Pra, le të fillojmë me pse ne kemi nevojë për një furnizim të tillë të energjisë. Dhe ai ka nevojë për atë, e cila lejon për të pushtet të ngarkesave të ulët të tanishme pa mërzit me dredha-dredha të transformatorëve dhe duke përdorur një minimum të komponentëve. Numri minimal i komponentëve (dhe sidomos mungesa e komponentëve të tillë dimensionale si një transformator), nga ana tjetër, bëjnë një njësi furnizimi me energji me një ndarës të kondensatorit (ndonjëherë i referuar si "me një ndarës capacitiv") të thjeshtë dhe jashtëzakonisht kompakt.

Shqyrto diagramin e treguar në figurë:

këtu Z 1   = -j / wC 1 ; Z 2   = -j / wC  2 - Rezistenca reaktive e kondensatorëve

Gjej ngarkesën aktuale: i n = i 1 -i 2 (1)   - Ligji i parë i Kirchhoff për nyjen 1.

Duke marrë parasysh se, sipas ligjit të Ohmit, për një segment zinxhir: unë 1 = u 1 Z  1, dhe u 1 = u c -u 2 ;

shprehje (1)   mund të rishkruhen si më poshtë:

i n = (u c -u 2 ) / Z 1 -u 2 Z 2 ;

ose ndryshe: Në = jwC 1 (Uc  m -U  2m ) -jwC 2 U  2m, ku indeksi "m" është një shkurtim i fjalës maksimale, ajo thotë se ne po flasim për vlerat e amplitudës.

Hapja e kllapave dhe grupimi i kësaj shprehjeje, marrim:

Në = jwC 1 (Uc  m -U  2m (1+ C 2 / C 1 )) (2)   - këtu, në fakt, kemi marrë një shprehje për rrymën përmes Zn ngarkesës, në varësi të tensionit në këtë ngarkesë dhe tensionin e rrjetit të furnizimit. Nga formula (2) rezulton se vlera e amplitudës së rrymës është e barabartë me: Inm = wC 1 (Uc  m -U  2m (1+ C 2 / C 1 )) (3)

Supozoni se ngarkesa jonë është një urë, zbutjen e kondensatorit dhe, në fakt, ngarkesën (shih figurën).

Në fillimin fillestar, kur kondensatori C 3 shkarkohet, vlera e U 2 do të jetë e barabartë me zero dhe rryma fillestare e ngarkimit do të rrjedhë përmes urës, vlera fillestare maksimale e së cilës mund të gjendet duke zëvendësuar vlerën e U 2m në zero në formulën (3) (zero Unë filloj = wC 1 Uc m). Kjo vlerë korrespondon me rastin më të keq kur në momentin e kalimit të vlerës momentale të tensionit në rrjet ishte e barabartë me vlerën maksimale.

Me çdo cikël gjysmë, kondensatori C 3 do të ngarkojë dhe tensionin tonë U  2 m, të barabartë në madhësi me tensionin në kondensatorin C 3 dhe tensionin në ngarkesën e ngarkesës (të shënuar me Uoutput) gjithashtu do të rritet derisa të rritet me disa vlera konstante. Në këtë rast, rryma përmes ngarkesës do të jetë e barabartë me rrymën mesatare të korrigjuar, dmth.   unëout = unënm * 2 / "Pi" (për rrymën sinusoidale të hyrjes).

Duke pasur parasysh gjithashtu këtë Uc  m = Uc * 1,414 ( Uc është vlera efektive e tensionit të furnizimit), dhe w= 2 * Pi * fku f-frekuenca e tensionit të furnizimit në hertz, marrim:

Iout =4fC 1 (1,414Uc-Uвых (1+ C 2 / C 1 )) , nëse, për më tepër, të marrë parasysh rënien në diodat e urës, më në fund do të dalë:

Iout =4fC 1 (1,414Uc- (Uvyh +2Ud) (1+ C 2 / C 1 )) (4)   ku   Ud  - duke rënë në një diodë

Nga kjo shprehje, ju mund të merrni raportin e kundërt Uout (Iout):

