Регулирование выходного напряжения

Регулирование выходного напряжения

Чтобы предохранить батарею транспортного средства от перезарядки, напряжение зарядки должно удерживаться ниже напряжения газообразования свинцово-кислотной батареи. Для всех 12-вольтовых систем зарядки используется значение 14,2 ± 0,2 В. При постоянно расширяющемся использовании электронных систем жизненно важен точный контроль напряжения. Это также позволяет расширить применение герметизированных батарей, поскольку сводит к минимуму возможность перезарядки. Из-за постоянно изменяющейся скорости вращения двигателя и нагрузки на генератор регулирование напряжения на генераторе переменного тока транспортного средства — трудная задача. Выходное напряжение генератора переменного тока без регулирования линейно повышалось бы пропорционально скорости вращения двигателя. Выходное напряжение генератора переменного тока также пропорционально силе магнитного поля, а оно, и свою очередь, пропорционально току возбуждении ротора. Задача регулятора состоит в том, чтобы управлять этим током в ответ на изменение выходного напряжения генератора — классический случай авторегулирования с обратной связью. На рисунке показана блок-схема, на которой представлен принцип действия регулятора. Ток возбуждении выключается, как только увеличивается выходное напряжение, и затем снова включается, как только выходное напряжение падает. Резкое включение тока возбуждения не вызывает резких изменений выходного напряжения вследствие очень высокой индуктивности обмотки возбуждении (ротора). Кроме того, процесс переключения занимает только несколько миллисекунд. Многие регуляторы также содержат цепи определенной температурной компенсации, чтобы увеличить скорость зарядки в холодных условиях и уменьшить эту скорость в более теплых.

Рис. Блок-схема работы регулятора

При работе со схемами регулятора необходимо внимательно относиться к тому, где прерывается цепь возбуждения. Например, в некоторых генераторах переменного тока обмотка возбуждения постоянно подключена к диодам, а регулятор коммутирует «земляной» конец обмотки. В других системах, наоборот, один вывод обмотки возбуждения постоянно заземлен, а регулятор коммутирует цепь со стороны питания. На рисунке показаны оба способа.

Рис. Включение регулятора напряжения в цепь обмотки возбуждения

Генераторы переменного тока не требуют дополнительного регулирования тока возбуждения, так как при регулировке выходного напряжения то напряжение, которое подается на обмотку возбуждения, не может превысить определенный уровень. А это, в свою очередь, позволит течь через сопротивление обмотки только определенному току, следовательно, существует предел для силы магнитного поля. Таким образом, ограничивается максимальный ток, который может создать генератор переменного тока.

Регуляторы могут быть механическими или электронными, и именно последние повсеместно применяются на современных автомобилях. Механический тип использует обмотку, связанную с выходом генератора переменного тока. Магнитное поле, создаваемое в этой обмотке, пропорционально выходному напряжению. Группа нормально замкнутых контактов связана с сердечником, который удерживается в оттянутом положении пружиной. Питание на обмотку возбуждения подается через эти контакты. Когда выходное напряжение поднимается выше заданного уровня, притяжение сердечника к электромагниту регулятора преодолеет натяжение пружины и разомкнет контакты. Это отключает ток возбуждения, и выходное напряжение генератора снижается. Как только выходное напряжение окажется ниже заданного уровня, пружина снова замкнет контакты регулятора и процесс продолжится. На рисунке показана упрошенная схема механического регулятора. Принцип его работы не изменился со времен первого регулятора напряжения динамо-машины.

Рис. Принцип работы механического регулятора

Проблемы механических регуляторов — износ контактов и других движущихся частей. Эти проблемы было преодолены с появлением электронных регуляторов, которые вследствие более точной регулировки напряжения и очень быстрого переключения значительно совершеннее механических и обеспечивают более стабильное выходное напряжение. Благодаря компактности и нечувствительности к вибрации электронные регуляторы теперь практически всегда устанавливаются непосредственно на генератор переменного тока, уменьшая число требуемых кабельных соединений.

Ключевой элемент электронного регулятора напряжения — диод Зенера, или стабилитрон. В этом приборе используется управляемый пробой р-n перехода, и стабилитрон при определенном напряжении проводит ток в обратном направлении. Стабилитрон используется в качестве чувствительного элемента в электронном регуляторе. На рисунке показана упрощенная схема электронного регулятора напряжения.

