пробоя уменьшилась до 2 Вольт.


Ск = 3.3 нФ. Область горения не много проседает, амплитуда пробоя уменьшилась до 1 Вольта.


Ск = 10 нФ. Область горения практически не проседает, но и амплитуда пробоя уменьшилась до 0.4 Вольт.

Как видно при Ск = 10 нФ форма вторичного напряжения практически не искажена, а шум довольно не значительный.

Для сравнения приведены осциллограммы вторичного напряжения снятые с одного и того же ВВ провода без использования адаптера и с использованием специализированного адаптера зажигания.

На графике красного цвета изображен сигнал, полученный с ВВ датчика (Ск = 10 нФ) непосредственно подключенного к входу осциллографа. На графике синего цвета изображен сигнал, полученный с адаптера Постоловского, к которому подключен “родной” ВВ датчик Постоловского.

Читайте так же:
Выключатель авт d250n mr1 optimat у3 кэаз 137335

Как видно форма обеих сигналов практически совпадает, но с адаптера содержащего промежуточные усилители, сигнал имеет в 3 раза большую амплитуду.

Примечание!
Все адаптеры, использующие емкостные датчики искажают форму вторичного напряжения, но при высоком входном сопротивлении и достаточной Ск, вносимое искажение крайне не значительно.

Изготовление

Практически в качестве высоковольтного емкостного датчика рекомендуется использовать конструкцию, которая удовлетворяет следующим требованием:
1. Высокая степень защиты от пробоя
2. Малая подверженность электромагнитным наводкам от соседних ВВ проводов
3. Удобное конструктивное исполнение для быстрого подключения датчика к ВВ проводу

Примеры конструкции ВВ емкостных датчиков:


Жестяная пластинка 20×70 мм, выгибается, так что бы плотно прижиматься к ВВ проводу.


По сути, та же пластина только в изоляции.


ВВ датчик типа “прищепка”.


ВВ датчик аналогичный одной из конструкций Бош (поставляется по цене $7 / шт).

В качестве примера рассмотрим процесс изготовления ВВ датчика на основании выше приведенной конструкции компании Бош.

Для изготовления датчика необходимо:

1. Выше рассмотренная ручка ВВ датчика.

2. Экранированный кабель 1-3 м. Желательно использовать мягкий микрофонный кабель, так как при эксплуатации он намного удобнее жесткого коаксиального кабеля. Волновое сопротивление кабеля 50 или 75 Ом, значения не имеет, так как все исследуемые сигналы находятся в области низких частот.

3. Разъемы для подключения датчика к осциллографу или адаптеру зажигания BNC-FJ / BNCP / FC-022 Переходник гнездо F / BNC под F-ку (разъем один и тот же только у разных производителей / продавцов он по-разному называется).

BNC-M / FC-001 / RG58 / F разъем

Примечание!
При покупке F разъема и кабеля обращайте внимание на соответствие диаметра кабеля к диметру разъема для накрутки на кабель, иначе либо придется срезать часть изоляции кабеля для уменьшения его диаметра, либо наматывать ленту на кабель для увеличения его диаметра.
4. Сальник / гермоввод / кабельный ввод PG-7 с дюймовой резьбой

5. Емкостная пластина “пятачок” диаметром 9-10 мм

“Пятачок” возможно либо вырезать из жести, либо использовать специальный пробойник (лучше всего использовать пробойник на 8 мм, после развальцовки получится “пятачок” диаметром чуть больше 9 мм):

Также в качестве “пяточка” возможно, использовать подходящие по диаметру канцелярские кнопки.

6. Компенсационная емкость – не полярный (лучше керамический) конденсатор номиналом от 2.2 нФ до 10 нФ на напряжение 50 Вольт (если использовать конденсатор на 1 КВ то в случае пробоя ВВ провода он все равно сгорит). Возможно использовать как выводные конденсаторы так и планарные в корпусе 1206 или 0805.

Порядок изготовления:

1. Удалить изоляцию с экранированного кабеля до оплетки, на участке 12-13 мм. Часть оплетки под снятой изоляцией вывернуть наружу и равномерно расположить вдоль кабеля. С сигнального провода снять изоляцию на участке 10-11 мм и залудить его.