Uout = (1,414Uc-Iout /4fC 1 )/(1+ C 2 / C 1 )- 2Ud (5)

Çfarë mund të shihet nga dy formula e fundit? Ata tregojnë se me një rritje të rrymës së konsumuar nga ngarkesa, tensionet në të gjithë ngarkesën zvogëlohen, dhe me një rënie në konsumimin e tanishëm, rritet. Hapni qarkun e ngarkesës (dmth. Duke marrë ngarkesën e ngarkesës në zero), gjejmë tensionin e boshatisur: Uout xx =1,414Uc / (1+ C 2 / C 1 )- 2Ud  (6). Natyrisht, ura dhe kondensatori C 2 duhet të vlerësohen për një tension të paktën U 2m max = Uвых хх +2U d = 1,414Uc / (1+ C 2 / C 1 ) .

Duke folur rigorozisht, llogaritjet tona nuk janë krejtësisht të përsosura, sepse proceset e vërteta këtu përgjithësisht do të jenë jo-lineare, por thjeshtëzimet tona të vogla lehtësojnë shumë llogaritjet dhe nuk ndikojnë shumë në rezultatin përfundimtar.

Dhe tani më interesante. Shpesh lexoni në internet se stabilizatorët linear nuk punojnë në skema të tilla, djegin e kështu me radhë e kështu me radhë. E pra, le ta rimarrim skemën tonë edhe një herë duke shtuar një stabilizues linear të tensionit për të (shih figurën).

(Ust. , Ir  - rryma e tensionit dhe ngarkesës).

Këtu Uout tonë (tension në kondensator C 3) është tensionit të hyrjes të stabilizatorit (Uin). Siç e kujtojmë, në mungesë të ngarkesës, voltazhi në dalje do të jetë maksimumi dhe i barabartë me Uout xx. Pra, është mjaft e qartë se për stabilizim linear linear stabiliteti ynë duhet të përballojë një tension të hyrjes së paku Uout х xx. Ose ju mund të thoni ndryshe - kondensatorët duhet të zgjidhen në mënyrë që tensioni i daljes së boshatisjes (që do të thotë voltazhin e daljes së ndarësit të kondensatorit) nuk djeg stabilizuesin në rast të shkyçjes aksidentale të ngarkesës (nuk e dini kurrë, nuk ka kontakt).

Rryma maksimale e ngarkesës mund të përcaktohet duke zëvendësuar në formulën (4) në vend të Uout tensionit minimal të hyrjes të stabilizatorit. Siç mund ta shihni, gjëja kryesore është që të llogaritet çdo gjë në mënyrë korrekte, atëherë asgjë nuk kërcënon stabilizuesin.

Kjo skemë tashmë është duke punuar mjaft, por ka një pengesë të madhe. Në rastin kur ne kemi nevojë për të marrë tensionin e hyrjes të stabilizator është dukshëm më e ulët se tensionit të furnizimit të rrjetit (kur është mundësuar nga 220 V, kjo është pikërisht ajo që na nevojitet), kapaciteti i kondensatorit C2 është mjaft i rëndësishëm. Një kondensator jo polar me kapacitet të konsiderueshëm është mjaft i shtrenjtë (dhe dimensionet nuk janë inkurajuese). A është e mundur që, për shembull, të përdoren elektrolitikë të zakonshëm në vend të kondensatorit jo polar?

Rezulton që mundeni. Për ta bërë këtë, do ta rimarrim skemën tonë edhe një herë, në mënyrën e treguar në figurë. Në këtë skemë, në vend të një kondensatori C 2, përdoren dy kondensatorë C 2 dhe C 2 конденс (kapaciteti i njëjtë si në rastin kur kondensuesi C 2 është vetëm një) i shkyçur nga diodat e urës. Në këtë rast, voltazhi i kundërt në secilën prej këtyre kondensatorëve nuk e tejkalon rënien e tensionit nëpër diodë.

