Виктор Егель

Страница 5 из 6« Первая...23456

Самодельный плавкий предохранитель

Самодельный плавкий предохранитель

Если нет под рукой нужного вам предохранителя на определенный ток плавления,  то можно подобрать проволочку подходящего диаметра из меди, стали или свинца.

Значения токов плавления проводников из различных материалов приведены в таблице.

Что такое трансформатор?

 Что такое трансформатор?



Трансформатор – это электромагнитный аппарат, предназначенный для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения при той же частоте.
Действие трансформатора основано на использовании явления электромагнитной индукции.

Переменный электрический ток (ток, который изменяется по величине и по направлению) наводит в первичной катушке переменное магнитное поле. Это переменное магнитное поле, наводит переменное напряжение во вторичной обмотке. Величина напряжения ЭДС зависит от числа витков  в катушке и от скорости изменения магнитного поля.

 Отношение числа витков первичной и вторичной обмоток определяет коэффициент трансформации:
   k = w1 / w2;   где:
w1 — число витков в первичной обмотке;
w2 — число витков во вторичной обмотке.
Если число витков в первичной обмотке больше чем во вторичной — это понижающий трансформатор.
Если число витков в первичной обмотке меньше, чем во вторичной — это повышающий трансформатор.

Один и тот же трансформатор может быть как понижающим, так и повышающим, в зависимости от того на какую обмотку подается переменное напряжение.

Трансформаторы без сердечника или с сердечником из высокочастотного феррита или альсифера — это высокочастотные трансформаторы ( частота выше 100 килогерц).
Трансформаторы с ферромагнитным сердечником (сталь, пермаллой, феррит) – это низкочастотные трансформаторы (частота ниже 100 килогерц).

Высокочастотные трансформаторы используются в устройствах техники электросвязи, радиосвязи и др. Низкочастотные трансформаторы используются в усилительной технике звуковых частот, в телефонной связи.
Особое место трансформаторы со стальным (набор из стальных листов) сердечником занимают в электротехнике.

Развитие электроэнергетики напрямую зависит от мощных, силовых трансформаторов.
Мощности силовых трансформаторов имеют величины от нескольких ватт до сотен тысяч киловатт и выше.

Силовой трансформатор – что же это?

На замкнутый сердечник (магнитопровод), набранный из стальных листов, надевают две или больше, обмоток, одна из которых соединяется с источником переменного тока. Другая (или другие) обмотка соединяется с потребителем электрического тока – нагрузкой.

Переменный ток, проходящий по первичной обмотке, создает в стальном сердечнике магнитный поток, который наводит в каждом витке обмотки – катушки переменное напряжение. Напряжения всех витков складываются в выходное напряжение трансформатора.

 Форма сердечника – магнитопровода, может быть Ш – образной, О – образной и тороидальной, в виде тора. Таким образом в силовом трансформаторе электрическая мощность из первичной обмотки передается во вторичную обмотку через магнитный поток в магнитопроводе.

Потребителей электрической энергии очень много: электрическое освещение, электронагреватели, радио и теле аппаратура, электродвигатели и многое другое. И все эти приборы требуют различные напряжения (переменные и постоянные) и разные мощности.

Проблема эта легко решается с помощью трансформатора. Из бытовой сети с переменным напряжением 220 вольт можно получить переменное напряжение любой величины и , если необходимо, преобразовать его в постоянное напряжение.

Коэффициент полезного действия трансформатора довольно велик, от 0,9 до 0,98 и зависит от потерь в магнитопроводе и от магнитных полей рассеяния.
От величины электрической мощности Р зависит площадь поперечного сечения магнитопровода S.
По значению площади S определяется, при расчетах трансформатора, количество витков w на 1 вольт:

w = 50 / S.

Мощность трансформатора Рс выбирается из требуемой величины нагрузки Рн плюс величина потерь в сердечнике.

При расчете трансформатора с определенной степенью точности можно считать, что мощность нагрузки во вторичной обмотке Pн = Uн * Iн и мощность потребляемая из сети в первичной обмотке Pc = Uc * Ic приблизительно равны. Если  потерями в сердечнике  пренебречь, то получается равенство:

k = Uс / Uн = Iн / Iс.

То есть, выводится правило: токи в обмотках трансформатора обратно пропорциональны их напряжениям, а соответственно и числу их витков.


Как рассчитать кабель для удлинителя

Как рассчитать кабель для удлинителя


   В домашних условиях мы часто применяем переносные удлинители – розетки для временного (как правило остающееся на постоянно) включения бытовых приборов: электронагревателя, кондиционера, утюга  с большими токами потребления.
Кабель для этого удлинителя обычно выбирается по принципу – что попало под  руку, а это  не всегда соответствует необходимым электрическим параметрам.  

В зависимости от диаметра  (или от поперечного сечения провода в мм.кв.)  провод обладает определенным электрическим сопротивлением для прохождения электрического тока.

Чем  больше поперечное сечение проводника , тем меньше его электрическое сопротивление, тем меньше падение напряжения на нем. Соответственно меньше потеря мощности в проводе на его нагрев.

Проведем сравнительный анализ  потери мощности  на нагрев  в проводе в  зависимости от его поперечного  сечения. Возьмем наиболее распространенные в быту кабели с паперечным сечением: 0,75;  1,5;  2,5 мм.кв. для двух удлинителей с длиной  кабеля:  L = 5 м. и L = 10м. 

Возьмем для примера нагрузку в виде стандартного электронагревателя с электрическими параметрами: 
— напряжение питания
 U = 220 Вольт;
— мощность электронагревателя
   Р = 2,2 КВт = 2200 Вт;
— ток потребления  I = P/ U = 2200 Вт / 220 В = 10 А.

Из справочной литературы, возьмем данные сопротивлений 1 метра провода разных поперечных сечений.  

Приведена таблица сопротивлений 1 метра провода изготовленного из  меди  и алюминия.

Посчитаем потерю мощности, уходящей на нагрев для поперечного сечения провода  S = 0,75 мм.кв.    Провод изготовлен из меди.

Сопротивление 1 метра провода (из таблицы)   R1 = 0,023 Ом.
Длина кабеля L = 5 метров.
Длина провода в кабеле (туда и обратно)  2 · L =2
 · 5 =  10 метров.
Электрическое  сопротивление провода  в  кабеле   R = 2 · L · R1 = 2 · 5 · 0,023 = 0,23 Ом.

Падение напряжения в кабеле при прохождении тока  I = 10 будет: U = I · R = 10 А · 0,23 Ом = 2,3 B. 
Потеря мощности на нагрев в самом кабеле составит:  P = U · I = 2,3 В · 10 А = 23 Вт. 

 Если  длина кабеля  L = 10 м.  (того же сечения  S = 0,75 мм.кв.),  потеря мощности в кабеле составит 46 Вт. Это составляет примерно 2 %   мощности потребляемой электронагревателем от сети.

Для а кабеля  с алюминиевыми жилами того же сечения  S = 0,75 мм.кв. показания увеличиваются  и составляют  для L = 5 м  -34,5 Вт.  Для L = 10 м  — 69 Вт.

Все данные расчетов  для кабелей сечением  0,75; 1,5; 2,5 мм.кв. для длины кабелей   L = 5  и   L = 10 метров,  приведены в таблице.
Где : S – сечение провода в мм.кв.;
R
1
– сопротивление 1 метра провода в Ом;
R
-  сопротивление кабеля в Омах;
U
– падение напряжения в кабеле в Вольтах;  

Р
– потеря мощности в кабеле в ватах или в процентах.

Какие  же выводы нужно сделать из этих расчетов?

  •   — При одном и том же поперечном сечении, медный кабель имеет больший запас надежности и меньше потерь электрической мощности на нагрев провода Р.
  • — С увеличением длины кабеля увеличиваются потери Р.  Чтобы скомпенсировать потери   необходимо увеличить   поперечное сечение  проводов кабеля S.  
  • — Кабель желательно выбирать в резиновой оболочке, а жилы кабеля многожильными

Соблюдение этих рекомендаций повысит надежность и механическую прочность устройства в целом.

  Для удлинителя желательно использовать евро-розетку и евро-вилку. Штырьки  евро-вилки имеют диаметр 5 мм. У простой электрической вилки диаметр штырьков 4 мм.   Евро-вилки  рассчитаны на больший ток, чем простые розетка и вилка .  Чем больше диаметр штырьков  вилки, тем  больше площадь контакта в месте соединения вилки и розетки,  следовательно меньшее переходное сопротивление. Это способствует  меньшему  нагреву  в месте соединения вилки и розетки. 


Как подобрать электрический кабель и провод?

Как подобрать электрический кабель и провод?


 

      Для подключения электрических устройств в сеть электрического тока необходимо учитывать ток проходящий по цепи , т.е. выбрать сечение провода.
    Дело в том, что от сечения (диаметра) провода и его длины зависит его сопротивление в Омах.
    По закону Ома падение напряжения U на проводе зависит от его сопротивления R и проходящего через него тока I.
  U= R*I.
    При передаче электрической энергии по проводам происходит потеря мощности: 
чем меньше сечение провода (в мм.кв.) и чем больше ток потребления, тем больше потеря мощности в проводе.

  P = U*I.
    Исходя из этих соображений, необходимо знать допустимую величину тока в проводе в каждом конкретном случае.            Например, если примем плотность тока в проводе 5 ампер на мм.кв., а его сечение 2,5 мм.кв. то максимальный ток в проводе не должен превышать: 5 * 2,5 = 12,5 ампер.
     Признавая потерю мощности в проводе, учитываем допустимый нагрев и способы его естественного охлаждения.         Если посмотреть рекомендуемую литературу (электротехнические справочники), разные авторы приводят разные данные по плотности тока в проводах. Вот одна из этих таблиц.

     Например, для сечения провода 2,5 мм.кв. допустимый ток в проводе будет 20,0 ампер.
Здесь рекомендуются очень большие плотности тока на 1мм.кв. провода.

    Я не считаю себя экспертом в электротехнике, но имея большой практический опыт в обслуживании электрических устройств, прошу очень ответственно отнестись к рекомендуемым предложениям.

    Даже если эта комнатная проводка проложена под штукатуркой и имеет хороший тепловой контакт со стеной.

     Настораживает хотя бы такой факт, что в случае пожара в доме, квартире, при выяснении причины возгорания обычно указывают (как правило) на короткое замыкание в электропроводке.

    Это ли было причиной пожара или нет, но как бы признается тот факт, что электрические сети в домах перегружены. А сегодняшнее «увлечение», в каждом домашнем хозяйстве, энергоемкими электрическими приборами, дополнительно усложнило  ситуацию.

    Я рекомендовал бы ориентироваться на плотность тока в медном проводе не более 5 А/мм.кв.
В алюминиевом проводе не более 3,5 А/мм.кв. Это с небольшим запасом на случай перегруза в сети.

    Если ток в проводе превышает эти величины, то провод начинает греться, изоляция в местах  соединения проводника начинает обгорать или плавиться вплоть до отгорания самого провода, деталей контактов, зажимов прибора. При перегрузке током могут загореться и сами провода.
На надежность проводов и кабелей влияют также и другие факторы: 

  • — изоляция от повышенной температуры высыхает и при механическом воздействии  может отшелушиться от провода, оголяя его;
  • — в сырых помещениях прокладываемые провода и кабели должны иметь двойную резиновую или виниловую изоляцию;
  • — под влиянием  различных масел и кислот резиновая изоляция разбухает, от кислоты разрушается;
  • — изоляция  из пластмасс ( полиэтилен и др.) под воздействием повышенной температуры начинает плавиться, а при отрицательной температуре твердеет и трескается на изгибах;
  • — изоляция из полиэтилена и резины также портится под воздействием прямых солнечных лучей.

    Все это нужно учитывать  при  выборе проводов и кабелей для подключения электроприборов при эксплуатации в различных условиях.


Где применяются катушки индуктивности?

Где применяется катушка с проводом (индуктивность)?



 Одним из самых распространенных элементов электрических схем является индуктивность. Это в общем случае катушка с проводом с вставленным в нее ферромагнитным сердечником или без него. Рассмотрим применения свойств катушки индуктивности в различных областях техники.

Индуктивность применяется в различных приборах в радиотехнике, электротехнике, технике связи, электронике, автоматике и многих других областях.

Это трансформаторы, различные электрические фильтры, электромагнитные реле, преобразователи электрической энергии и т.д.

Если конденсатор – это накопитель электрической энергии (заряда), то индуктивность – это накопитель электромагнитной энергии.

 Самое простое применение катушки с проводом – это электромагнит.


При прохождении электрического тока по проводу, вокруг него образуется постоянное магнитное поле. Чем больше витков в катушке и чем больше электрический ток, проходящий через нее, тем больше магнитный поток пронизывающий витки катушки.
Для увеличения силы притяжения электромагнита в катушку вводят ферромагнитный (стальной) сердечник.
Свойство катушки с проводом образовывать магнитное поле, используется в мощных электромагнитах, во всевозможных электромеханических реле, электрических двигателях и генераторах и т.д.

Катушка индуктивности — фильтр 

Катушка индуктивности имеет минимальное сопротивление для прохождения постоянного электрического тока, но для переменного тока имеет большое сопротивление.

Это свойство индуктивности используется для разделения цепей переменного и постоянного токов.
 В технике электросвязи и радиосвязи используется множество различных фильтров нижних и верхних частот, схем дистанционного питания и т.д.
Катушка с ферромагнитным стальным сердечником используется в фильтрах блоков питания сетевых выпрямителей для сглаживания пульсаций переменного тока.

 

 Катушка с проводом источник Э.Д.С.

 При воздействии на катушку переменного магнитного поля в ней образуется переменный электрический ток.
Это свойство катушки индуктивности используется в электрических генераторах постоянного и переменного тока.
В них идет преобразование механической энергии в электрическую энергию.

Дизель-генераторные электростанции используют энергию сгорания дизельного топлива; 

Тепловые электростанции
– ТЭЦ используют энергию газа, угля, и др.;

Гидроэлектростанции – ГЭС используют энергию падающей воды;
Атомные электростанции — АЭС используют энергию деления атомного ядра.
Во всех циклах преобразования энергии конечным элементом является электрический генератор одно или трех — фазного переменного тока.

 

Катушка индуктивности — трансформатор.

 При протекании переменного тока через катушку вокруг нее образуется переменное магнитное поле, которое в свою очередь воздействует на соседнюю катушку (обмотку) и создает в ней переменный электрический ток.
Трансформаторы тока – напряжения используются для преобразования переменного электрического напряжения и тока одной величины в напряжение и ток другой величины.
Трансформаторы служат также для согласования сопротивления нагрузки с внутренним сопротивлением источника (генератора) электрической энергии.
Трансформаторы используются во всех областях электротехники, радиотехники, электросвязи, автоматики и т.д.

 Катушка индуктивности — элемент колебательного контура.

 Если объединить свойства конденсатора и индуктивности, то можно создать электромагнитный контур для получения синусоидальных колебаний переменного тока. В этом контуре заряд, накопленный в конденсаторе, передается в катушку и преобразуется в магнитное поле. Магнитное поле в свою очередь, наводит ЭДС самоиндукции в катушке, которая и заряжает конденсатор. Процесс этот повторяется многократно, постепенно затухая из-за потерь в контуре.
Колебательные контуры бывают двух видов — параллельный и последовательный.
Колебательные контуры используются для получения незатухающих колебаний синусоидальной формы низкой – НЧ, высокой ВЧ и сверхвысокой СВЧ частот.
Электросвязь, радиотехника, автоматика, космическая связь – перечень применения колебательного контура в технике безграничен.

Вот далеко не полный перечень свойств катушки с проводом в различных устройствах и приборах.

Как определить сечение кабеля и провода?

Как определить сечение кабеля и провода?



     В домашних условиях мы часто  применяем переносные удлинители для временного (а то и постоянного) подключения бытовых приборов: электронагревателя, кондиционера, утюга и т.д. с различными, порой значительными, токами потребления.
     Кабель и провода для этого удлинителя обычно выбирают по принципу — что попало под руку (из хозяйственных старых запасов), что не всегда соответствует необходимым электрическим параметрам.
Необходимо узнать хотя бы сечение этого провода или кабеля, подойдет ли он под эту нагрузку?

    Как определить сечение неизвестного провода — кабеля?
     Для этого необходимо вскрыть оболочку жилы провода — кабеля.
     Если провод одножильный, то нужно замерить его диаметр и по формуле
S = π • d²/4  или  S = 0,8 • d²  где:
S — площадь сечения провода в мм.кв.;
π — 3,14;
d — диаметр провода в мм.
определяем его сечение.

Например: диаметр провода d = 1,5 мм., тогда его сечение S = 0,8• d² = 0,8 • 1,5 • 1,5 = 1,8 мм.кв.

     Если провод многожильный, то необходимо распушить его, посчитать количество жилок в пучке. Определить диаметр одной жилки, высчитать ее площадь сечения s, затем определить площадь сечения всего провода, сложив площади всех жилок.

    Например: количество жилок в пучке 37 штук; диаметр каждой жилки d = 0,3 мм.
     Определим площадь сечения одной жилки.
s = 0,8• d² = 0,8 • 0,3 • 0,3 = 0,072 мм.кв.
     Площадь сечения всего многожильного провода
S = 37• s = 37 • 0,072 = 2,66 мм.кв.

    Диаметр жилки провода замеряется штангенциркулем или микрометром. Если таких измерительных инструментов нет в наличии, то диаметр жилки провода можно определить с помощью обыкновенной линейки.
     Намотаем измеряемую жилку на карандаш или стержень 10 — 15 витков (чем больше, тем точнее измерение), плотно виток к витку. Линейкой замеряем общее расстояние намотки в миллиметрах. Затем этот размер делим на количество витков. Получится диаметр жилки в мм.

Катушка индуктивности (дроссель)

Катушка индуктивности (дроссель).



 При прохождении тока по проводнику, вокруг него образуется магнитное поле. В свою очередь, образовавшееся вокруг проводника, магнитное поле начинает взаимодействовать с током протекающим по проводнику. Эти взаимодействия выражаются в законах о самоиндукции, взаимоиндукции и индуктивности.
 Чем длиннее провод, тем больше его индуктивность. Если свернуть этот провод в катушку, то магнитное поле каждого витка складывается в общее  магнитное поле катушки. 
Чем больше витков в катушке, тем больше магнитный поток Ф проходящий через нее, тем больше ее индуктивность.
Индуктивность (коэффициент самоиндукции) – физическая величина, характеризующая магнитные свойства электрической цепи ( проводящего контура).
Коэффициент пропорциональности между силой электрического тока I в контуре и создаваемым им магнитным потоком Ф через контур.  

   L =  Ф / I.   где: L — индуктивность в генри, Гн.
Ф — магнитный поток проходящий через катушку.
I — ток в витках катушки, в амперах.


Индуктивность катушки зависит от количества витков, формы каркаса, магнитной проницаемости среды, где установлена катушка. Для увеличения индуктивности катушки в нее вставляют сердечник из ферромагнитного материала (сталь, феррит, альсифер и др.).

Изменять индуктивность катушки можно разными способами:

  • изменяя количество витков;
  • раздвигая или сжимая витки;
  • вводя в катушку ферромагнитный или диамагнитный сердечник;
  • разбивая катушку на секции а затем включая их встречно, параллельно или последовательно;
  • вводя подмагничивание постоянным током;
  • подводя или отводя короткозамкнутый выток к торцу катушки.

Катушка индуктивности, при прохождении через нее переменного тока, оказывает ему индуктивное сопротивление. Объясняется это тем, что проходящий по ней переменный ток создает ток самоиндукции, который направлен навстречу основному току.
Величина индуктивного (реактивного) сопротивления зависит от частоты переменного тока и от индуктивности катушки (дросселя).

X = 2 · π · f · L.
где: Х – индуктивное сопротивление  Ом;
f — частота переменного тока Гц;
π — 3,14
L  — индуктивность Гн.

Индуктивное сопротивление катушки во много раз больше ее активного сопротивления.
Активное сопротивление R катушки равно ее омическому сопротивлению при постоянном токе и составляет от долей Ома до единиц Ом (зависит от диаметра провода).
Индуктивное (реактивное) сопротивление катушки велико и составляет от 100 до 10000 Ом и более и не зависит от диаметра провода.
Если включить индуктивность к источнику напряжения, то ток в цепи вследствие возникновения ЭДС самоиндукции будет медленно возрастать от нуля до максимума.
Ток в цепи индуктивности отстает от напряжения на 90 градусов.

Таковы основные свойства индуктивности. 

Соединение жил провода и кабеля

Соединение жил провода и кабеля



Иногда необходимо от одной электрической линии, или разветвительной коробки, сделать несколько ответвлений электрической цепи. Рассмотрим несколько  вариантов (способов) соединения жил провода и кабеля.

1.Скручивание проводов. Самый простой и доступный способ, это скручивание предварительно оголенных проводов

 с последующей изоляцией места скрутки (надевают хлорвиниловые трубки или изолируют изолентой).
 Недостатки  такого способа соединения жил провода и кабеля:

  • — со временем такая скрутка ослабевает (теряется  электрический контакт), место скрутки начинает греться,  вплоть до обгорания изоляции.
  • — если необходимо отключить один провод из пучка, то приходится перекручивать весь пучок проводов.
  • — весь ток, который проходит в цепях, сосредоточен в одном месте и при перегрузке одной цепи греется вся скрутка.

Достоинство такого способа соединения жил провода и кабеля: 

  • — простота и доступность.
  • — минимум дополнительных материалов и изделий.

   2.Клеммные соединения. Можно применить различные клеммные устройства (в хозяйственных магазинах продается много различных клеммников). Это устройство в виде трубочки диаметром 6-8 мм  с винтами для зажима проводов  или в виде клеммника для нескольких проводов.

 Они бывают разных размеров, под  разные диаметры (сечения) проводов. Провода, которые необходимо соединить, плотно

 

 

вставляются в это отверстие и зажимаются с помощью винта.По сравнению со способом скруткой это более (электрически и механически) надежнее и удобнее в исполнении.

3.Разветвительный щиток с шинами. В нем на изоляционных прокладках из текстолита, керамики и т.д. установлены шины питания для разводки цепей одно  или трех фазного напряжения (1ф — 0) или  (3ф — 0) Шины изготавливаются из меди или алюминия шириной 25-40 мм и толщиной 2-3 мм. В них сверлятся отверстия диаметром 7 мм. под болты с резьбой М6. Количество отверстий соответствует количеству ответвлений. Каждая отходящая цепь подключается под  отдельный болт.

В этом случае даже если одно крепление ослабнет  и контакт будет греться, это не повлияет на другие цепи, а масса шины будет выполнять роль радиатора и отводить тепло от места нагрева. Такое соединение наиболее надежно, но громоздко и сложнее в исполнении. Варианты крепления провода под болт:

  • а) — дополнительный наконечник впаивается или опресовывается на провод,
  • б)  и  в) — наконечник скручивается из самого провода.

Если под рукой нет подходящего готового наконечника, его можно изготовить из медной (для медного провода) или из алюминиевой (для алюминиевого провода) трубки подходящего диаметра  и длины. Один конец ее расплющить и просверлить  отверстие под болт крепления. В другой конец трубки плотно вставить провод и обжать. Наконечник можно выполнить и из самого провода. На рисунке  поэтапное выполнение наконечника из толстого многожильного провода. Такой наконечник выглядит не очень красиво, но обеспечивает надежный электрический контакт.

Один из вариантов исполнения электрического щитка для гаража или домашней мастерской  можно посмотреть здесь.

Как запитать электрическую лампочку (2 вариант)?

Есть другой способ снижения  напряжения на нагрузке, но только для цепей постоянного тока. Про первый способ смотри здесь.

Вместо дополнительного резистора используют цепочку из последовательно включенных, в прямом направлении,  диодов.

Весь смысл состоит в том, что при протекании тока через диод на нем падает «прямое напряжение» равное, в зависимости от типа диода, мощности и тока протекающего через него —  от 0,5 до 1,2 Волта.

На германиевом диоде падает напряжение 0,5 — 0,7 В, на кремниевом от 0,6 до 1,2 Вольта.  Исходя из того, на сколько вольт  нужно понизить напряжение на нагрузке, включают соответствующее количество диодов.

Чтобы понизить напряжение на 6 В необходимо приблизительно включить:  6 В : 1,0 = 6 штук кремниевых диодов, 6 В : 0,6 = 10 штук германиевых диодов. Наиболее популярны и доступны кремниевые диоды.

Выше приведенная схема с диодами, более громоздка в исполнении, чем с простым резистором. Но, выходное напряжение, в схеме с диодами, более стабильно и слабо зависит от нагрузки. В чем разница между этими двумя способами снижения выходного напряжения?

На Рис 1 — добавочное сопротивление — резистор (проволочное сопротивление), Рис 2 — добавочное сопротивление — диод.

 У резистора (проволочного сопротивления)  линейная зависимость между током, проходящем через него и падением напряжения на нем. Во сколько раз увеличится ток, во столько же раз увеличится и падение напряжения на резисторе.

Из примера 1: если мы к лампочке подключим параллельно еще одну, то ток в цепи увеличится, с учетом общего сопротивления двух лампочек до 0,66 А. Падение напряжения на добавочном резисторе будет: 12 Ом *0,66 А = 7,92 В.   На лампочках останется: 12 В — 7,92 В = 4,08 В. Они будут гореть в пол накала.

Совсем другая картина будет если вместо резистора будет цепочка диодов.

Зависимость между током протекающем через диод и падающем на нем напряжении нелинейная. Ток может увеличиться в несколько раз, падение напряжения на диоде увеличится всего на несколько десятых вольта.

Т.е. чем больше ток диода, тем (сравнительно с резистором) меньше увеличивается его сопротивление. Падение напряжения на диодах мало зависит от тока в цепи.

Диоды в такой цепи выполняют роль стабилизатора напряжения. Диоды необходимо подбирать по максимальному току в цепи. Максимально допустимый ток диодов должен быть больше, чем  ток в рассчитываемой цепи.

Падения напряжения на некоторых диодах при токе 0,5 А даны в таблице.

В цепях переменного тока, в качестве добавочного сопротивления можно использовать конденсатор, индуктивность, динистор или тиристор (с добавлением схемы управления).

Как запитать электрическую лампочку (1 вариант)?

Довольно часто возникает ситуация, когда  к электрической сети с одним напряжением, необходимо подключить потребитель электрической энергии рассчитанный на другое напряжение. 

Рассмотрим частный случай, когда лампочку, рассчитанную на 6 Вольт, необходимо подключить к аккумуляторной батарее на 12 Вольт.

 Рассмотрим электрическую схему цепи  (рис 1). Необходимо рассчитать дополнительное сопротивление, изготавливаемое из высокоомного провода, из нихрома. Имеем:

  • электрическая лампочка на 6 Вольт, 0,5 Ампера;
  • аккумуляторная батарея напряжением U = 12 Вольт;
  • вольтметр, для замеров напряжения в цепи.

На лампочке должно падать, по условию U = 6В, тогда на дополнительном сопротивлении будет падать напряжение равное
12 В – 6 В = 6 В.
Ток в цепи известен I = 0,5 А, падение напряжения на дополнительном сопротивлении U = 6 В. По закону Ома, величина дополнительного сопротивления будет:
R = U :  I = 6 В : 0,5 А = 12 Ом.

Смотрим таблицу допустимых токов в проводниках для нихрома, для тока 0,5 А.

На седьмой строчке таблицы выберем допустимый ток I = 0,6 A.
 Диаметр провода при этом равен 0,5 мм, сопротивление 1 метра провода из нихрома равно 5,1 Ома.

Тогда длина провода для резистора будет: 12 Ом : 5,1 Ом = 2,35 метра.

Если провод голый, без изоляции, то его наматывают на каркас виток к витку с зазором, если провод в изоляции, то можно мотать на каркас в навал. Каркас изготавливается из негорючего изоляционного материала.

Подведем итоги: провод из нихрома диаметром 0,5 мм, длиной 2,35 метра имеет сопротивление 12 Ом.

Если изготовить дополнительный резистор из проволоки другого металла, то длина ее будет другой.

На практике, высокоомное сопротивление изготавливается, как правило, из неизвестного, подвернувшегося под руку, высокоомного провода (например, спирали от электроплитки или духовки).

Если ток электрической лампочки неизвестен, (напряжение ее обязательно указано на цоколе), то с помощью одного вольтметра, можно практическим путем подобрать длину спирали под данную лампочку.

Собираем схему ( рис 2) контролируем напряжение на лампочке с помощью вольтметра. Длину спирали выбираем заведомо длиннее необходимой. Начиная с самого длинного конца, щупом перемещаемся по спирали (спираль нужно чуть-чуть растянуть), постоянно контролируя напряжение на лампочке.

Когда напряжение на лампочке будет равно 6 Вольт, это и определит необходимую длину провода для дополнительного сопротивления R.

Недостаток такого способа снижения напряжения на нагрузке (лампочке) состоит в том, что под каждую нагрузку необходимо рассчитывать резистор с другим сопротивлением, зависящим от тока потребления. Если мы захотим включить еще одну такую же лампочку (будут параллельно включены одновременно две лампочки), ток потребления вырастет вдвое. Падение напряжения на дополнительном резисторе тоже увеличится, а на лампочках понизится, лампочки будут светить впол накала.

Есть другой способ снижения  напряжения на нагрузке.

Страница 5 из 6« Первая...23456