2. Накрутить на кабель F разъем, так что бы он плотно держался на кабеле и хорошо контактировал с частью вывернутой оплетки. При этом сигнальный провод должен выступать на достаточную длину из F разъема для надежного контакта с центральным стержнем разъема BNC-FJ.

3. Накрутить разъем BNC-FJ на F разъем. После чего проверить наличие контакта (прозвонить тестером) между сигнальным проводом и центральным стержнем разъема BNC-FJ, между оплеткой кабеля и экраном разъема BNC-FJ и отсутствие контакта между сигнальным проводом и оплеткой кабеля.

4. Если есть сальник PG-7 то предварительно надеть его на кабель открутив с него гайку.

5. Удалить изоляцию и оплетку с противоположного конца кабеля, на участке 3-5 мм. С сигнального провода снять изоляцию на участке 2-3 мм. Припаять к залуженному сигнальному проводу емкостную пластину.

При необходимости припаять компенсационную емкость между сигнальным проводом и оплеткой.

6. Обмотать участок сигнального провода и припаеную компенсационную емкость изолентой, так что бы емкостная пластина не болталась и была поджата краем изоленты. После чего емкостную пластину обильно смазывать солидолом.

Солидол “улучшает” диэлектрическую проницаемость и устраняет скачки области горения.

На графике красного цвета изображен сигнал, полученный с ВВ датчика (Ск = 3.3 нФ) без солидола. На графике синего цвета изображен сигнал, полученный с ВВ датчика (Ск = 3.3 нФ) с использованием солидола. Без использования солидола область горения иногда “подскакивает” на 20-30%.

7. Надеть ручку ВВ датчика так, что бы емкостная пластина упиралась в дно колпачка датчика. После чего зажать кабель либо с помощью сальника PG-7 либо закрепить изолентой (при этом с датчиком нужно обращаться крайне осторожно, что бы случайно не вырвать кабель из ручки датчика).

Читайте так же:
Как активировать аварийный выключатель

В результате должен получится высоковольтный емкостной датчик, который возможно непосредственно подключать к одному из аналоговых (с наличием Ск) или к логическому (без Ск) входов осциллографа.

Безопасная работа в высоковольтных установках (Часть 3)

В предыдущих двух статьях (часть 1 и часть 2) мы подробно рассматривали вопросы безопасности в установках высокого напряжения. Оперирование разъединителями, различные виды блокировок и блокирующие устройства безусловно являются одними из основных средств для обеспечения безопасности при производстве ремонтных работ в электроустановках. Сегодня мы рассмотрим еще одно устройство, которое призвано стать частью системы безопасности в электроустановках высокого напряжения.

Речь пойдет о комплекте индикации напряжения или сокращенно КИН. Устройство сигнализирует о наличии напряжения на шинах ячеек распределительных устройств (КРУ, КРУН, КСО). Напомним, что максимально допустимое расстояние, на которое можно приближаться к токоведущим шинам установок напряжением 1-35 кВ, является 0,6 м. Информация о минимально допустимых расстояниях до токоведущих частей электроустановок содержится в межотраслевых правилах по охране труда в таблице 1.1.

Комплект индикации напряжения автономен в своей работе, то есть он не требует дополнительного источника. Его питание осуществляется за счет применения емкостного делителя в конструкции опорного изолятора. Суть работы емкостного делителя заключается в следующем: если между фазным проводом линии 10 кВ и «землей» включить несколько последовательно соединенных конденсаторов, то напряжение линии относительно земли распределится между конденсаторами обратно пропорционально их емкости. Если все конденсаторы будут обладать одинаковой емкостью, то напряжение распределится между ними поровну. Если номинальные емкости конденсаторов будут отличаться, то на конденсаторы с меньшими емкостями будет приходиться большее напряжение, а на конденсаторы с большей емкостью — меньшее напряжение.

Опорные изоляторы с емкостными делителями в распределительном устройстве устанавливаются как обычные опорные изоляторы, однако монтажная поверхность обязательно должна быть заземлена. Следует отметить, что порог срабатывания опорных изоляторов с емкостными делителями напряжения OptiIsol равен 800 В.

Комплект индикации напряжения может не только сообщать о наличии напряжения на шинах ячеек КРУ и КСО, но и помогать при проведении фазировки — технологическиой операции, при которой определяется порядок чередования и одноименность фаз.