Pavarësisht nga fakti se në këtë rast, në vend të një kondensatori jo polare, përdoren dy elektrolitike, kjo skemë është më ekonomike si në aspektin e parasë ashtu edhe të dimensioneve.

E vërteta është se ka një nuancë. Djegia nga një nga diodat e urës mund të shkaktojë një tension të plotë kundërt të shfaqet në kondensatorët elektrolitikë. Nëse kjo ndodh, kondensuesi ka më shumë gjasa të shpërthejë.

Do të doja gjithashtu të theksoja se është e nevojshme të jesh jashtëzakonisht i kujdesshëm kur merret me njësitë e furnizimit me energji pa transformator, meqë një qark i tillë nuk është i palidhur nga rrjeti i furnizimit dhe prekja e pjesëve të tij përçuese mund të shkaktojë një goditje të rëndë elektrike.

Llogaritësi online për llogaritjen e njësisë së furnizimit me energji me një ndarës të kondensatorit:

(për saktësinë e llogaritjeve, përdorni një pikë si pikë decimale, jo një presje)

1) Të dhënat bazë:

(nëse nuk e dini tensionin minimal të hyrjes të stabilizatorit dhe madhësinë e rënies së tensionit nëpër diodat e urës, atëherë llogaritjet do të bëhen për: Uin = Ust dhe Ud = 0, sikur voltazhi minimal i hyrjes është i barabartë me tensionin e prodhimit të stabilizatorit dhe diodat janë ideale).

Ndarësi i tensionit quhet edhe ndarësi i tensionit capacitiv. Për shkak të pronave të saj, të cilat do të diskutohen më poshtë, kondensatorët, në të kundërt, përdoren në mënyrë të favorshme si ndarës të tensionit AC.Meqë rrjedha e rrymës së alternuar manifeston vetitë e induktancës, induktorët mund të përdoren edhe për ndarësit e tensionit, megjithatë, aplikimi i tyre si ndarës AC do të jetë më racionale.

Le të bëjmë një vështrim më të afërt në një robot kapacitoresh të ndarësve të tensionit. Rezistenca e kondensatorit X C   varet nga sa kapaciteti i saj C dhe frekuencën e tensionit të alternuar f   dhe përcaktohet nga formula e mëposhtme:

Siç mund të shihet nga formula, me frekuencë në rritje dhe rezistencë në rritje të kapacitetit zvogëlohet. Kjo sugjeron që nëse merrni një kondensator me një vlerë fikse të kapacitetit dhe lidheni atë me një burim të tensionit, frekuencën 50 Hzdhe pastaj të rrisë frekuencën për të 100 Hz, atëherë reaksionet e kondensatorëve do të përgjysmohen, dhe rrjedhimisht, rryma do të dyfishohet.

Çfarë është e mirë për të përdorur kondensatorët si ndarës të tensionit? Fakti është se praktikisht nuk konsumon energji aktive, prandaj, pothuajse nuk është e nxehtë. Kondensatori konsumon kryesisht energji reaktive, pra është një konsumator i fuqisë reaktive, e cila, ndryshe nga energjia aktive, nuk kryen ndonjë punë të dobishme dhe ndërmjet elementeve reaktive (induktori, kondensatori) dhe burimi i tensionit të alternuar vetëm energjia shkëmbehet. Fuqia reaktive manifestohet vetëm në qarqet e tensionit AC. Në tension të vazhdueshëm, fuqia reaktive është zero, dhe qarkullon vetëm fuqia aktive.

Le të shqyrtojmë pse një kondensator nuk konsumon energji aktive. Pa shkuar në teori, ne vetëm vini re se voltazhi në të gjithë kondensator është 90º prapa rrymës ( fig. 1 ). Prandaj, kur rryma arrin një maksimum, voltazhi është zero, dhe në momentin kur voltazhi arrin amplitudën e tij, rryma është zero.

Fig. 1 - Grafiku i rrymës dhe tensionit në kondensator

Fuqia aktive në qarqet AC përcaktohet nga formula e mëposhtme:

P a = UIcosφ ,

φ –   kënd midis rrymës dhe tensionit.

