Способы понижения напряжения переменного тока

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

Понижаем переменное напряжение

Рассмотрим типовые ситуации, когда нужно опустить напряжение, чтобы подключить прибор, который работает от переменного тока, но напряжение его питания не соответствует привычным 220 Вольтам. Это может быть, как различная бытовая техника, инструмент, так и упомянутые выше светильники.

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.

Для питания более мощных потребителей удобно использовать импульсные преобразователи для понижения и регулировки напряжения от источника питания. Примером таких устройств являются платы на LM2596, а в англо-язычных интернет-магазинах их можно найти по запросам «DC-DC step down» или «DC-DC buck converter».

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!

Наверняка вы не знаете:

• Что делать, если низкое напряжение в сети
• Как сделать сетевой фильтр своими руками
• Как сделать трансформатор в домашних условиях

Источник

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.

Снижение напряжения с помощью трансформаторов

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.

Делитель напряжения на индуктивностях

Индуктивность – это катушка, намотанная медным (как правило) проводом на металлическом или ферромагнитном сердечнике. Трансформатор – это один из видов индуктивности. Если от середины первичной обмотки сделать отвод, то между ним и крайними выводами будет равное напряжение. И оно будет равно половине напряжения питания. Но это в том случае, если сам трансформатор рассчитан на работу именно с таким питающим напряжением.

Но можно использовать несколько катушек (для примера можно взять две), соединить их последовательно и включить в сеть переменного тока. Зная значения индуктивностей, несложно произвести расчет падения на каждой из них:

1. U(L1) = U1 * (L1 / (L1 + L2)).
2. U(L2) = U1 * (L2 / (L1 + L2)).

В этих формулах L1 и L2 – индуктивности первой и второй катушек, U1 – напряжение питающей сети в Вольтах, U(L1) и U(L2) – падение напряжения на первой и второй индуктивностях соответственно. Схема такого делителя широко применяется в цепях измерительных устройств.

Делитель на конденсаторах

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.

Делитель на резисторах

Схема во многом похожа на предыдущие, но используются постоянные резисторы. Методика расчета такого делителя немного отличается от приведенных выше. Использоваться схема может как в цепях переменного, так и постоянного тока. Можно сказать, что она универсальная. С ее помощью можно собрать понижающий преобразователь напряжения. Расчет падения на каждом резисторе производится по следующим формулам:

1. U(R1) = (R1 * U) / (R1 + R2).
2. U(R2) = (R2 * U) / (R1 + R2).

Нужно отметить один нюанс: величина сопротивления нагрузки должна быть на 1-2 порядка меньше, чем у делительных резисторов. В противном случае точность расчета будет очень грубая.

Практическая схема блока питания: трансформатор

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.

Схема блока питания: выпрямитель и фильтр

Далее идет преобразование переменного тока в постоянный. Для этого используются полупроводниковые диоды или сборки. Самый простой тип выпрямителя состоит из одного диода. Называется он однополупериодный. Но максимальное распространение получила мостовая схема, которая позволяет не просто выпрямить переменный ток, но и избавиться максимально от пульсаций. Но такая схема преобразователя все равно неполная, так как от переменной составляющей одними полупроводниковыми диодами не избавиться. А понижающие трансформаторы напряжения 220 В способны преобразовать переменное напряжение в такое же по частоте, но с меньшим значением.

Электролитические конденсаторы используются в блоках питания в качестве фильтров. По теореме Кирхгофа, такой конденсатор в цепи переменного тока является проводником, а при работе с постоянным — разрывом. Поэтому постоянная составляющая будет протекать беспрепятственно, а переменная замкнется сама на себя, следовательно, не пройдет дальше этого фильтра. Простота и надежность – это именно то, что характеризует такие фильтры. Также могут применяться сопротивления и индуктивности для сглаживания пульсаций. Подобные конструкции используются даже в автомобильных генераторах.

Стабилизация напряжения

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).

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).

Источник

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!

Источник