В случае неправильного подключения фаз лампочки устройства будут загораться. Вывод о том, какие фазы подключены неправильно можно сделать из приведенной ниже таблице.

Почему так происходит, рассмотрим на примере. В электроэнергетике принято следующее цветовое обозначение фазных проводников в электрических сетях переменного тока: фаза А — желтый, фаза В — зеленый, фаза С — красный. На рисунке изображены векторные диаграммы напряжений двух электроустановок. Первая электроустановка имеет прямой порядок чередования фаз (А-В-С), а вторая — обратный (А-С-В).

В этом случае на индикаторе контроля фазировки будут светиться две лампочки (например, средняя и правая), сигнализируя о том, что перепутаны местами фазы «В» и «С». Свечение индикатора обусловено тем, что между фазами «В» и «С» есть разность напряжений.

Для завершения фазировки необходимо поменять местами фазы «В» и «С» местами и убедиться в отсутствии свечения индикаторов контроля фазировки.

Емкостной трансформатор напряжения CPB (35 -750 кВ)

Трансформаторы напряжения CPB имеют высокий коэффициент качества за счет относительно высокой емкости и высокого промежуточного напряжения. Коэффициент качества = Cэкв. х U2 промежут. характеризует устойчивость точностных характеристик трансформатора и его отклик при переходных процессах. Чем выше этот коэффициент, тем лучше точность трансформатора и его параметры при переходных процессах. Трансформаторы предназначены и применяются для работы в самых различных климатических условиях от крайнего севера до пустынь.

Основные преимущества трансформаторов напряжения типа CPB:

Феррорезонанс. Низкая индукция в сочетании с эффективной демпфирующей цепью обеспечивает безопасное и стабильное подавление феррорезонанса

Свойства в переходных процессах. Высокое промежуточное напряжение и большая емкость обеспечивают лучшие свойства в переходных процессах.

Регулировка. Выводы регулировочных обмоток для настройки коэффициента трансформации доступны в герметичной коробке вторичных выводов.

Высокочастотная связь (PLC). Компенсирующий реактор, подключенный на стороне высокого напряжения первичной обмотки трансформатора CPB, позволяет подключать к емкостному делителю аппаратуру высокочастотной связи (при частотах более 400 кГц).

Паразитная емкость. Применение компенсирующего реактора на стороне высокого напряжения основной первичной обмотки обеспечивает снижение паразитной емкости до 200 пФ и менее, что регламентировано стандартами МЭК.

Срок службы. Низкая напряженность электрического поля в емкостных элементах обеспечивает надежную работу трансформатора в течение всего срока службы — более 30 лет. Дополнительной гарантией надежности и стабильности технических характеристик трансформатора при длительной эксплуатации является современное автоматизированное производство емкостных элементов и узлов.

Читайте так же:
Автоматический выключатель фирмы изготовитель

Емкостный тип, соответствует стандартам МЭК .

Алюминиевая фольга/ бумага/ полипропиленовая пленка/ синтетическое масло

Бумага – минеральное масло

Наибольшее рабочее напряжение оборудования

Удельная длинна пути утечки

25 (Большая длинна по запросу)

Коэффициент напряжения (Vf)

Температура окружающей среды

Высота установки над уровнем моря

До 1000 (стандартная). Другая высота по запросу.

Соответствует ГОСТ и МЭК

Конструктивные особенности:

Емкостный делитель напряжения

ЕДН состоит из одного или нескольких емкостных модулей, установленных один поверх другого, каждый из которых содержит необходимое число последовательно соединенных емкостных элементов с масляной изоляцией. Модули полностью заполнены синтетическим маслом и находятся под небольшим избыточным давлением, которое создает расширительная система в виде сильфонов из нержавеющей стали. В конструкции используются кольцевые уплотнительные прокладки.

Конструкция емкостных элементов отвечает требованиям коммерческого учета электроэнергии. Их активная часть выполнена из алюминиевой фольги, в качестве изоляции используется полипропиленовая пленка и электротехническая бумага, пропитанные не содержащим ПХБ синтетическим маслом. Синтетическое масло обладает лучшими диэлектри­ческими свойствами, чем минеральное масло.

Электромагнитный блок (ЭМБ)

Емкостный делитель напряжения и электромагнитный блок соединены между собой при помощи внутренних вводов, что обеспечивает высокую точность измерений.