Рис. Электронный регулятор напряжения

Регулятор работает следующим образом. Когда нагрузка генератора переменного тока возрастет, его выходное напряжение окажется ниже заданного уровня. Тогда транзистор Т1 включается подачей тока на его базу через резистор R3. Это приведет к увеличению тока возбуждения, и, соответственно, увеличится выходное напряжение. Когда будет достигнуто заданное напряжение, диод Зенера откроется. Резисторами R1 и R2 устанавливается соответствующее напряжение питания, например, 14,2 В. Как только стабилитрон откроется (начнет проводить ток), откроется транзистор Т1, что приведет к снижению напряжения на базе Т2 почти до нуля. Падение уровня напряжения приведет к закрытию транзистора T2, ток возбуждения станет равным нулю и выходное напряжение упадет. Стабилитрон вновь закроется, что приведет к закрытию Т1 и открытию Т2, и цикл продолжится. Обычный диод D1 шунтирует противо-э.д.с. обмотки возбуждения и, таким образом, предотвращает повреждение других компонентов схемы.

Электронные регуляторы могут быть выполнены так, чтобы отслеживать либо напряжение батареи, либо напряжение генератора, либо комбинацию этих напряжений. Большинство действующих в настоящее время систем реагируют на напряжение генератора, поскольку это предполагает определенную защиту от перенапряжения в случае отключении батареи.

Рис. Гибридный регулятор с интегральной схемой

На рисунке показана схема гибридного регулятора напряжения с интегральной схемой (ИС). Гибридная схема состоит из дискретных компонентов, размещенных на керамической пластине с применением пленочных технологий. Главная часть регулятора — интегральная схема, содержащая чувствительные элементы и компоненты температурной компенсации. ИС управляет выходным каскадом типа пары Дарлингтона. Этот способ позволяет создать компактное устройство, которое очень надежно работает за счет малого числа компонентов и связей.

Рис. Изменение отклика регулятора в зависимости от температуры среды

На графике показано, как отклик интегрального регулятора меняется с изменением температуры. Это изменение важно, чтобы гарантировать правильную зарядку в «летних» и «зимних» условиях. Когда батарея холодная, сопротивление электролита увеличивается. Это означает, что необходимо более высокое напряжение, чтобы создать правильный ток зарядки.

Чтобы предотвратить повреждение электронных компонентов, в некоторых случаях требуется защита от перенапряжения. Когда электрогенератор связан с системой батарейного питания, напряжение даже в случае отказа регулятора обычно не превышает приблизительно 20 В вследствие низкого сопротивления батареи, а также поглощения батареей тока. Если генератор будет работать с отсоединенной батареей, что не рекомендуется, некоторую защиту обеспечит мощный диод Зенера, подсоединенный к обмотке возбуждения. Если напряжение системы превысит его пороговый уровень, стабилитрон начнет проводить, что ограничит напряжение возбуждения к тем самым сохранит напряжение системы в разумных пределах.

Предупреждение и устранение неисправностей СЦБ — Регулировка и измерение напряжения рельсовых цепей

Устойчивость работы рельсовой цепи в значительной степени зависит от ее регулировки, которая осуществляется в соответствии с регулировочной таблицей. Оптимальная регулировка рельсовых цепей затрудняется несовершенством регулировочных таблиц, входящих в состав действующих нормалей. Таблицы рассчитываются на нормативное значение минимального сопротивления балласта 1 Ом · км, в то время как в эксплуатации находится большое число рельсовых цепей с минимальным сопротивлением балласта 1-0,5 Ом км и даже 0,2 Ом · км. При таком балласте фактическое изменение напряжения на путевых реле при колебаниях влажности значительно превышает пределы, допускаемые таблицами. Фактически эти рельсовые цепи должны постоянно подвергаться перерегулировке. Ряд работников железных дорог, а также ученые УО ВНИИЖТа и МИИТа считают целесообразным ввести дифференцированные регулировочные таблицы, исходя из фактического минимального сопротивления балласта. При этом существующая норма 1 Ом- км должна быть сохранена для рельсовых цепей предельной длины, а рельсовые цепи меньшей длины могут регулироваться соответственно по таблице, базирующейся на более низком минимальном сопротивлении балласта.

Такой принцип расчета регулировочных таблиц позволяет значительно улучшить работу в первую очередь станционных рельсовых цепей в нормальном режиме без ослабления требований к шунтовому и контрольному режимам.
К недостаткам существующих регулировочных таблиц относится также отсутствие в них дифференцированных норм напряжения на путевых реле при колебаниях напряжения сети. В то же время расчетное напряжение на путевом реле в нормальном режиме получено исходя из минимального напряжения (207 В), а допустимое напряжение на реле при шунте, исходя из максимального напряжения (242 В), что дает возможность дифференцировать регулировочные таблицы по фактическому напряжению сети в момент регулировки. Опыт использования таких таблиц на Горьковской и других дорогах показал их эффективность.
Институтом "Типротранссигналсвязь" составлены нормали для вновь разработанных и эксплуатируемых рельсовых цепей, в которых нормировано предельное значение напряжения на питающем конце рельсовой цепи, а напряжение на реле дифференцируется из фактического напряжения сети (207, 230,242 В) и фактического минимального сопротивления балласта: например, 0,2 Ом-км при длине до 200 м, 0,5 Ом км при длине 1200 м и т. д. Широкое применение дифференцированных регулировочных таблиц позволит в значительной степени повысить устойчивость работы рельсовых цепей и упростить их обслуживание.
В фазочувствительных рельсовых цепях 25 Гц для защиты от мешающего влияния тягового тока используют однозвенный фильтр ЗБ-ДСШ, имеющий невысокую избирательность. Такой избирательности вполне достаточно для обеспечения устойчивой работы рельсовой цепи. Однако при измерении напряжения на путевых реле обычными вольтметрами Ц4616 и другими возникает погрешность из-за влияния гармоник тягового тока. Практика показывает, что эта погрешность особенно значительна на станциях, расположенных в районах тяговых подстанций и в зонах с низкой проводимостью группа и может достигать 20-30 %. Широко использовать селективные электронные вольтметры В6-9 невозможно из-за их высокой стоимости и сложности измерения.
Разработанное на Горьковской дороге селективное устройство позволяет устранить погрешность, вносимую влиянием тягового тока, на результаты измерений напряжения на реле ДСШ-13. Это устройство представляет собой эмиттерный повторитель на двух транзисторах, имеющий входное сопротивление более 30 кОм. Нагрузкой повторителя является фильтр ФП-25, у которого снят селеновый ограничитель, а вывод 3 переключен на вывод 5 трансформаторного фильтра. Использование эмиттерного повторителя позволяет согласовать низкое входное сопротивление ΦΓΙ-25 с высоким сопротивлением ДСШ-13.
Селективное устройство используют совместно с прибором Ц4380 (Ц438) при измерении на шкале 0-30 В. Коэффициент передачи устройства на частоте 25 Гц равен 1.. Его устанавливают подбором сопротивления резистора при калибровке. Ослабление гармоники тягового тока 50 Гц селективным устройством не менее 100.
Питание селективного устройства осуществляется от отдельного выпрямителя, работающего от сети- В качестве трансформатора выпрямителя используется трансформатор СТ-3, вторичная обмотка которого содержит 250 витков и намотана проводом диаметром 0,53 мм. Транзистор П203 установлен на радиатор с площадью охлаждения 150 см2. Вносимая прибором погрешность не превышает 2 % в интервале от 5 до 30 В.
Конструктивно устройство представляет собой два блока. В одном— типовом —располагается фильтр ФП-25, а в другом — эмиттерный повторитель и выпрямитель. Один раз в год селективное устройство необходимо проверять в РТУ дистанции. При этом проверяют коэффициент передачи на частотах 25 и 50 Гц при изменении питающего напряжения селективного устройства на ±10 %. Вносимая погрешность определяется в интервале от 5 до 30 В.
При измерении напряжения на путевых реле в импульсных и кодовых рельсовых цепях эксплуатационный штат допускает погрешности, значительно превышающие нормативное значение, даже при использовании поводковых устройств приборов Ц438, Ц4380. Для повышения точности измерения существует тренажер для проведения технической учебы на участке.
Большинство путевых реле ИР1-0,3 и ИМШ1-0,3 проверяют в ремонтно-технологических участках дистанций на универсальных стендах, в которых для испытания реле предусматриваются регулируемые по выходному напряжению выпрямители. Так как в устройствах СЦБ реле постоянного тока работают от аккумуляторов, то для приближения к реальным условиям выпрямители стенда дополняют фильтрами, снижающими пульсацию выходного напряжения. Если параметры фильтров соответствуют норме, то для электромагнитных и высокоомных реле пульсация не влияет на качество проверки электрических характеристик реле. В случае проверки низкоомных реле ИР1-0,3 и ИМИ11-0,3 удвоенная амплитуда пульсации выпрямителя в этом случае достигает 70 %.
Импульсное реле срабатывает от амплитуды пульсации, поскольку является быстродействующим. Однако амперметр стенда измеряет среднее значение выпрямленного напряжения, а не амплитудное. В результате фактическое значение тока срабатывания на 15-20 % выше измеренного, а при измерении тока отпускания якоря фактическое его значение оказывается на 20-30 % ниже измеренного. Это приводит к резкому ухудшению коэффициента реле, значение которого снижается с 0,5 (допустимое значение) до 0,3. В результате такой метрологической ошибки реле ИР1-0,3 и ИМ1Ш-0,3 выпускают из РТУ с характеристиками, не соответствующими техническим требованиям, что ухудшает, работу рельсовых цепей, а также их регулировку. Для снижения напряжения пульсации и повышения точности измерения последовательно с проверяемым реле (ИР1-0,3 и ИМИП-0,3) на момент определения его характеристик включают первичную обмотку трансформатора СТ-3. В этом случае напряжение пульсации снижается до 5 % и результаты измерений совпадают с фактическими значениями. Вместо трансформатора СТ-3 можно использовать резистор сопротивлением 100 Ом, мощностью 50 Вт. Эта мера позволяет повысить качество проверки импульсных реле и, как следствие, надежность работы рельсовых цепей.
Для измерения напряжения и токов в рельсовых цепях 25 Гц при электротяге переменного тока на Юго-Западной дороге применяют селективный импульсный прибор. Он содержит активный фильтр, настроенный на частоту 25 Гц и подавляющий частоту 50 Гц, и элементы схемы импульсного вольтметра, что позволяет снимать показания кодового тока или напряжения при неподвижном положении стрелки. Прибор можно переключать на измерение в большом интервале остаточного тока или напряжения. Ток в рельсах измеряют с помощью индуктивных датчиков, устанавливаемых под подошвой рельса. Такое положение датчиков позволяет выполнять измерения непосредственно перед движущимся поездом. С помощью этих же датчиков прибор позволяет измерять тяговые токи в каждом из рельсов, а также разность тяговых токов в рельсах (абсолютную асимметрию).
Большие трудности при регулировке напряжения в импульсных и кодовых рельсовых цепях встречаются в процессе измерения из-за отсутствия на дистанциях импульсных вольтметров. Поэтому импульсные напряжения в рельсовых цепях измеряют обычными вольтметрами, иногда без учета инерционности стрелки прибора, что вносит большую погрешность в измерения. Приборы, снабженные механическими арретирами (Ц760, Ц4380), также не дают достаточной точности, так как выбор предельного размаха стрелки (1—2 мм) является субъективным фактором.
Наиболее простой способ уменьшения погрешности измерения заключается в том, чтобы использовать определенный заранее поправочный коэффициент, умножая на который показание прибора при максимальном отбросе стрелки вольтметра Uизм, можно получить истинное значение импульсного напряжения Uфакт· Примерные значения таких поправочных коэффициентов для некоторых типов приборов приведены в табл. 19. Поскольку инерция стрелки измерительного прибора не нормируется и может быть неодинаковой у различных приборов, такие коэффициенты целесообразно определять не только для каждого типа прибора, но и для каждого конкретного прибора. Как показала выборочная проверка, коэффициент у разных приборов одного и того же типа может отличаться на 10-15 %. Кроме того, следует иметь в виду, что максимальный отброс стрелки зависит также и от временных параметров кода, заметно уменьшаясь при укорачивании импульса.

В связи с указанными неудобствами измерений возникла необходимость в создании измерительных схем из приборов, с помощью которых можно было бы получить непосредственно фактическое значение амплитуды импульсного напряжения или тока. На многих дорогах разработаны и применяются приставки, принцип действия которых (рис. 53, а) основан на накоплении конденсатором энергии, поступающей из рельсовой цепи. Диод исключает разряд конденсатора через балласт во время интервала, а резистор повышает входное сопротивление измерительного прибора. Тот же принцип положен в основу измерений в рельсовых цепях переменного тока, только вместо одиночного диода на вход включается выпрямительный мост (рис. 53, б).
Чтобы стрелка вольтметра при измерениях не колебалась в такт с импульсом, необходимо соблюдать соотношение

где Rвх — входное сопротивление измерительного прибора; С-емкость конденсатора в приставке, мкФ; Тмах — максимально возможная при данных измерениях суммарная длительность импульса и интервала, с; Rп — внутреннее сопротивление вольтметра; R — дополнительное сопротивление приставки.
Так, при проведении измерений наиболее распространенным прибором Ц56 в импульсных рельсовых цепях постоянного тока с трансмиттером МТ-1 емкость конденсатора

где 0,57 — длительность цикла МТ-1, с; 750 — внутреннее сопротивление вольтметра Ц56 на шкале 0,3 В постоянного тока, Ом.
Чтобы уменьшить емкость, приходится использовать отдельную высокочувствительную измерительную систему (например М93, М94).

Рис. 53. Схемы измерения импульсных напряжений постоянного (о) и переменного (б) токов

Схема одного из вариантов прибора, созданного в лаборатории Юго-Западной дороги, с автономной измерительной системой приведена на рис. 54. На этом рисунке R1 — 1,5 кОм, R2 — 150 кОм, R3 — 27 кОм, R4 — 100 Ом, диод — Д7Г, конденсатор — 200 мкФ, миллиамперметр М94, индуктивность катушек индуктивности — по 0,4 Гн.

Рис. 54. Схема импульсного вольтметра постоянного и переменного тока

Рис. 55. Схема измерения импульсного напряжения с усилителем постоянного тока

Однако применение отдельных измерительных головок, полупроводниковых диодов и введение дополнительных резисторов заставляют градуировать измерительную систему, что увеличивает погрешность измерения. Поэтому наиболее целесообразным решением вопроса следует считать создание специального импульсного вольтметра или, как промежуточный вариант, малогабаритной приставки к прибору Ц4380 или Ц56.

Для того чтобы снизить потребную при этом емкость конденсатора, можно использовать измерительную схему с простейшим усилителем постоянного тока. В схеме приставки для измерений напряжения в импульсных рельсовых цепях постоянного тока, разработанной на Прибалтийской дороге (рис. 55), входное сопротивление усилителя постоянного тока достигает 50-70 кОм. В цепи заряда конденсатора (200 мкФ) с целью сохранения линейной шкалы прибора диод заменен резистором. В качестве измерительного прибора используется шкала 75 мВ ампервольтметра Ц5 6. Резистор R1 — 100 Ом, R2, R6 — 1,6 кОм, R3 — 10 кОм, R4 — 1,5 кОм, R5. R8 — 100 Ом, R7 5,1—15 кОм, транзисторы — П401.
Питание усилителя осуществляется от одного элемента типа 332. Конструктивно приставка выполнена в виде коробки, размеры которой позволяют разместить ее в шнуровом отсеке прибора Ц56. Перед измерением калибруют усилитель установкой стрелки прибора на полную шкалу, после этого при нажатой кнопке проводят измерение. Относительная погрешность измерений не превышает 5 %.

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

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.

Способы понизить переменный ток

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.

Как подключить приборы из Соединённых Штатов Америки

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.

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.

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.

Как понизить ток для источников освещения с малой мощностью

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).

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 понизить ток в электрической сети дома

Проблема со слишком большим или со слишком маленьким напряжением может возникнуть в электрической сети дома. Это может стать причиной поломок некоторых потребителей энергии.

Если нужно с двухсот шестидесяти Вольт снизить напряжение до двухсот двадцати, лучше всего использовать стабилизатор напряжения. Встречаются самые разные виды этих устройств.

Дешевле стоит стабилизатор с реле, принцип работы которого похож на действие автоматического трансформатора с переключением отводов от обмотки.

Если Вы хотите обезопасить отдельные потребители энергии, например, телевизор или компьютер, можно использовать устройство с малой мощностью на один Киловатт. Например, СВЕН ВР-Л1000 стоимость около 1000 рублей.

При этом такие приборы рассчитаны на меньшую мощность, например данное устройство на самом деле выдерживает нагрузку менее 0,5 Киловатт. Перед покупкой внимательно сверяйтесь с параметрами прибора. Большинство таких устройств рассчитаны на напряжение в двести шестьдесят Вольт.

Обезопасить электрическую проводку целого дома можно с помощью более мощных приборов, например, RUCELF-SRWII-12000. Это устройство рассчитано на двенадцать тысяч Вольт-Ампер и может выдержать напряжение на входе до двухсот семидесяти Вольт.

Использование балластного конденсатора для устройств малой мощности

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.

Способы понизить постоянный ток

Возникают ситуации, когда напряжение нужно понизить и в блоках питания. Расскажем о стандартных ситуациях, в которых нужно понизить постоянное напряжение.

Многие микроконтроллеры работаю от трёх Вольт, и к такому значению подойдёт не каждый блок питания. Понизить напряжение на выходе можно, заменив стабилитрон в обратной связи цепи. Стабилитрон может как понизить, так и повысить напряжение.

Чтобы понять, как своими руками установить этот элемент, рекомендуем посмотреть следующее видео:

Иногда в современных приборах используются стабилитроны, которые можно регулировать, если заменять в них резисторы или их соотношение. Понизить напряжение можно и с помощью параметрического стабилизатора. В этом случае заменять стабилитрон на плате не придётся.

Диодная цепочка в разрыве цепи тоже может стать хорошим вариантом решения проблемы. При этом на всех кремниевых диодах напряжение станет ниже, главное правильно рассчитать нужное количество диодов.

Иногда зарядные устройства нужно подключать к автомобильной сети, где напряжение варьируется от двенадцати до почти пятнадцати Вольт.

В этом случае стабилизировать напряжение можно с помощью линейных стабилизаторов Л7809 или Л7805. Не обязательно выбирать именно такие стабилизаторы, можно подобрать их аналоги с нужным значением.

Преобразователи импульсов тоже можно использовать в качестве регуляторов напряжение. По запросам DC-DC step down/buck converter Вы можете найти плату LM2596, которая отлично подойдёт для понижения напряжения до нужных значений.

Чтобы расширить познания в области снижения напряжения, советуем посмотреть следующие наглядные видео:

Это основные способы, с помощью которых можно контролировать напряжение. Используйте советы данной статьи для того, чтобы понизить постоянный и переменный ток!

Виды и особенности схем ограничителей силы тока

Ограничитель силы тока – устройство, предназначенное для исключения возможного повышения силы тока в схеме выше заданного значения. Самым простым ограничителем является обыкновенный плавкий предохранитель. Конструктивно предохранитель представляет собой плавкую вставку, заключенную в изолятор корпус. Если в схеме по тем или иным причинам повышается сила тока, потребляемая нагрузкой, плавкая вставка перегорает, и питание нагрузки прекращается.

Виды ограничителей

При всех преимуществах использования предохранителя он обладает одним серьезным недостатком – низким быстродействием, что делает невозможным его применение в некоторых случаях. К недостаткам можно отнести и одноразовость предохранителя – при его перегорании придется искать и устанавливать предохранитель точно такой же, как и перегоревший.

Электронные ограничители

Гораздо более совершенными по сравнению с упомянутыми выше предохранителями являются электронные ограничители. Условно такие устройства можно разделить на два типа:

• восстанавливающиеся автоматически после устранения возникшей неисправности,
• восстанавливающиеся вручную. Например: в схеме ограничителя предусмотрена кнопка, нажатие которой приводи к ее перезапуску.

Отдельно стоит сказать о так называемых пассивных устройствах защиты. Такие устройства предназначены для световой и/или звуковой сигнализации о ситуациях превышения допустимого тока в нагрузке. В большинстве своем такие схемы сигнализации применяются совместно с электронными ограничителями.

Простейшая схема на полевом транзисторе

Самым простым решением при необходимости ограничения постоянного тока в нагрузке является использование схемы на полевом транзисторе. Принципиальная схема этого устройства показана на рис.1:

Рис. 1 Схема на полевом транзисторе

Ток нагрузки при использовании схемы представленной на рис.1 не может быть больше начального тока стока примененного транзистора. Следовательно, диапазон ограничения напрямую зависит от типа транзистора. Например, при использовании отечественного транзистора КП302 ограничение составит 30-50 мА.

Ограничитель на биполярном транзисторе

Основным недостатком схемы, описанной выше, является сложность изменения пределов ограничения. В более совершенных устройствах для исключения этого недостатка применяют дополнительный элемент, выполняющий функции датчика. Как правило, такой датчик представляет собой мощный резистор, который включается последовательно с нагрузкой. В момент, когда на резисторе падение напряжения достигнет определенной величины, автоматически произойдет ограничение силы тока. Схема такого устройства показана на рисунке 2.

Рис. 2 Схема на биполярных транзисторах

Как можно заметить, основой схемы являются два биполярных транзистора структуры n p n . В качестве датчика используется резистор R 3 с сопротивлением 3,6 Ом.

Принцип действия устройства следующий: напряжение от источника поступает на резистор R 1, а через него и на базу транзистора VT 1. Транзистор открывается, и большая часть напряжения от источника поступает на выход устройства. При этом транзистор VT 2 находится в закрытом состоянии. В момент, когда на датчике (резистор R 3) падение напряжение достигнет порога открытия транзистора VT 2, он откроется, а транзистор VT 1 наоборот начнет закрываться, ограничивая тем самым ток на выходе устройства. Светодиод HL 1 является индикатором срабатывания ограничителя.

Порог срабатывания зависит от сопротивления резистора R 3 и напряжения открытия транзистора VT 2. Для описанной схемы порог ограничения составляет: 0,7 В/ 3,6 Ом = 0,19 А.

Схема с ручной регулировкой

В некоторых случаях требуется устройство с возможностью ручного изменения величины ограничения тока в нагрузке, например, если речь идет о необходимости заряда автомобильных аккумуляторных батарей. Схема регулируемого устройства показана на рисунке 3.

Рис. 3 Схема с регулировкой ограничения тока

Технические характеристики устройства:

• напряжение на входе – до 40 В,
• напряжение на выходе – до 32 В,
• диапазон ограничения тока – 0,01…3 А.

Основной особенностью схемы является возможность как изменения величины ограничения тока в нагрузке, так и возможность регулировки напряжения на выходе. Ограничение тока устанавливается переменным резистором R 5, а напряжение на выходе – переменным резистором R 6. Диапазон ограничения тока определяется сопротивлением датчика тока – резистором R2 .

При конструировании такого устройства стоит помнить, что на VT 4 выделяется достаточно большая мощность, поэтому для исключения вероятности перегрева элемента и выхода из строя он должен быть установлен на радиатор. Также отметим, что переменные резисторы R 5 и R 6 должны обладать линейной зависимостью регулировки для более удобного использования устройства. Возможные аналоги используемых деталей :

• Транзисторы КТ815 ВD139,
• Транзистор КТ814 ВD140,
• Транзистор КТ803 2N5067.

Вместо заключения

Нельзя утверждать, что тот или иной способ ограничения тока лучше или хуже. Каждый имеет свои достоинства и недостатки. Более того, применение каждого целесообразно или вовсе недопустимо в определенном конкретном случае. Например, применение плавкого предохранителя в выходной цепи импульсного блока питания в большинстве своем нецелесообразно, поскольку предохранитель как элемент защиты обладает недостаточным быстродействием. Говоря более простым языком – предохранитель может сгореть после того, как вследствие перегрузки придут в негодность силовые элементы блока питания.

В общем, выбор в пользу того или иного ограничителя должен производиться с учетом схемотехнических, а порой и конструктивных особенностей источника входного напряжения и особенностей нагрузки.