Понижение постоянного напряжения без потери мощности

Содержание

Понижение постоянного напряжения без потери мощности

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

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

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

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

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

Наверняка вы не знаете:

  • Как выпаивать радиодетали из плат
  • Как проверить диодный мост
  • Как определить емкость конденсатора
  • Маркировка резисторов по мощности и сопротивлению

Опубликовано:
08.05.2018
Обновлено: 08.05.2018

Как понизить напряжение: способы и приборы

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

Как повысить переменное и постоянное напряжение?

В быту и на производстве широко используются электрические и электронные приборы различного назначения. Необходимое условие их функционирования — подключение к электрической сети или иному источнику электрической энергии. Из соображений упрощения создания и последующей эксплуатации сети или источника целесообразно, чтобы выходное напряжение имело определенное значение. Например 220 В бытовой сети переменного тока и 12 В автомобильной сети постоянного тока.

На практике применяются сети как постоянного, так и переменного тока. Например, бытовая 220-вольтовая сеть функционирует на переменном токе, а бортовая автомобильная сеть использует постоянный ток. В зависимости от разновидности сети повышение напряжения до нужного значения решается в них по-разному.

При обращении к современной микроэлектронной элементной базе реализующие эти функции устройства при солидной выходной мощности обладают очень хорошими массогабаритными показателями. Для иллюстрации этого положения на рисунке 1 показан пример платы со снятым корпусом повышающего преобразователя постоянного тока.

Повышающий преобразователь постоянного тока бестрансформаторного типа

Рис. 1. Повышающий преобразователь постоянного тока бестрансформаторного типа

В этой статье мы рассмотрим, как повысить напряжение постоянного и переменного тока и как это делать правильно.

Как понизить постоянное и переменное напряжение — обзор способов

Эффективные способы понижения постоянного и переменного напряжения. Узнайте, как понизить напряжение с 220 до 110 или 36 Вольт, либо с 12 до 5 Вольт.

Согласно ПУЭ для питания переносного освещения должно применяться напряжение не выше 50 Вольт, а при работе в особо опасных и замкнутых пространствах – 12 Вольт (ПУЭ 6.1.16-18). При этом питание должно осуществляться через трансформаторы. Это нужно для того, чтобы исключить поражение электрическим током. Да и не всегда выходные параметры блоков питания или аккумуляторов позволяют подключить гаджеты или другую электронику. В связи со всем этим мы расскажем о том, как понизить напряжение постоянного и переменного тока до нужного вам значения. Содержание:

  • Понижаем переменное напряжение
  • Подключение бытовой техники из США на 110 В к сети 220 В
  • Понижаем напряжение для питания низковольтных светильников
  • Понижение напряжения в доме
  • Балластный конденсатор для питания маломощных устройств
  • Понижаем постоянное напряжение

Способы понижения постоянного и переменного напряжение в электросети: описание и рекомендации

Способы понизить

Правила устройства электроустановок указывают, что для переносимого освещение напряжение не должно быть больше пятидесяти Вольт, а если пространство замкнуто, не больше двенадцати Вольт.

В этом случае электричество подаётся через трансформатор, благодаря которому человек может не бояться поражения электрическим током. При этом электричество может быть небезопасным даже для подключения малогабаритной техники.

В этой статье рассмотрим варианты, с помощью которых можно изменить напряжение до необходимых значений.

Снижение напряжения с помощью трансформаторов

как понизить напряжение

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

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

Способы понизить переменный ток

Способы понизить

Иногда к сети необходимо подключать устройства, которые не предназначены для питания от двухсот двадцати Вольт. Это касается самых разных приборов: как смартфонов или небольшой бытовой техники, так и инструментов или элементов систем освещения.

Гасящий конденсатор вместо резистора

Иногда возникает задача понизить переменное напряжение сети 220 вольт до некоторого заданного значения, причем применение понижающего трансформатора (в таком случае) не всегда бывает целесообразным.

Скажем, низкочастотный понижающий трансформатор, выполненный традиционно на трансформаторном железе, способный преобразовать мощность 200 Ватт, весит больше килограмма, не говоря о высокой стоимости.

Следовательно в некоторых случаях можно применить гасящий резистор, который ограничит ток, однако при этом на самом гасящем резисторе выделится мощность в виде тепла, а это не всегда является приемлемым.

Например, если нужно запитать 200 Ваттную лампу только на половину ее наминала, потребовалось бы рассеять мощность в 100 Ватт на гасящем резисторе, а это крайне сомнительное решение.

Весьма удобной альтернативой, для данного примера, может служить применение гасящего конденсатора, емкостью около14мкф, (такой можно собрать из трех металлопленочных типа К73-17 по 4,7мкф, рассчитанных на 250в, а лучше – на 400в) это позволит получить нужный ток без необходимости рассеивать значительную мощность в виде тепла.

Рассмотрим физическую сторону этого решения. Как известно, конденсатор, включенный в цепь переменного тока, является реактивным элементом, обладающим емкостным сопротивлением, связанным с частотой переменного тока в цепи, а также с собственной емкостью.

Чем больше емкость конденсатора и чем выше частота переменного напряжения в цепи, тем больший ток проходит через конденсатор, значит емкостное сопротивление конденсатора обратно пропорционально его емкости, а также частоте переменного тока, в цепи, куда он включен.

Это видно и из формулы для емкостного сопротивления конденсатора:
Если в цепь переменного тока включены последовательно резистор (активная нагрузка) и конденсатор, то их общее сопротивление можно найти по формуле:
Итак, зная напряжение на нагрузке, силу тока нагрузки и напряжение на гасящем конденсаторе, можно определить емкость гасящего конденсатора, который нужно включить последовательно нагрузке для получения требуемых параметров питания:
Рассмотрим пример: требуется запитать лампу накаливания мощностью 100 Ватт, рассчитанную на напряжение 110 вольт от розетки 220 вольт. В первую очередь найдем значение рабочего тока лампы:

Получим значение тока лампы равное 0,91 А. Теперь можно найти требуемое значение емкости гасящего конденсатора, она будет равна 15,2 мкФ.

Следует отметить, что этот расчет верен для чисто активной нагрузки, когда имеет место эффективное значение. При использовании же выпрямителя, необходимо учесть, что эффективное значение тока будет немного меньше в силу действия пульсаций. Также следует помнить, что в качестве гасящих конденсаторов, полярные конденсаторы применять ни в коем случае нельзя.

Лучшее сочетание вакуумных и полупроводниковых характеристик — однотактный гибридный усилитель звука.

Мы не создаём иллюзий, Мы делаем звук живым!

Делитель на конденсаторах

понижающий преобразователь напряжения

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

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

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

Техника безопасности

При сборке и использовании повышающих устройств вне зависимости от их разновидности необходимо соблюдать базовые положения правил техники безопасности. Главные из них:

  • ни при каких условиях нельзя касаться незащищенными частями тела токоведущих элементов схем;
  • запрещается даже кратковременное превышение максимальной нагрузки;
  • устройства в обычном офисном исполнении нельзя эксплуатировать во влажных помещениях;
  • оборудование следует защищать от попадания брызг воды.

Как понизить ток для источников освещения с малой мощностью

мужчина говорит по телефону, понизить

Источники освещения, которые можно переносит, работают от пониженного тока. При этом такие светильники используются достаточно часто, особенно для ремонта в разных помещениях и на открытом воздухе.

Иногда такие источники света задействуют в качестве освещения на приборах производства, например, для освещения пространства разных видов станков. Чтобы снизить напряжение с двухсот двадцати Вольт до тридцати шести Вольт, лучше использовать следующие виды трансформаторов:

  1. ОСО-0.25-220/36 В.
  2. ОСМ-0.063кВт-220/36.
  3. ОСЗР-0.063кВт-220/36 В.
  4. ЯТП-0,25-220-36В (трансформатор в корпусе из металла с дополнительной защитой).

трансформатор, понизить

Чтобы понизить напряжение с двухсот двадцати Вольт до двенадцати вольт, лучше использовать следующие виды трансформаторов:

  1. ОСО25-220/12 В.
  2. TRS-300W-AC-220 B-AC-12 B (занимает совсем мало места).
  3. INDEL-TSZS30/005 M (малой мощности с установкой на ДИН-рейку).

Как повышают и понижают напряжение?

Повышение и понижение напряжения осуществляют с помощью трансформаторов.

Трансформатор состоит из двух катушек изолированного провода, намотанных на общий стальной сердечник (рис. 16.4).

На одну катушку (называемую первичной обмоткой) подают переменный ток одного напряжения, а с другой катушки (вторичной обмотки) снимают переменный ток другого напряжения.

Рис. 16.4. Повышающий и понижающий трансформаторы.

Оно сосредоточено в основном внутри стального сердечника, поэтому обе обмотки пронизываются одним и тем же переменным магнитным потоком.

Поэтому вследствие явления электромагнитной индукции в каждом витке каждой обмотки возникает одна и та же ЭДС индукции.

Суммарная ЭДС в каждой из катушек равна сумме ЭДС во всех ее витках, так как витки соединены друг с другом последовательно. Поэтому отношение напряженийина вторичной и первичной обмотках равно отношению числа витков в них:Например, если во вторичной обмотке в 10 раз больше витков, чем в первичной, напряжение во вторичной обмотке будет в 10 раз больше, чем в первичной.

Если напряжение во вторичной обмотке трансформатора больше, чем в первичной, его называют повышающим, а если меньше, то понижающим.

Основными потребителями электроэнергии являются производство и транспорт. На бытовые нужды приходится не более 5-10% всей производимой электроэнергии.

Рис. 16.5. Основные этапы производства, передачи и потребления электроэнергии.

Практическая схема блока питания: трансформатор

как понизить напряжение до 12 вольт

Для выбора питающего трансформатора вам потребуется знать несколько основных данных:

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

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

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

Мощность во вторичной обмотке:

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

Понижаем постоянное напряжение

При конструировании электроники часто возникает необходимость понижения напряжения имеющегося блока питания. Мы также рассмотрим несколько типовых ситуаций.

Если вы работаете с микроконтроллерами – могли заметить, что некоторые из них работают от 3 Вольт. Найти соответствующие блоки питания бывает непросто, поэтому можно использовать зарядное устройство для телефона. Тогда вам нужно понизить его выход с 5 до 3 Вольт (3,3В). Это можно сделать, если опустить выходное напряжение блока питания путём замены стабилитрона в цепи обратной связи. Вы можете добиться любого напряжения как повышенного, так и пониженного – установив стабилитрон нужного номинала. Определить его можно методом подбора, на схеме ниже он выделен красным эллипсом.

А на плате он выглядит следующим образом:

На следующем видео автор демонстрирует такую переделку, только не на понижение, а на повышение выходных параметров.

На зарядных устройствах более совершенной конструкции используется регулируемый стабилитрон TL431, тогда регулировка возможна заменой резистора или соотношением пары резисторов, в зависимости от схемотехники. На схеме ниже они обозначены красным.

Кроме замены стабилитрона на плате ЗУ, можно опустить напряжение с помощью резистора и стабилитрона – это называется параметрический стабилизатор.

Еще один вариант – установить в разрыв цепи цепочку из диодов. На каждом кремниевом диоде упадёт около 0,6-0,7 Вольт. Так опустить напряжение до нужного уровня можно, набрав нужное количество диодов.

Часто возникает необходимость подключить устройство к бортовой сети автомобиля, оно колеблется от 12 до 14,3-14,7 Вольт. Чтобы понизить напряжение постоянного тока с 12 до 9 Вольт можно использовать линейный стабилизатор типа L7809, а, чтобы опустить с 12 до 5 Вольт – используйте L7805. Или их аналоги ams1117-5.0 или ams1117-9.0 или amsr-7805-nz и подобные на любое нужное напряжение. Схема подключения таких стабилизаторов изображена ниже.

Напоследок рекомендуем просмотреть видео, на которых наглядно рассмотрены способы понижения напряжения:

Вот и все наиболее рациональные варианты, позволяющие понизить напряжение постоянного и переменного тока. Надеемся, предоставленная информация была для вас полезной и интересной!

Использование балластного конденсатора для устройств малой мощности

Мультиметр: полезные советы по использованию прибора, понизить

Необязательно в каждом случае использовать трансформатор для понижения напряжение. Балластный конденсатор тоже может помочь в таких ситуациях. Данные устройства работают с ограничением тока при помощи сопротивления ёмкости.

Правильно рассчитывать ёмкость нужно с учётом мощности потребляемого тока в сети.

Стабилизация напряжения

стабилизатор напряжения понижающий

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

Как подключить приборы из Соединённых Штатов Америки

кухня понизить

Приборы из США чаще всего рассчитаны на сто десять Вольт, в то время как стандартное значение электрической проводки в домах России подразумевает двести двадцать Вольт. Есть несколько способов, которые могут изменить напряжение в сети:

  1. Перемотка трансформатора питающего устройства. Но стоит помнить о том, что многие устройства функционируют за счёт импульсного питания, и в некоторых ситуациях лучше всего постараться избежать перемотки. Поэтому можно использовать трансформатор для понижения.
  2. Автотрансформатор или трансформатор с отводом от обмотки. Их часто можно увидеть в старых телевизорах и электрических прибора прошлого века.

Помните о том, что включение трансформатора может грозить обрывом обмотки после отведения к ста десяти Вольтам. В этом случае все двести двадцать отойдут к прибору, это приведёт к его поломке.

Способы понизить

Среди готовых устройств выделяют автоматические трансформаторы от производителя Штиль.

Приобретая устройства данного типа проверяйте, на какое установленное значение тока ориентированы обмотки прибора. Это необходимо, чтобы прибор мог выдержать нужную мощность.

Трансформатор является самым надёжным способом понижения электротока до нужных значений. Сегодня в магазинах можно найти самые разные приборы от множества производителей.

Некоторые из них представляют собой коробки из металла, некоторые оснащены корпусом из пластика. Они отличаются по размерам и функциям.

Способы понизить

Существует ряд параметров, которым должен быть оснащён трансформатор для понижения питания:

  1. На выходе трансформатор рассчитан на сто десять Вольт, на входе двести двадцать Вольт.
  2. Трансформатор должен быть рассчитан на мощность примерно на двадцать процентов больше, чем в приборе, который будет подключён к нему.
  3. Лучше оснащать цепи предохранителем.
  4. Все проводники и соединения должны обладать изоляцией, вывод тока должен обладать ограничениями.

Способы понижения величины переменного напряжения

Переменное напряжение как высоковольтное (на подстанциях выше 1000 Вольт), так и низковольтное (220 и 380 Вольт) применяемое в электроснабжении жилых и нежилых помещений можно понизить двумя способами:

1. Трансформаторным

. Трансформатор — это электромагнитное устройство, изготовленное из сердечника (магнитопровода) и связанных индуктивно обмоток, назначение которого и заключается в преобразовании величины переменного напряжения без изменения частоты. Причем изменять величину он способен как в сторону уменьшения, так и увеличения.

При этом трансформаторный способ один из самых распространённых, простых и безопасных, так как за счёт гальванической развязки, то есть отсутствие непосредственного электрического контакта между обмотками, снижается до минимума вероятность попадания напряжения первичной стороны, в данном случаи большей величины, на устройство, подключенное к вторичной (понижающей обмотке трансформатора), защищено бесконтактной связью.

Нужно отметить, что существуют, так называемые, автотрансформаторы, которые способны изменять путём вращения ручки величину напряжения на клеммах с низкой стороны.

Схема понижающего трансформатора

2. Пониженное, с помощью трансформатора, переменное напряжение затем можно легко выпрямить с помощью диода или диодной сборки с конденсатором и стабилитроном для улучшения качества постоянного напряжения.

3. Безтрансформаторным

. Это способ применяется в недорогих блоках питания, в основном китайского производства, и заключается в изменении величины переменного напряжения за счёт балластного конденсатора. Данный способ используется для питания маломощной электроники, например светодиодных ламп, зарядки аккумуляторов фонариков. Основной недостаток бестрансформаторных — это большая вероятность попадания напряжения питания (высокого), на понижающую сторону, в следствии пробоя конденсатора С1.

В любом случае, обязательно нужно учесть не только величину пониженного напряжения, но и силу тока вторичных цепей, которая прямо пропорциональна мощности, питаемого электрооборудования.

Заключение

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

Устройство и принцип работы понижающего трансформатора

В состав аппарата входит ферромагнитный сердечник с двумя обмотками – первичной и вторичной. На обмотки наматываются проводники, каждый слой которых изолируется кабельной бумагой. Поперечное сечение проводника может быть круглым или прямоугольным (шина).

Первичная и вторичная обмотки между собой электрически не контактируют. Отсутствие электроконтакта обеспечивают изоляционные прокладки, изготовленные из электрокартона или других изоляторов. Большинство аппаратов со всеми компонентами заключается в защитный корпус.

  • На первичную обмотку, имеющую большее количество витков по сравнению с вторичной, поступает сетевой ток. Он образует магнитное поле, пересекающее вторичную обмотку.
  • Во вторичной обмотке образуется ЭДС, под воздействием которой генерируется выходное напряжение со значением, необходимым для электропитания электронных приборов. Отношение входного (высокого, ВН) напряжения к выходному (низкому, НН) равно отношению количества витков первичной обмотки к числу витков вторичной. Конструкция понижающего трансформатора может предусматривать одновременное подключение нескольких низковольтных потребителей.
  • В ходе трансформации происходят потери мощности, равные примерно 3 %.

Понижающий трансформатор

Понижающие трансформаторы не меняют частоту тока. Для ее изменения, в том числе для получения постоянного тока, в схему включают выпрямители. Чаще всего они представляют собой диодные мосты. Современные приборы могут дополняться другими полупроводниковыми и интегральными схемами, которые улучшают эксплуатационные характеристики аппаратов.

Чтобы определить, какой перед вами трансформатор – понижающий или повышающий, необходимо посмотреть маркировки обмоток. В понижающем аппарате первичной является высоковольтная обмотка, которая маркируется буквой «Н», вторичной – низковольтная обмотка, обозначаемая буквой «Х». В повышающем устройстве первичной является низковольтная обмотка «Х», вторичной – высоковольтная «Н».

Расчет характеристик оборудования

Трансформатор понижающий может относиться к различным категориям, что зависит от ряда параметров. Помимо конструкционных отличий (наличие пьезоэлементов, конденсаторов и т. д.) оборудование отличается мощностью, назначением, строением. Общим для них является коэффициент трансформации. Он всегда будет меньше 1. Не существует понижающий трансформатор с коэффициентом больше 1. Такие приборы относятся к категории повышающих агрегатов.

Чтобы подобрать правильное количество витков в контурах, производится расчет. Известно, что коэффициент трансформации, равен 0,2. Прибор понижает напряжение в сети. В первичной обмотке 120 витков. Определим количество витков во вторичной катушке:

ВО = 120*0,2 = 24 витка.

Используя коэффициент трансформации, определяем выходное напряжение. Если на первичную обмотку поступает ток 220 В, расчет будет таким:

НВ = 220*0,2 = 44 В.

Зная коэффициент трансформации, как определить мощность оборудования, не составит труда. Когда мы выбираем прибор для изменения параметров тока в цепи, требуется определение потребностей стандартных потребителей. При пониженной нагрузке в сети бытовая техника не будет работать правильно. Чтобы в трансформаторе не вырабатывалось слишком низкое значение тока, обязательно учитывают коэффициент трансформации.

Понижение и повышение напряжения

Оцените статью
Рейтинг автора
4,8
Материал подготовил
Егор Новиков
Наш эксперт
Написано статей
127
А как считаете Вы?
Напишите в комментариях, что вы думаете – согласны
ли со статьей или есть что добавить?
Добавить комментарий