Электромагнитный блок помещен в герметичный алюминиевый бак, заполненный минеральным маслом. Электромагнитный блок состоит из обмотки изготовленной из медного провода с двухслойной эмалевой изоляцией, намотанного на сердечник, собранный из листов высококачественной электротехнической стали.

Первичная обмотка состоит из основной и нескольких уравнительных обмоток, используемых для настройки коэффициента трансформации. Номинальное промежуточное напряжение составляет примерно 22 / 73 кВ.

Электромагнитный блок включает в себя компенсирующий реактор, последовательно соединенный между делителем напряжения и высоковольтным выводом первичной обмотки и предназначенный для компенсации сдвига фазы, вызванного емкостным делителем напряжения. Настройка индуктивного сопротивления выполняется индивидуально для каждого трансформатора для обеспечения требуемого класса точности.

Что такое делитель напряжения и для чего он используется

Делителем напряжения называется прибор или устройство, которое понижает уровень выходного напряжения относительно входного, пропорционально коэффициенту передачи (он будет всегда ниже нуля). Такое название он получил, потому что представляет собой два и более последовательно соединенных участка цепи.

Работы делителя напряжения

Они бывают линейными и нелинейными. При этом первые представляют собой активное или реактивное сопротивление, в которых коэффициент передачи определяется соотношением из закона Ома. К ярко выраженным нелинейным делителям относят параметрические стабилизаторы напряжения. Давайте разберемся как устроен это прибор и зачем он нужен.

Виды и принцип действия

Сразу стоит отметить, что принцип работы делителя напряжения в общем одинаков, но зависит от элементов, из которых он состоит. Различают три основных вида линейных схем:

  • резистивные;
  • емкостные;
  • индуктивные.

Наиболее распространен делитель на резисторах, из-за своей простоты и легкости расчетов. На его примере и рассмотрим основные сведения об этом устройстве.

У любого делителя напряжения есть Uвходное и Uвыходное, если он состоит из двух резисторов, если резисторов три, то выходных напряжений будет два, и так далее. Можно сделать любое количество ступеней деления.

Резистивный

Uвходное равно напряжению питания, Uвыходное зависит от соотношения резисторов в плечах делителя. Если рассматривать схему на двух резисторах, то верхним, или как его еще называют, гасящим плечом будет R1. Нижним или выходным плечом будет R2.

Допустим у нас Uпитания 10В, сопротивление R1 — 85 Ом, а сопротивление R2 — 15 Ом. Нужно рассчитать Uвыходное.

U=I*R

Так как они соединены последовательно, то:

U1=I*R1

U2=I*R2

Тогда если сложить выражения:

U1+U2=I(R1+R2)

Если выразить отсюда ток, получится:

Расчет силы тока

Подставив предыдущее выражение, имеем следующую формулу:

Расчет напряжений

Посчитаем для нашего примера:

Напряжения на резисторах

Делитель напряжения может быть выполнен и на реактивных сопротивлениях:

  • на конденсаторах (емкостной);
  • на катушках индуктивности (индуктивный).

Индуктивный и емкостной делитель

Тогда расчеты будут аналогичны, но сопротивления рассчитывают по нижеприведенным формулам.

Расчет сопротивления конденсатора

Расчет сопротивления индуктивности

Особенностью и различием этих видов делителей является то, что резистивный делитель может использоваться в цепях переменного и в цепях постоянного тока, а емкостной и индуктивный только в цепях переменного тока, потому что только тогда будет работать их реактивное сопротивление.

Интересно! В некоторых случаях емкостной делитель будет работать в цепях постоянного тока, хорошим примером является использование такого решения во входной цепи компьютерных блоков питания.

Использование реактивного сопротивления обусловлено тем, что при их работе не выделяется такого количества тепла, как при использовании в конструкциях активных сопротивлений (резисторов)

Примеры использования в схеме

Есть масса схем, где используются делители напряжения. Поэтому мы приведем сразу несколько примеров.

Читайте так же:
Детекторный выключатель датчик движения

Схема усилителя

Допустим мы проектируем усилительный каскад, на транзисторе, который работает в классе А. Исходя из его принципа действия, нам нужно задать на базе транзистора такое напряжение смещения (U1), чтобы его рабочая точка была на линейном отрезке ВАХ, при этом чтобы ток через транзистор не был чрезмерным. Допустим нам нужно обеспечить ток базы в 0,1 мА при U1 в 0,6 Вольта.

