Виктор Егель

Страница 3 из 612345...Последняя »

Действующее значение синусоидального переменного напряжения – тока

Действующее значение синусоидального
переменного напряжения – тока.



style="display:inline-block;width:728px;height:90px"
data-ad-client="ca-pub-5076466341839286"
data-ad-slot="1404500382">


♦Переменный электрический ток в нашей бытовой электросети представляет собой синусоиду, как на рисунке 1.

Напряжение меняет свою величину от 0 до + Umax и от 0 до — Umax .  Полный цикл этих изменений называется периодом.
Период измеряется в секундах и обозначается буквой   Т.
Количество периодов переменного тока за 1 секунду, есть частота  f.
Частота переменного тока f измеряется в герцах .

f = 1 / T.

Например.
Частота в нашей электрической сети 50 Гц.  Период этих колебаний будет равен:

T = 1 / f = 1 / 50 = 0,02 сек.

Наибольшее значение изменяющегося переменного напряжения – тока называется амплитудным значением или амплитудой.

Umax = Ua и Imax = Ia

За один период напряжение принимает эти значения два раза: + Ua  и  — Ua .

♦ Если подключить в цепь переменного напряжения какую-нибудь активную нагрузку, например паяльник, в цепи потечет переменный электрический ток, так же принимающий значения +Ia и — Ia, и повторяющий форму синусоиды.
На нагрузке выделяется электрическая мощность в виде тепла. Неважно какой ток течет в цепи — переменный или постоянный. Выделение тепла не зависит от направления тока в цепи.
Выделенное тепло будет равно той энергии, которую затрачивает электрический ток при прохождении по сопротивлению нагрузки.
Введено понятие действующего значения переменного напряжения Uд и тока Iд.

Действующее значение переменного тока — это такое значение величины постоянного тока, который проходя по сопротивлению нагрузки за тот же промежуток времени, выделит такое же количество тепла, что и переменный ток.

♦ Переменный ток оказывает такое же тепловое действие, как и постоянный ток, если амплитуда синусоидального переменного тока превышает величину постоянного тока в 1,41 раз.
Следовательно действующее (или эффективное) значение переменного тока будет равно:

Iд = Ia / 1,41 = 0,707 Ia. – действующее значение переменного тока

Uд = Ua / 1,41 = 0,707 Ua — действующее значение переменного напряжения

На все эти теоретические размышления можно посмотреть иначе!

   ♦Имеем синусоиду переменного напряжения длительностью в 1 период как на рисунке 1.
После выпрямительных диодов оно принимает вид как на рисунке 2.

Нижняя половинка синусоиды перевернута вверх, чтобы удобнее было представить процесс преобразования.

    ♦На рисунке приняты обозначения:

Um = Ua = 1 — амплитудное значение величины переменного напряжения. Значение  Ua примем за единицу.

Из формулы приведенной выше Uд = 1 / 1,41 = 0,707 — действующее напряжение равно 0,707 от амплитудного значения        Ua = 1.
Заштрихованная часть синусоиды обозначает затраченную на нагревание паяльника электрическую энергию. В промежутках между половинками синусоид ток по цепи не протекает, а следовательно и не выделяется электрическая мощность.
♦Проведем линию, обозначающую Uд = 0,707.
Она отсекает верхнюю часть половинок синусоид.
Если эти отсеченные вершинки синусоиды уложить в провалы между полупериодами, получится полностью заполненная площадь соответствующая значениям постоянного напряжения U и тока I.
Получается, что мощность синусоидального переменного тока с амплитудными значениями Ua и Ia равна мощности действующего значения Uд и Iд переменного тока и равна мощности постоянного тока со значениями U и I.
Одна и та же электрическая мощность, выраженная в трех видах.

P = Ua х Ia = Uд х Iд = U х I

♦ Электрические приборы для измерения переменного напряжения и тока отградуированы на отображение действующих значений Uд и Iд.
В нашей бытовой электросети действующее, эффективное, напряжение переменного тока Uд равно 220 вольт.
Максимальное, амплитудное значение напряжения в сети равно:
Um = Ua = Uд х 1,41 = 220 х 1,41 = 310,2 вольт.

Процесс поэтапного преобразования переменного напряжения в пульсирующее напряжение, а затем в постоянное напряжение, наблюдается в схемах выпрямителей.



style="display:inline-block;width:728px;height:90px"
data-ad-client="ca-pub-5076466341839286"
data-ad-slot="1404500382">

Полупроводниковые диоды

 Полупроводниковые диоды



style="display:inline-block;width:468px;height:60px"
data-ad-client="ca-pub-5076466341839286"
data-ad-slot="6963635986">


♥ Полупроводники занимают промежуточное место между проводниками и диэлектриками. Наиболее широкое применение в полупроводниковой технике получили такие материалы, как германий, кремний, селен.
♥ У полупроводников электроны наружных атомных оболочек сильно связаны с ядром атома. Чтобы оторвать эти электроны от ядра нужно сообщить им извне определенную энергию. Под действием электрического поля они перемещаются в полупроводнике, создавая в нем электрический ток.
Электрическое сопротивление полупроводника зависит от температуры, освещенности, действия магнитного поля, инфракрасного излучения и др.
♥ Полупроводниковый прибор состоит из соединенных между собой полупроводниковых кристаллов с проводимостью p — n. В месте соприкосновения этих полупроводников образуется запорный слой, который может проводить электрический ток только в одном направлении.
♥ Полупроводниковые диоды представляют собой кристаллы полупроводника, имеющие электронную и дырочную проводимости. Вентильные свойства такого кристалла определяются возникновением запорного слоя. Запорный слой называется p — n переходом.
♥ Диоды, в основном, изготовляются из кристаллов кремния, германия. Кремниевые диоды выдерживают более высокие температуры и напряжения чем германиевые.
Полупроводниковый диод является основой различных электрических приборов.
♥ Наиболее часто встречающиеся электронные приборы, использующие полупроводниковый эффект, представлены ниже.

— Вентиль – пропускает электрический ток в одном направлении и не пропускает в другом. Применяется в выпрямителях для получения постоянного тока из переменного тока.

 

— Варикап – используется запорный полупроводниковый слой в качестве электрической емкости (изменяя обратное напряжение можно менять емкость в пределах 1 – 500 пФ).
Применяется в качестве электронного переменного конденсатора в колебательных контурах радиоприемников.

 

 — Стабилитрон — используется явление обратимого, электрического пробоя запорного слоя. При подаче на переход запирающего напряжения , больше определенной величины, приводит к резкому возрастанию обратного тока диода, пробою.
Применяется в устройствах стабилизации постоянного напряжения от 1 до 200 вольт.

 — Фотодиод – под действием света меняет величину сопротивления p-n перехода).
Применяется в качестве датчика электромагнитного излучения. Диапазон работы от инфракрасного до ультрафиолетового света.

 


— Светодиод — при прохождении через диод прямого тока, излучает свет от инфракрасного до ультрафиолетового.
Применяется в качестве различных индикаторов, (вместо электрических лампочек), в устройствах управления и передачи данных в ИК лучах и др.  В последнее время светодиоды активно используются в качестве экономичных источников электрического освещения.

 — Динистор – неуправляемый переключающий диод. При превышении определенного обратного напряжения переходит в проводящее состояние.
Применяется в различных переключающих устройствах, в генераторах напряжения.
 — Тиристор – управляемый переключающий диод, имеет управляющий электрод. То же, что и динистор, но с помощью управляющего электрода можно менять напряжение переключения тиристора. Имеет два устойчивых состояния. Включается импульсами тока управления, выключается либо подачей обратного напряжения , либо прерыванием тока в открытом состоянии.
Применяется в различных устройствах автоматики, в управляемых выпрямителях.

Кроме того, полупроводниковые свойства кремния и германия используются в других электронных приборах:
СВЧ – диоды, импульсные диоды, туннельные диоды, диоды Шотки, терморезисторы, варисторы, полупроводниковые лазеры и много еще чего.
Но об этом поговорим позже.



style="display:inline-block;width:468px;height:60px"
data-ad-client="ca-pub-5076466341839286"
data-ad-slot="6963635986">

Как проверить тиристор?

    Как проверить тиристор?



style="display:inline-block;width:728px;height:90px"
data-ad-client="ca-pub-5076466341839286"
data-ad-slot="8788166382">


    На своем блоге я поместил рассылку на бесплатные уроки на тему: «Тиристоры. Это очень непросто!».
В этих уроках я, в популярной форме, постарался как можно проще изложить суть работы тиристора: как он устроен, как работает в цепи постоянного и переменного тока. Привел много действующих схем на тиристорах и динисторах.

В этом уроке, по просьбе подписчиков, привожу несколько примеров проверки тиристора на целостность.

Как же проверить тиристор?

Предварительная проверка тиристора  проводится с помощью тестера-омметра или цифрового мультиметра.
Переключатель цифрового мультиметра должен стоять в положении проверки диодов.
С помощью омметра или мультиметра, проверяются переходы тиристора: управляющий электрод – катод и переход анод – катод.
Сопротивление перехода тиристора, управляющий электрод – катод, должно быть в пределах 50 – 500 Ом.
В каждом случае величина этого сопротивления должна быть примерно одинакова при прямом и обратном измерении. Чем больше величина этого сопротивления, тем чувствительнее тиристор.
Другими словами, будет меньше величина тока управляющего электрода, при котором тиристор переходит из закрытого состояния в открытое состояние.
У исправного тиристора величина сопротивления перехода анод – катод, при прямом и обратном измерении, должна быть очень большой, то есть имеет «бесконечную» величину.
Положительный результат этой предварительной проверки, еще ни о чем не говорит.
Если тиристор уже стоял где то в схеме, у него может быть «прогорел» переход анод — катод.  Эту неисправность тиристора мультиметром не определишь.

Основную проверку тиристора нужно проводить, используя дополнительные источники питания. В этом случае полностью проверяется работа тиристора.
Тиристор перейдет в открытое состояние в том случае, если через переход, катод – управляющий электрод, пройдет кратковременный импульс тока, достаточный для открытия тиристора.

Такой ток можно получить двумя способами:
1. Использовать основной источник питания и резистор R, как на рисунке №1.
2. Использовать дополнительный источник управляющего напряжения, как на рисунке №2.

    Рассмотрим схему проверки тиристора на рисунке №1.
Можно изготовить небольшую испытательную плату, на которой разместить провода, индикаторную лампочку и кнопки переключения.

Проведем проверку тиристора при питании схемы постоянным током.

     В качестве нагрузочного сопротивления и наглядного индикатора работы тиристора, применим маломощную электрическую лампочку на соответствующее напряжение.
Величина сопротивления резистора R выбирается из расчета, чтобы ток, протекающий через управляющий электрод – катод, был достаточным для включения тиристора.
Ток управления тиристором пройдет по цепи: плюс (+) – замкнутая кнопка Кн1 – замкнутая кнопка Кн2 – резистор R – управляющий электрод – катод – минус (-).
Ток управления тиристора для КУ202 по справочнику равен 0,1 ампера. В реальности, ток включения тиристора, где то 20 – 50 миллиампер и даже меньше. Возьмем 20 миллиампер, или 0,02 ампера.
Основным источником питания может быть любой выпрямитель, аккумулятор или набор батареек.
Напряжение может быть любым, от 5 до 25 вольт.
Определим сопротивление резистора R.
Возьмем для расчета источник питания U = 12 вольт.
R = U : I = 12 В : 0,02 А = 600 Ом.
Где: U – напряжение источника питания; I – ток в цепи управляющего электрода.

Величина резистора R будет равна 600 Ом.
Если напряжение источника будет, например, 24 Вольта, то соответственно R = 1200 Ом.

    Схема на рисунке №1 работает следующим образом.

В исходном состоянии тиристор закрыт, электрическая лампочка не горит. Схема в таком состоянии может находиться сколько угодно долго. Нажмем кнопку Кн2 и отпустим. По цепи управляющего электрода пойдет импульс тока управления. Тиристор откроется. Лампочка будет гореть, даже если будет оборвана цепь управляющего электрода.
Нажмем и отпустим кнопку Кн1. Цепь тока нагрузки, проходящего через тиристор, оборвется и тиристор закроется. Схема придет в исходное состояние.

Проверим работу тиристора в цепи переменного тока.

     Вместо источника постоянного напряжения U включим переменное напряжение 12 вольт, от какого либо трансформатора (рисунок №2).

В исходном состоянии лампочка гореть не будет.
Нажмем кнопку Кн2. При нажатой кнопке лампочка горит. При отжатой кнопке — тухнет.
При этом лампочка горит «в пол – накала». Это происходит потому, что тиристор пропускает только положительную полуволну переменного напряжения.
Если вместо тиристора будем проверять симистор, например КУ208, то лампочка будет гореть в полный накал. Симистор пропускает обе полуволны переменного напряжения.

Как проверить тиристор от отдельного источника управляющего напряжения?

Вернемся к первой схеме проверки тиристора, от источника постоянного напряжения, но несколько видоизменив ее.

Смотрим рисунок №3.

     В этой схеме ток управляющего электрода подается от отдельного источника. В качестве него можно использовать плоскую батарейку.
При кратковременном нажатии на кнопку Кн2, лампочка так же загорится, как и в случае на рисунке №1. Ток управляющего электрода должен быть не менее 15 – 20 миллиампер. Запирается тиристор, так же, нажатием кнопки Кн1.
Так проверяются «не запираемые» тиристоры (КУ201, КУ202, КУ208 и др.).

Запираемый тиристор
, например КУ204, отпирается положительным полюсом на управляющем электроде и минусом на катоде. Запирается, отрицательным напряжением на управляющем электроде и положительном на катоде.
Менять полюсовку управляющего напряжения можно с помощью переключателя П.
Нужно обратить внимание на то, что «запирающий ток» тиристора, почти в два раза больше отпирающего. Если вдруг тиристор КУ204 не будет запираться, нужно уменьшить величину сопротивления резистора R до 50 Ом.


style="display:inline-block;width:728px;height:90px"
data-ad-client="ca-pub-5076466341839286"
data-ad-slot="8788166382">

Устройство тиристора. Тиристорный регулятор

Устройство тиристора. Тиристорный регулятор.

 


 Представляю вам свою очередную рассылку на тему: 

Тиристоры ? Это очень непросто!

   Рассылка состоит из 5 уроков:

1. Урок №1   —  «Что такое тиристор и динистор»

2. Урок №2   —  «Динистор и тиристор в цепях постоянного тока»

3. Урок №3   —   "Тиристор в цепи переменного тока. Фазовый метод"

4. Урок №4   —  «Тиристор в цепи переменного тока. Импульсно — фазовый метод»

5. Урок №5   — «Тиристорный регулятор в зарядном устройстве»

    В этих уроках,  в простой и удобной форме,  излагаются основные сведения по полупроводниковым приборам:  динисторам и тиристорам.

    Что такое динистор и тиристор, выды тиристоров и их вольт — амперные характеристики, работа динисторов и тиристоров в цепях постоянного и переменного тока, транзисторные аналоги динистора и тиристора.

    А так же: способы управления электрической мощностью переменного тока, фазовый и импульсно-фазовый методы.

    Каждый теоретический материал подтверждается практическими примерами.
Приводятся действующие схемы: релаксационного генератора и фиксированной кнопки, реализованных на динисторе и его транзисторном аналоге; схема защиты от короткого замыкания в стабилизаторе напряжения и многое другое.

     Особенно интересна для автолюбителей схема зарядного устройства для аккумулятора на 12 вольт на тиристорах.
Приводятся эпюры формы напряжения в рабочих точках  действующих устройств управления переменным напряжением при фазовом и импульсно-фазовом методах.

    Чтобы получить эти бесплатные уроки подпишитесь на рассылку, заполните форму подписки и нажмите кнопку «Подписаться».

Ваш e-mail: *
Ваше имя: *

 Через некоторое время вы уже сможете начать изучение уроков.

 

Диоды выпрямительные

Диоды выпрямительные.

    ♥ Работа полупроводниковых выпрямительных диодов основана на свойстве p – n перехода пропускать ток только в одном направлении. Выпрямительные диоды в основном изготавливаются на основе минералов германия и кремния.
Полупроводниковый диод нелинейный элемент.
     ♥ Он имеет две ветви на вольтамперной характеристике — работа диода при прохождении электрического тока через диод в прямом и обратном направлении.

      ♥ первая ветвь – это работа диода в прямом направлении.

  Напряжение Uпр изменяется от 0 до 1,5 вольта.
На этой ветви выделяются три участка:
     1) при возрастании напряжения Uпр (точки 0 — 1) ток изменяется незначительно (почти линейный участок).
     2) нелинейный участок (точки 1 — 2) рабочий участок, используется для выпрямления тока, а так же в устройствах для преобразования частот.
     3) при незначительном увеличении напряжения Uпр (точки 2-3) ток диода резко увеличивается.
Это явление используется в схемах стабилизации тока – напряжения.

       ♥ вторая ветвь — работа диода в «запертом» состоянии.

     На диод подано обратное напряжение Uобр. Под действием обратного напряжения возникает барьерный (запорный) слой, толщиной около 10 (-4) мм., не пропускающий электрический ток. Обратный ток диода Iобр очень мал.
      При превышении максимально допустимого рабочего напряжения, обратный ток диода увеличивается. Начинается обратимый электрический пробой, p — n переход начинает постепенно разогреваться.
Если в этот момент уменьшить обратное напряжение, обратный ток уменьшится до допустимой величины и пробоя не произойдет.
    При превышении температуры диода свыше допустимой величины ( для германия +75 град., для кремния +150 град.), наступает необратимый тепловой пробой. Диод выходит из строя.

Основные электрические параметры, характеризующие полупроводниковый диод.

    ♥ Напряжение и ток в прямом направлении:

    Uпр — постоянное прямое напряжение, обусловленное постоянным прямым током Inp.
У диодов одинаковой мощности, при одном и том же максимальном прямом токе Iпр, через германиевый и кремниевый диоды, падение напряжения на p – n переходе:
     - для германия Uпр = 0,3 – 0,7 вольта,
     - для кремния Uпр = 1,0 – 1,5 вольта.
     Inp - средний прямой ток – среднее за период значение прямого тока.

     Допустимый прямой ток уменьшается с увеличением температуры и частоты следования тока.
В мощных диодах прямой ток может достигать 100 ампер и более.
     Электрическая мощность рассеиваемая на кремниевом диоде в режиме максимального прямого тока, в 1,5 – 2,0 раза выше, чем на германиевом.
     Чтобы не превысить максимально допустимую рабочую температуру диода, при которой может произойти тепловой пробой, диод ставят на радиатор.
     В выпрямительных устройствах на низке напряжения и большие токи выгоднее применять германиевые диоды.

    ♥ Напряжение и ток в обратном направлении.

    Uобр — максимально допустимое постоянное обратное напряжение — это напряжение, в течение длительного времени выдерживаемое диодом без опасного теплового пробоя.
     Максимальное обратное напряжение Uобр, в зависимости от типа диода, может быть величиной:
     - у германиевого диода,  до 100 – 400 вольт;
     - у кремниевого диода,  до 1000 – 1500 вольт.
    Iобр — Обратный ток через диод, при максимальном обратном напряжении, очень мал и составляет для германия около 1 милиампера, для кремния около 1 микроампера.

    ♥ Рабочая частота.
    fmax — Максимально допустимая частота — наибольшая частота подводимого напряжения, при которых обеспечивается надежная работа диода.
     Рабочая частота выпрямительных диодов обычно не превышает 1 килогерца.
В мощных преобразователях частоты, применяются специальные диоды на рабочие частоты до 100 килогерц.

Рекомендуется использовать диоды при рабочих напряжениях и токах не выше 80% от их рабочих значений, указанных в инструкции к применению.

Выпрямитель для зарядки аккумулятора

Выпрямитель для зарядки аккумулятора


   Каждый автолюбитель мечтает иметь в своем распоряжении выпрямитель для зарядки аккумулятора. Без сомнения, это очень нужная и удобная вещь. Попробуем рассчитать и изготовить выпрямитель для зарядки аккумулятора на 12 вольт.
     Обычный аккумулятор для легковой автомашины имеет параметры:

  • напряжение в обычном состоянии 12 вольт;
  • емкость аккумулятора 35 — 60 ампер часов.

Соответственно ток заряда составляет 0,1 от емкости аккумулятора, или 3,5 — 6 ампер.
    Схема выпрямителя для зарядки аккумулятора изображена на рисунке.

     Прежде всего нужно определить параметры выпрямительного устройства.
     Вторичная обмотка выпрямителя для зарядки аккумулятора должна быть рассчитана на напряжение:  
U2 = Uак + Uo + Uд
    где:

 — U2 — напряжение на вторичной обмотке в вольтах;
 — Uак — напряжение аккумулятора равно 12 вольт;
 — Uo — падение напряжения на обмотках под нагрузкой равно около 1,5 вольт;
 — Uд — падение напряжения на диодах под нагрузкой равно около 2 вольт.

Всего напряжение:   U2 = 12,0 + 1,5 + 2,0 = 15,5 вольт.

Примем с запасом на колебание напряжения в сети:  U2 = 17 вольт.

Ток заряда аккумулятора примем I2 = 5 ампер.

Максимальная мощность во вторичной цепи составит:
P2 = I2 х U2 = 5 ампер х 17 вольт = 85 ватт.
     Мощность трансформатора в первичной цепи (мощность, которая будет потребляться от сети) с учетом КПД трансформатора, составит:
 P1 = P2 / η = 85 / 0,9 = 94 ватт.      где:
 — Р1 — мощность в первичной цепи;
 — Р2 — мощность во вторичной цепи;
 -η = 0,9 — коэффициент полезного действия трансформатора, КПД.

Примем Р1 = 100 ватт.

    Рассчитаем стальной сердечник Ш — образного магнитопровода, от площади поперечного сечения которого зависит передаваемая мощность.
    S = 1,2√ P где:
 — S площадь сечения сердечника в см.кв.;
 — Р = 100 ватт мощность первичной цепи трансформатора.
S = 1,2√ P = 1,2 х √100 = 1,2 х 10 = 12 см.кв.
 Сечение центрального стрежня, на котором будет располагаться каркас с обмоткой   S = 12 см.кв.

Определим количество витков, приходящихся на 1 один вольт, в первичной и вторичной обмотках, по формуле:
n = 50 / S = 50 / 12 = 4,17 витка.

 Возьмем n = 4,2 витка на 1 вольт.

    Тогда количество витков в первичной обмотке будет:
 n1 = U1 · n = 220 вольт · 4,2 = 924 витка.

    Количество витков во вторичной обмотке:
n2 = U2 · n = 17 вольт · 4,2 = 71,4 витка.

Возьмем 72 витка.

    Определим ток в первичной обмотке:
I1 = P1 / U1 = 100 ватт / 220 вольт = 0,45 ампер.

  Ток во вторичной обмотке:
I2 = P2 / U2 = 85 / 17 = 5 ампер.

    Диаметр провода определим по формуле:
d = 0,8 √I.

     Диаметр провода в первичной обмотке:
d1=0,8 √I1 = 0,8 √ 0,45 = 0,8 · 0,67 = 0,54 мм.

    Диаметр провода во вторичной обмотке:
d2 = 0,8√ I2 = 0,8  5 = 0,8 · 2,25 = 1,8 мм.

    Провод вторичной обмотки может быть как с эмалевой, так и с хлопчатобумажной изоляцией.
Сначала на каркас наматывается первичная обмотка. Затем два слоя лакоткани или миткалевой ленты. Затем наматывается вторичная обмотка.
 Пример намотки каркаса трансформатора можно посмотреть в статье: «Как намотать трансформатор на Ш — образном сердечнике»

Вторичная обмотка наматывается с отводами.
Первый отвод делается от 52 витка, затем от 56 витка, от 61, от 66 и последний 72 виток.

    Вывод делается петелькой, не разрезая провода. затем с петельки счищается изоляция и к ней припаивается отводящий провод.

Регулировка зарядного тока выпрямителя производится ступенчато, переключением отводов от вторичной обмотки. Выбирается переключатель с мощными контактами. 

    Если такого переключателя нет, то можно применить два тумблера на три положения рассчитанных на ток до 10 ампер (продаются в авто-магазине).
 Переключая их, можно последовательно выдавать на выход выпрямителя, напряжение 12 — 17 вольт.

Положение тумблеров на выходные напряжения 12 — 13 — 14,5 — 16 — 17 вольт.

    Диоды должны быть рассчитаны, с запасом, на ток 10 ампер и стоять каждый на отдельном радиаторе, а все радиаторы изолированы друг от друга.

    Радиатор может быть один, а диоды установлены на нем через изолированные прокладки.

    Площадь радиатора на один диод около 20 см.кв., если один радиатор, то его площадь 80 — 100 см.кв.
Зарядный ток выпрямителя можно контролировать встроенным амперметром на ток до 5 -8 ампер.

    Можно использовать данный трансформатор, как понижающий, для питания аварийной лампы на 12 вольт от отвода 52 витка. (смотрите схему).
     Если нужно питать лампочку на 24 или на 36 вольт, то делается дополнительная обмотка, из расчета на каждый 1 вольт 4,2 витка.

    Эта дополнительная обмотка включается последовательно с основной (смотреть верхнюю схему). Нужно только сфазировать основную и дополнительную обмотки (начало — конец), чтобы общее напряжение сложилось. Между точками: (0 – 1) — 12 вольт; (0 -2) — 24 вольта; между (0 – 3) — 36 вольт.
     Например. Для общего напряжения в 24 вольта нужно к основной обмотке добавить 28 витков, а для общего напряжения 36 вольт, еще 48 витков провода диаметром 1,0 миллиметр.

 

Возможный вариант внешнего вида корпуса выпрямителя для зарядки аккумулятора, изображен на рисунке.

 Далее посмотрите новую статью:  «Зарядное устройство на тиристорах для зарядки аккумулятора».
 


Электрический щиток для гаража

Электрический щиток для гаража или домашней мастерской.


  В моем гараже установлен электрический щиток для включения – выключения входящей сети и электрических нагрузок. Вхема включения и внешний вид щитка хорошо просматриваются на рисунке.

    Двух полюсным разъединителем Р1 можно полностью выключать входящую электрическую сеть и работать на самом щитке и на его шинах, по включению – выключению проводов.
Это очень удобно т.к. все провода и шины электрического щитка оказываются обесточены. При этом в розетке, на панели электрического щитка, остается напряжение для питания аварийного освещения. 

    Все детали электрического щитка установлены на панели из эбонита, текстолита или другого изоляционного материала (можно из сухой доски пропитанной олифой и покрашенной краской).

    Размер панели электрического щитка зависит от размеров найденных деталей. У меня уместилось в размер 20 х 40 сантиметров. 

    Р1 — двухполюсный разъединитель с аварийной защитой на 50 ампер. Он служит для полного отключения от сети (фазы и нуля) при монтаже или ремонте электрической проводки.

   Р2 и Р3 двухполюсные разъединители с аварийной защитой на 25 ампер, служат для отключения нагрузок.

   Так как кабели, отходящие от разъединителей, грубые и выполнены толстым проводом, пришлось ввести дополнительные переходные клеммы.

   Посередине панели электрического щитка, на изоляционной прокладке, расположены две алюминиевые или медные шины — фаза и ноль.

    Розетка включена через предохранитель Пр. на 5 ампер, напрямую к сети до разъединителя Р1.
На шинах и клеммниках все соединения выполнены на болтах и гайках.

Как изготовить трансформатор на П — образном сердечнике

 Как изготовить трансформатор на П — образном сердечнике




Данная статья является продолжением статей:

«Как рассчитать трансформатор 220/36 вольт»;
«Как изготовить каркас для Ш – образного сердечника»;
 "Как намотать трансформатор на Ш-образном сердечнике".

   Маломощные, однофазные силовые трансформаторы (до 100 ватт), обычно изготавливают трех видов: – Ш – образные, П – образные и намотанные на тороиде.
Тороидальные трансформаторы изготавливают очень редко, хотя они и являются самыми эффективными.
  У тороидальных трансформаторов наименьшие поля рассеивания, наименьшие потери в сердечнике, высокий КПД и т.д.  Однако изготовление их очень хлопотно – все работы по намотке провода проводятся вручную.
    Наиболее распространенные виды трансформаторов изготавливаются на Ш –образном и П – образном сердечниках.
    Как изготовить силовой трансформатор на Ш – образном сердечнике смотрите в статье «Как намотать трансформатор на Ш-образном сердечнике?».
 Силовой трансформатор на П — образном сердечнике немного отличается от Ш — образного трансформатора:

  • магнитопровод имеет П-образные стальные пластины и пластину перекрытия или сердечник напоминающий по форме букву О, намотанный из стальной ленты и разрезанный пополам;
  • имеет, как правило, два симметрично расположенных каркаса с обмотками первичной и вторичной;
  • конструкции каркаса с расположенными на нем обмотками одинаковы .

   Силовые трансформаторы на старых ламповых телевизорах все были изготовлены такой конструкции и на мой взгляд, их проще изготовить, чем Ш — образный трансформатор.

   Особенностью работы любого трансформатора является процесс преобразования электрической энергии переменного тока в переменное магнитное поле и наоборот. Поочередный обмен электрической и магнитной энергией происходит между катушками первичной и вторичной обмоток и сердечником магнитопровода.    Пространство между витками обмоток и обмотками, обладает очень малой магнитной проницаемостью и большим магнитным сопротивлением, а потому почти весь магнитный поток сосредоточен в магнитопроводе. Стальной магнитопровод обладает в тысячи раз меньшим магнитным сопротивлением, чем воздух и окружающая среда.
  Чтобы передать электрическую энергию из первичной обмотки трансформатора во вторичную обмотку с наименьшими потерями, необходимо соблюдать следующие условия:

  • расстояние между витками в обмотке и между обмотками должно быть минимально;
  • средняя длина магнитно-силовой линии в магнитопроводе должна быть наименьшей;
  • возможно большая поверхность магнитопровода должна быть охвачена витками обмоток;
  • витки первичной и вторичной обмоток рекомендуется перемежать между собой.

   Не рекомендуется разносить первичную и вторичную обмотки на каркасе, а тем более по разные стороны сердечника. Чем больше разнесены обмотки друг от друга на сердечнике магнитопровода, тем больше потери магнитной энергии на магнитном сопротивлении магнитопровода.
    Все эти условия удачно сочетаются и в трансформаторе с П – образным сердечником.
Расчет П – образного трансформатора ничем не отличается от расчета Ш – образного.

    Приведенный расчет трансформатора в статье «Как рассчитать трансформатор 220/36 вольт», полностью подходит и для нашего случая.

   Попробуем изготовить этот трансформатор на магнитопроводе с П – образным сердечником.

  Общее количество витков обмоток, диаметр провода, поперечное сечение магнитопровода — идентичны.

Параметры трансформатора из статьи:

  •  мощность 75 ватт;
  •  площадь сечения магнитопровода 10 см.кв.;
  •  число витков первичной обмотки 1056 витков;
  •  число витков вторичной обмотки 180 витков;
  •  диаметр провода первичной обмотки 0,5 мм.;
  •  диаметр провода вторичной обмотки 1,1 мм.;
  •  выходное напряжение 36 вольт.

   Рассмотрим схему включения трансформатора и его обмоток.

    Особенность изготовления трансформатора  на П — образном сердечнике  состоит в том, что витки первичной и вторичной обмотки, разделены пополам и наматываются на двух каркасах. На каждом каркасе мотается половина первичной и половина вторичной обмотки. Оба каркаса мотаются совершенно одинаково с отводами на щечках.

  На одном каркасе наматывается ½ первичной обмотки – 528 витков, проводом диаметром 0,5 мм. с обозначением концов а и б.
    Затем наносим слой межобмоточной изоляции и ½ вторичной обмотки – 90 витков, проводом диаметром 1,1 мм. с обозначением концов А и Б.

    На втором каркасе наматываются вторые половины первичной (528 витков, концы а1 и б1) и вторичной (90 витков, концы А1 и Б1) обмоток.
    После сборки трансформатора соединяем концы первичной и вторичной обмоток.
Обратите особое внимание при соединении двух половинок первичной обмотки, они должны быть включены синфазно.

    Собираем простую схему для проверки правильного включения обмоток.
От другого трансформатора на 220 вольт возьмем любое напряжение U равное или меньше 110 вольт и подключим его к одной половинке первичной обмотки (концы а и б). На другом каркасе, на другой половинке первичной обмотки (концы а1 и б1) должно быть такое же напряжение U, как на первом каркасе между а и б.
     Теперь конец обмотки б соединим с концом а1 и измерим напряжение между точками а и б1. Напряжение должно быть равно 2 U.
Если этого не произошло, то разъединим точки б и а1 и соединим, точки б и б1. Измерим напряжение между точками а и а1. Оно должно быть равно 2 U.

К этим точкам обмоток и будет подключаться входное переменное напряжение 220 вольт.

  Разумеется, все переключения проводятся при выключенном питании из сети 220 вольт.

Допустим, последний случай соединения был успешным и напряжение между точками а и а1 удвоилось, т.е. равно 2 U.
    Далее, через предохранитель на 1 ампер, подсоединяем полностью первичную обмотку к сети 220 вольт. Трансформатор должен заработать.

  Вторичное напряжение на концах А — Б и А1 — Б1 должно быть по 18 вольт.
 Две половинки вторичных обмоток так же фазируются.
Общее напряжение, при соединении двух половинок вторичных обмоток.  должно быть 36 вольт.
Подключим нагрузку в виде лампочки на соответствующее, в нашем случае 36 вольт, напряжение. Если все соединения произведены правильно — лампочка загорится.

   Таковы особенности изготовления трансформатора на П — образном сердечнике. 


Двухполупериодная схема выпрямителя

Двухполупериодная схема выпрямителя.



style="display:inline-block;width:468px;height:60px"
data-ad-client="ca-pub-5076466341839286"
data-ad-slot="8969066382">


   Самая простая двух-полупериодная схема выпрямления переменного тока получается из двух однополупериодных схем.  

    Вторичная обмотка трансформатора состоит из двух одинаковых обмоток II и III, каждая из которых выдает нужное переменное напряжение Uвых.
Через диоды проходит только положительная полуволна синусоидального переменного тока.

   Работает поочередно или обмотка II и диод VD1, или обмотка III и диод VD2. Средняя величина тока проходящего через каждую обмотку и диод, в двухполупериодном выпрямителе, равна половине выходного тока выпрямителя. В этом случае обмотки можно мотать проводом с вдвое меньшим сечением и применять диоды с меньшим допустимым током.

   Такие схемы двухполупериодного выпрямления предпочтительны тогда, когда на выходе выпрямителя нужно получить большой ток (5 — 10 ампер и более) при небольших напряжениях (5 – 20 вольт).
    Желательно применять германиевые диоды (на них меньше падение напряжения, чем на кремниевых диодах) они меньше греются. Мощные диоды, при больших токах нагрузки, нужно обязательно ставить на радиатор.
    При таком способе включения, оба диода можно ставить на один радиатор, так как аноды (плюсы) их имеют вывод на корпус, под гайку. Конструктивно это очень удобно. Два диода и радиатор составляют одну конструкцию и ее ставят на одну изолирующую подставку.
    Форма выходного напряжения двухполупериодного выпрямителя представляет собой пульсирующее напряжение: полусинусоиды положительной и, перевернутой вверх, полусинусоиды отрицательной.

   На рисунках приведены варианты таких схем получения, на выходе выпрямителя, выходного напряжения положительной (рис. 1) или отрицательной (рис. 2) полярности относительно корпуса.

   Достоинства такой схемы двухполупериодного выпрямления против одно полупериодной схемы:

— трансформатор работает без токов подмагничивания;

— частота пульсаций на выходе выпрямителя f = 100 герц;

 - коэффициент пульсаций существенно меньше.

Недостатки такой схемы:

  •    - обратное напряжение на каждом диоде превышает выходное напряжение выпрямителя Uвых. в два раза (напряжение обоих обмоток складывается).

   В случае, если нет возможности достать диоды на рассчитываемый ток, можно включать их параллельно по два, а то и по три в каждом плече, как на рисунке 3.


    В этой схеме все диоды можно ставить на один радиатор, без изоляционных прокладок. Резисторы ставятся для того, чтобы уравнять внутренние «тепловые» сопротивления диодов.
    Резисторы должны быть равны между собой и иметь величину соответствующую динамическому сопротивлению диода — от 0,2 до 1 Ом, и мощность 1 ватт и более.
    Недостаток схемы:  – большая потеря мощности на резисторах.

   Разберем на примере применение данных схем.
Пусть нам нужно построить выпрямитель на напряжение 12 вольт и номинальный ток до 15 ампер.

    Рассмотрим сначала схему на рис. 1. Каждая вторичная обмотка трансформатора (обмотки II и III) должна быть рассчитана на переменное напряжение 13 – 14 вольт, с учетом падения напряжения на самой обмотке и самом сопротивлении диода.

Эти обмотки включаются последовательно – конец обмотки II с началом обмотки III. Средняя точка – общий, минусовой вывод. Два диода соединенные анодами вместе – это плюсовой вывод.


    Выходной ток двухполупериодного выпрямителя состоит из двух полуволн. Каждая из полуволн, за один период проходит сначала по одной половинке и диоду, затем по второй и диоду и имеет величину по 15 ампер. После диодов они сливаются вместе и имеют во времени форму пульсирующего напряжения.
    В каждой паре (обмотка и диод) ток, в течении одного периода, половину периода идет, половину периода не идет. Электрическая мощность, проходящая по каждой паре (обмотка — диод) в течение периода, равна половине общей мощности за это время. А следовательно, средний ток через каждую пару (обмотка — диод) равен, как бы, половине общего тока.
    Сечение провода вторичных обмоток и максимально допустимый ток диодов так же подбирается из этого расчета.
    Из этого следует, что в нашем примере сечение провода вторичных обмоток может быть рассчитано на ток в 7,5 ампер, то есть в два раза меньше. Диоды подбираются на ток до 10 ампер (всегда берутся с запасом), а не 7,5 ампер.
    Те же самые рекомендации по сечению провода относятся к схеме на рис. 2 и рис.3.

   Пример на схеме рис.3 относится к случаю, когда у нас нет в наличии диодов рассчитанных на ток 10 ампер, а есть диоды на 5 ампер. В этом случае ставим 4 диода: в «плечо» по два диода в параллель.Через каждый диод будет протекать ток  15 : 4 = 3,75 ампера.
    Определим величину омического сопротивления резисторов R1 – R4. Падение напряжения на диоде, при протекании через него максимального тока, равно около Uд = 1,0 вольта. Его динамическое сопротивление при токе I = 3,75 ампер будет примерно равно:

R = Uд : I = 1,0 : 3,75 = 0,266 Ом.
 Сопротивление каждого из резисторов R1 – R4 должно быть 1 – 2 Uд = 0,26 – 0,5 Ома.R1 – R4 д
При резисторе R = (0,26 — 0,5) Ома падение напряжения на нем будет:
   U = R х I = (0,26 — 0,5) х 3,75 = от 0,975 до 1,875 вольта.
    Электрическая мощность выделяемая на каждом резисторе равна:
   P = I х U = 3,75 (0,95 – 1,875) = от 3,56 до 7,03 ватта.

Такие резисторы изготавливают из толстого высокоомного провода, рассчитанного на ток 3,75 ампер и сильное выделение тепла.

   Это довольно существенная потеря мощности на резисторах.
 Такова расплата за использование не соответствующих току диодов.
     Если же не ставить эти уравнительные резисторы, одни диоды будут работать с перегрузкой и сильно греться (тепловой пробой), другие будут работать с малыми токами.


style="display:inline-block;width:468px;height:60px"
data-ad-client="ca-pub-5076466341839286"
data-ad-slot="8969066382">

Однополупериодные выпрямители

Однополупериодные выпрямители.



   Однополупериодная схема получения постоянного напряжения из переменного – самая простая. Она состоит из трансформатора, выходная обмотка которого рассчитывается на необходимое напряжение и одного выпрямительного диода.
Во вторичной обмотке трансформатора имеем переменное синусоидальное напряжение. После прохождения тока через диод во вторичной обмотке пропускается только положительная полуволна напряжения. Отрицательная полуволна не проходит.
На нагрузочном резисторе R выделяется пульсирующее напряжение как на графике.

Добавим электролитический конденсатор параллельно нагрузке R.

   В период действия положительной полуволны переменного напряжения, конденсатор заряжается до амплитудного значения. В период паузы между положительными полуволнами, конденсатор постепенно разряжается до величины , зависящей от сопротивления нагрузки.

   Чем больше нагрузка (меньше сопротивление R), тем больше величина пульсаций напряжения. Частота пульсаций выходного постоянного напряжения равна f = 50 герц.

Схема однополупериодного выпрямителя применяется очень редко, только в маломощных выпрямителях, или когда высокой пульсацией выходного напряжения можно пренебречь. Трансформатор работает с большим током подмагничивания. КПД выпрямителя небольшой.

   Если к этой схеме однополупериодного выпрямителя  добавить еще один диод и конденсатор, можно получить двух полярный  однополупериодный выпрямитель  с общей точкой. 

    Схема очень удобна тем, что от одной вторичной обмотки можно получить два разно полярных напряжения относительно общей точки.

   Еще один способ применения данной схемы однополупериодного выпрямителя. Это схема — простой удвоитель постоянного напряжения.

   Например, если нам необходимо получить постоянное напряжение 12 вольт, а используемый нами трансформатор имеет обмотку только на 6 вольт. Дополнительную обмотку мотать не хочется. В таком случае, применив удвоитель напряжения, получим 12 вольт.


  Если применить электролитические конденсаторы на 100 – 500 микрофарад, можно при токах до 100 – 150 миллиампер получить довольно малый коэффициент пульсаций.
 Такая схема получения двух полярного напряжения довольно часто применяется.

Страница 3 из 612345...Последняя »