Siç kemi vërejtur më parë, këndi φ = 90º dhe kosinus i këtij këndi është zero. Tani, nëse e zëvendësojmë vlerën e këndit në shprehjen e mësipërme φ , atëherë ne shohim se fuqia aktive është zero.

Qarkullimi i kondensatorit ( fig. 2, 3 ) për formimin e një ndarës të tensionit është i njëjtë me instalimin e resistors, vetëm, ndryshe nga resistors, rënia e tensionit është në përpjesëtim të kundërt me kapacitetin.

Fig. 2 - Qarku i ndarësit të tensionit të kondensatorit

Fig. 3 - Skemat e ndarësve të tensionit me vlera të ndryshme të kondensatorëve

Duhet të mbahet mend se kondensatorët jo polarë duhet të përdoren në qarqet AC, kështu që kondensatorët më elektrolitikë nuk do të punojnë këtu.

Dhe akoma, voltazhi i vlerësuar i kondensatorit duhet të jetë më i lartë se ai që do të furnizohet me të, në √2 ≈ 1,41   herë:

E = √2U,

E — amplitudë vlera e tensionit, V;

U — vlera efektive e tensionit, V.

Shumë më pak indukatorë induktivë përdoren për ndarësit e tensionit AC ( fig. 4, 5 ). Rezistenca e mbështjelljes është drejtpërdrejt proporcionale me frekuencën. f aplikuar tension dhe induktancë L .

X L = 2πfL = ωL .

Fig. 4 - Qarku ndarës i tensionit në induktorë

Fig. 5 - Skemat e ndarësve të tensionit me vlera të ndryshme të induktorëve

Në kontrast me kondensatorin, voltazhi në induktancë është përpara rrymës në një kënd 90 ° ( fig. 6, 7 ), pra induktori është gjithashtu një element reaktiv dhe nuk konsumon fuqi aktive. Vetëm një pjesë e vogël e fuqisë aktive konsumohet për shkak të pranisë së rezistencës aktive të vetë spiralit të spirales.

Fig. 6 - Grafiku i rrymës dhe tensionit në induktancë

Fig. 7 - Grafiku i rrymës dhe i tensionit në elemente të ndryshme hm

Diçka shpesh filloi të më pyeste se si të lidhni një mikrokontrollues ose që qark të tensionit të ulët direkt në 220 pa përdorur një transformator. Dëshira është mjaft e dukshme - transformatori, edhe nëse pulson, është shumë i rëndë. Dhe për ta shtyrë atë, për shembull, në qarkun e kontrollit të një llambadari të vendosur direkt në kaloni, nuk do të funksionojë për arsye të mirë. A është kjo një vend i ngrohtë në mur, por kjo nuk është metoda jonë!

Megjithatë, ekziston një zgjidhje e thjeshtë dhe shumë kompakte - është një ndarës në kondensator.

Vërtetë, furnizimet e energjisë me kondensator nuk kanë një çvendosje nga rrjeti, kështu që nëse papritmas diçka digjet në të, ose shkon keq, atëherë lehtë mund të të fryjë me energji elektrike ose të digjni banesën tuaj, mirë, kompjuteri mund ta rrënojë atë për një biznes të mirë, në përgjithësi siguria këtu duhet të jetë e nderuar si gjithmonë - është pikturuar në fund të artikullit. Në përgjithësi, nëse nuk ju bindja se njësitë e furnizimit me energji pa transformator janë të keq - atëherë Buratino është vetë i keq, nuk kam të bëjë fare me të. Epo, më afër subjektit.

Mos harroni se ndarësi i zakonshëm resistive?

Do të duket se ajo që është problemi, zgjodhi vlerat e duhura dhe mori tensionin e dëshiruar. Pastaj ai u drejtua dhe fitonte. Por jo gjithçka është kaq e thjeshtë - një ndarës i tillë mund dhe do të jetë në gjendje të japë tensionin e dëshiruar, por nuk do të japë fare të drejtën e duhur. sepse rezistenca është shumë e lartë. Dhe nëse rezistenca zvogëlohet proporcionalisht, atëherë do të kalojë një rrymë e madhe, e cila në një tension prej 220 voltesh do të japë humbje shumë të mëdha të nxehtësisë - rezistorët do të ngrohin si një sobë dhe eventualisht do të dështojnë ose do të fillojnë një zjarr.

Çdo gjë ndryshon nëse një nga resistors është zëvendësuar nga një kondensator. Pika është - siç ju kujtohet nga artikulli në lidhje me kondensatorët, tension dhe rrymë në kondensator nuk përputhen në fazë. dmth kur voltazhi është në maksimum, rryma është minimale, dhe anasjelltas.

Meqë kemi një tension të alternuar, kondensatori do të shkarkohet vazhdimisht dhe do të ngarkohet, dhe tipar i shkarkimit të ngarkesës së kondensatorit është se kur ka maksimumin e rrymës (në kohën e ngarkimit), atëherë tensionin dhe frekuencën minimale. Kur ajo tashmë është ngarkuar dhe maksimumi është në të, rryma është zero. Prandaj, në këtë situatë, fuqia e humbjes së nxehtësisë e ndarë në kondensator (P = U * I) do të jetë minimale. dmth ai nuk do të djerse. Dhe rezistenca e ndreqësit të kondensatorit është Xc = -1 / (2pi * f * C).

Tërheqje teorike

Ekzistojnë tri lloje të rezistencës në një qark:

Rezistenca aktive (R)
  Reaktive - kondensator (X с) dhe spirale (X L)
  Rezistenca totale e qarkut (impedanca) Z = (R 2 + (X L + X s) 2) 1/2

Rezistenca është gjithmonë konstante, dhe reaktive varet nga frekuenca.
  X L = 2pi * f * L
  Xc = -1 / (2pi * f * C)
  Shenja e reaktancës së një elementi tregon karakterin e saj. dmth nëse është më i madh se zero, atëherë këto janë vetitë induktive, nëse janë më pak se zero, atëherë kapacitative. Nga kjo rrjedh se induktanti mund të kompensohet nga kapaciteti dhe anasjelltas.

f - frekuenca aktuale.

Prandaj, në dc në f = 0 dhe X L spiralja bëhet e barabartë me 0 dhe spiralja kthehet në një pjesë normale të telit me vetëm një rezistencë, dhe kondensatori Xc shkon në pafundësi, duke e kthyer atë në një pushim.

Rezulton se kemi një skemë të tillë:

Çdo gjë, në një drejtim, rrjedhja rrjedh përmes një diode, në tjetrën përmes sekondës. Si rezultat, në anën e djathtë të qarkut nuk kemi më pushim, por një rrymë pulsuese është një valë gjysmë sinusoide.

Shtoni një kondensator zbutës për të bërë tensionin më të qetë, mikrofaradin në 100 dhe volt në 25, elektrolit:

Në parim, ajo tashmë është e gatshme, e vetmja gjë që duhet të bëni është që të vendosni një diodë zener në një rrymë të tillë që të mos vdesë kur nuk ka ngarkesë, sepse atëherë ai do të duhet ta marrë rap për të gjithë, duke tërhequr të gjitha momentet që PB mund të japë.

Dhe ju mund t'i ndihmoni atij slegonet. Vendos një rezistencë aktuale-limituese. Vërtetë, kjo do të zvogëlojë në masë të madhe kapacitetin e ngarkesës së furnizimit me energji, por kjo është e mjaftueshme për ne.

Rryma që ky qark mund të japë mund të jetë, EMNIP, llogaritur përafërsisht nga formula:

I = 2F * C (1.41U - Uout / 2).

• F është frekuenca e rrjetëzimit. Kemi 50Hz.
• C - kapaciteti
• U - tension në prizë
• Uout - tension i prodhimit

Formula vetë është nxjerrë nga integrals mërzitur e formës së tanishme dhe të tensionit. Në parim, ju mund ta bëni atë në fjalën "llogaritja e kondensimit të shuarjes", shumë materiale.

Në rastin tonë, rezulton se I = 100 * 0.46E-6 (1.41 * U - Uout / 2) = 15mA

Jo një ekstravagancë, por për të punuar MK + TSOP + optointerface më shumë se mjaftueshme. Dhe zakonisht nuk kërkohet.

Ju gjithashtu mund të shtoni disa Conders për filtrim shtesë të fuqisë dhe mund të përdorni:

Pas kësaj, si zakonisht, gjithçka u gërryehej dhe u ngjit:

Skema përsëritet dhe punon. Një herë e shtyva atë në sistemin e kontrollit të ngrohjes termike të qelqit. Kishte një vend me një kuti ndeshjeje, dhe siguria ishte e garantuar nga vitrifikimi i përgjithshëm i të gjithë njësisë.

TEKNOLOGJIA E SIGURISË

Në këtë skemë nuk ka izolim të tensionit  nga qark furnizimi, që do të thotë qark SHUME E RREZIKSHME  në aspektin e sigurisë elektrike.

Prandaj, ne duhet të jemi qasje shumë të përgjegjshme për instalimin dhe përzgjedhjen e komponentëve. Dhe gjithashtu me kujdes dhe me shumë kujdes të trajtuar atë kur ngritjen.

Së pari, vini re se një nga konkluzionet shkon në GND direkt nga priza. Kjo do të thotë se mund të ketë një fazë, në varësi të asaj se si e keni lidhur prizën në prizë.

Prandaj, ndiqni rigorozisht një numër rregullash:

• 1. Vlerësimet duhet të vendosen me një diferencë të tensionit më të madh të mundshëm. Kjo është veçanërisht e vërtetë për kondensatorin. Kam 400 volt, por ky është ai që ishte në dispozicion. Do të ishte më mirë nëse volt është 600, sepse Në rrjetin e energjisë, ndonjëherë tensionet e tensionit janë shumë më të larta se nominale. Furnizimet standarde të energjisë për shkak të inercisë së saj, do të mbijetojnë lehtë, por kondensatori mund të shpërthejë - imagjinoni pasojat për veten tuaj. Epo, nëse nuk ka zjarr.
• 2. Ky qark duhet të jetë i izoluar me kujdes nga mjedisi. Rasti i besueshëm në mënyrë që asgjë të mos shkojë jashtë. Nëse qarku është montuar në një mur, atëherë nuk duhet të prekë muret. Në përgjithësi, ne e paketojmë gjithë gjë fort në plastikë, vendosim dhe varrosim në një thellësi prej 20 metrash. :)))))
• 3. Kur vendosni në çdo rast, mos e prekni asnjë nga elementët zinxhirorë. Mos u sigurosh se ka një dalje 5 Volt. Që nga pesë voltë ka vetëm lidhje me veten. Por në lidhje me mjedisin ka ende të njëjtë 220.
• 4. Pas ndërprerjes, është shumë e dëshirueshme që shkarkimi i kondensatorit të shuarjes. sepse mbetet një ngarkesë e volts në 100-200 dhe në qoftë se shkujdesur fut, ku diçka nuk është atje, ajo dhemb për të kapur një gisht. Nuk është fatale, por mjaft e këndshme, por në befasi, mund të grindeni gjërat.
• 5. Nëse përdoret një mikrokontrollues, atëherë firmware duhet të bëhet VETEM kur shkëputet tërësisht nga rrjeti. Dhe duhet të fikësh daljen nga priza. Nëse kjo nuk është bërë, atëherë me një probabilitet afër 100%, kompjuteri do të vritet. Dhe ka shumë të ngjarë të gjithë.
• 6. E njëjta vlen edhe për komunikimin me kompjuterin. Me këtë fuqi është e ndaluar të lidhet nëpërmjet USART, është e ndaluar të bashkohen tokën.

Nëse ende dëshironi të komunikoni me kompjuterin, atëherë përdorni ndërfaqe potencialisht të ndara. Për shembull, një kanal radioje, një transmetim infra të kuq, në të paktën ndarjen e optocoupler RS232 në dy pjesë të pavarura.