Тогда нам нужно рассчитать сопротивления в плечах делителя, а это обратный расчет относительно того, что мы привели выше. В первую очередь находят ток через делитель. Чтобы ток нагрузки не сильно влиял на напряжения на его плечах, зададим ток через делитель на порядок выше тока нагрузки в нашем случае 1 мА. Uпитания пусть будет 12 Вольт.

Тогда общее сопротивление делителя равняется:

Соответственное верхнее плече погасит

Но это еще не весь расчет. Для полного расчета делителя нужно определить и мощность резисторов, чтобы они не сгорели. При токе 1 мА на R1 выделится мощность:

Здесь она ничтожно мала, но представьте какой мощности нужны были бы резисторы, если бы ток делителя составлял 100 мА или 1 А?

Для первого случая:

Для второго случая:

Что уже немалые для электроники цифры, в том числе и для использования в усилителях. Это не эффективно, поэтому в настоящее время используют импульсные схемы, хотя и линейные продолжают использоваться либо в любительских конструкциях, либо в специфичном оборудовании с особыми требованиями.

Второй пример – это делитель для формирования Uопорного для регулируемого стабилитрона TL431. Они применяются в большинстве недорогих блоков питания и зарядных устройств для мобильных телефонов. Схема подключения и расчетные формулы вы видите ниже. С помощью двух резисторов здесь создается точка с Uопорным в 2.5 вольта.

TL431

Еще один пример — это подключение всевозможных датчиков к микроконтроллерам. Рассмотрим несколько схем подключения датчиков к аналоговому входу популярного микроконтроллера AVR, на примере семейства плат Arduino.

Датчики Ардуино

В измерительных приборах есть разные пределы измерения. Такая функция реализуется также с помощью группы резисторов.

Делитель в измерителе

Но на этом область применения делителей напряжения не заканчивается. Именно таким образом гасятся лишние вольты при ограничении тока через светодиод, также распределяется напряжение на лампочках в гирлянде, и также вы можете запитать маломощную нагрузку.

Нелинейные делители

Мы упомянули, что к нелинейным делителям относится параметрический стабилизатор. В простейшем виде он состоит из резистора и стабилитрона. У стабилитрона условное обозначение на схеме похоже на обычный полупроводниковый диод. Разница лишь в наличии дополнительной черты на катоде.

Расчет происходит, отталкиваясь от Uстабилизации стабилитрона. Тогда если у нас есть стабилитрон на 3.3 вольта, а Uпитания равно 10 вольт, то ток стабилизации берут из даташита на стабилитрон. Например, пусть он будет равен 20 мА (0.02 А), а ток нагрузки 10 мА (0.01 А).

Разберемся как работает такой стабилизатор. Стабилитрон включается в цепь в обратном включении, то есть если Uвыходное ниже Uстабилизации – ток через него не протекает. Когда Uпитания повышается до Uстабилизации, происходит лавинный или туннельный пробой PN-перехода и через него начинает протекать ток, который называется током стабилизации. Он ограничен резистором R1, на котором гасится разница между Uвходным и Uстабилизации. При превышении максимального тока стабилизации происходит тепловой пробой и стабилитрон сгорает.

ВАХ

Кстати иногда можно реализовать стабилизатор на диодах. Напряжение стабилизации тогда будет равно прямому падению диодов или сумме падений цепи диодов. Ток задаете подходящий под номинал диодов и под нужды вашей схемы. Тем не менее такое решение используется крайне редко. Но такое устройство на диодах лучше назвать ограничителем, а не стабилизатором. И вариант такой же схемы для цепей переменного тока. Так вы ограничите амплитуду переменного сигнала на уровне прямого падения — 0,7В.

Диоды

Вот мы и разобрались что это такое делитель напряжения и для чего он нужен. Примеров, где применяется любой из вариантов рассмотренных схем можно привести еще больше, даже потенциометр в сущности является делителем с плавной регулировкой коэффициента передачи, и часто используется в паре с постоянным резистором. В любом случае принцип действия, подбора и расчетов элементов остается неизменным.

Напоследок рекомендуем посмотреть видео, на котором более подробно рассматривается, как работает данный элемент и из чего состоит:

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector