Как увеличить постоянное напряжение: Как повысить напряжение постоянного и переменного тока?

в квартире и на даче

Низкое напряжение в сети – можно сказать, болезнь удаленных потребителей. Стиралка еле крутится, в квартире или в доме; совершенно исправный насос вдруг перестал качать воду на даче – причина чаще всего одна: падение напряжения сети электропитания. При допустимых пределах 195 – 235 В (если линейное напряжение, как и нас и в Европе, 220 В) на «кончиках» распределительной сети может быть 180 и даже 175 В.

Прежде всего, нужно разобраться, где происходит падение напряжения. Тут не нужно измерений и приборов – достаточно поспрашивать соседей. Если у них все в порядке, потери напряжения – в Вашей абонентской проводке и нужно звать мастера-электрика.

Причины снижения напряжения

Если в электрической сети низкое напряжение, не выходящее за границы допустимых норм, то это вполне нормально, так как при транспортировке энергии на линии теряется ее некоторая часть. При обычных условиях уровень этих потерь должен иметь допустимые значения. Но со временем оборудование изнашивается, и потребление электричества увеличивается.

Повышение расхода энергии заметно в своих домах при увеличении количества электрических устройств. Постепенно возникает такая ситуация, когда сеть не может нормально функционировать и обеспечивать энергией потребителей. При увеличении нагрузки толщина проводов, кабелей и мощность оборудования не изменяется.

Многие электрические устройства должны функционировать при нормальном напряжении 220-230 В. Если эта величина уменьшается, и становится ниже, то эффект от приборов значительно уменьшается, и большинство из них совсем не работают, либо выходят из строя.

Стабилизатор напряжения

Это наиболее приемлемый метод. Стабилизатор может быть с ручным или автоматическим управлением. Стабилизатор с системой автоматики самостоятельно удерживает необходимую мощность, а ручной приходится настраивать своими руками. Раньше такие приборы были во многих домах, так как электричество в сети имело большие перепады, да и в настоящее время подача электроэнергии часто изменяется. Когда люди на работе, то напряжение нормальное, а вечером, когда все дома, и работают многие устройства, то напряжение может давать сбои.

В таких случаях стабилизатор выполняет две задачи – во-первых, он увеличивает неожиданно уменьшившееся напряжение, позволяя приборам непрерывно функционировать, а во-вторых, он создает безопасность, и предотвращает появление замыканий из-за перепадов питания. Стабилизатор является необходимым устройством, но достаточно дорогостоящим, поэтому если у вас нет в доме старого стабилизатора, то лучше его не приобретать, а воспользоваться другим методом.

Чаще всего стабилизатор постоянно находится в подключенном состоянии, защищая устройства. Многие из них имеют световую индикацию, указывающую на уровень напряжения и режима работы.

Принцип работы стабилизатора

Действие этого прибора основывается на изменении числа витков трансформатора, при помощи тиристоров, реле или щеток. Защитная схема от пониженного напряжения очень простая. При нормальной величине напряжения, указанного в руководстве к прибору, стабилизатор может сгладить перепады, выдавая на выходе 220 вольт с допуском не более 8%. При снижении напряжения за допустимые границы, стабилизатор отключает питание, и выдает звуковой и световой сигнал.

Необходимо выяснить, как работает алгоритм действия стабилизатора при низком напряжении. При значительном падении напряжения менее 150 вольт напряжение на выходе может достигать 130% от значения питающей величины. При уменьшении U на выходе стабилизатора до 180 вольт он обесточивает сеть, делая напряжение равным нулю.

При увеличении наибольшего напряжения сети более 260 вольт устройство может поддерживать выходную величину около 90% от значения питания. При увеличении напряжения до 255 вольт, нагрузка также отключается от электрической сети.

Восстановление характеристик напряжения питания дает возможность возобновить подключение питания на нагрузку, однако происходит это при условии, позволяющем предотвратить вредное для потребителя внезапное изменение питания.

Также, стабилизатор обладает определенной заданной эксплуатационной температурой (до 120 градусов). Если этот параметр отклоняется более, чем на 10 градусов, то питание также может отключиться. Когда температура понизится, то допустимой величины (около 85 градусов), то питание автоматически восстановится. Многие регуляторы напряжения сети имеют автоматические системы, производящие аварийное выключение питания, если напряжение превысило допустимую величину тока. Это достигается путем применения регулятора для подсоединения нагрузки, больше разрешенной величины.

Отсюда можно сделать вывод, что увеличить напряжение в сети не настолько трудно, необходимо лишь вникнуть в эту проблему более глубоко.

Как повысить силу тока в блоке питания?

В интернете часто можно встретить вопрос, как повысить I в блоке питания, не изменяя напряжение. Рассмотрим основные варианты.

Ситуация №1.

Блок питания на 12 Вольт работает с током 0,5 Ампер. Как поднять I до предельной величины? Для этого параллельно БП ставится транзистор. Кроме того, на входе устанавливается резистор и стабилизатор.

Узнайте больше — как проверить транзистор мультиметром на исправность.

При падении напряжения на сопротивлении до нужной величины открывается транзистор, и остальной ток протекает не через стабилизатор, а через транзистор.

Последний, к слову, необходимо выбирать по номинальному току и ставить радиатор.

Кроме того, возможны следующие варианты:

• Увеличить мощность всех элементов устройства. Поставить стабилизатор, диодный мост и трансформатор большей мощности.
• При наличии защиты по току снизить номинал резистора в цепочке управления.

Ситуация №2.

Имеется блок питания на U = 220-240 Вольт (на входе), а на выходе постоянное U = 12 Вольт и I = 5 Ампер. Задача — увеличить ток до 10 Ампер. При этом БП должен остаться приблизительно в тех же габаритах и не перегреваться.

Здесь для повышения мощности на выходе необходимо задействовать другой трансформатор, который пересчитан под 12 Вольт и 10 Ампер. В противном случае изделие придется перематывать самостоятельно.

При отсутствии необходимого опыта на риск лучше не идти, ведь высока вероятность короткого замыкания или перегорания дорогостоящих элементов цепи.

ПОПУЛЯРНОЕ У ЧИТАТЕЛЕЙ: Как перевести киловатты в амперы и наоборот

Трансформатор придется поменять на изделие большего размера, а также пересчитывать цепочку демпфера, находящегося на СТОКЕ ключа.

Следующий момент — замена электролитического конденсатора, ведь при выборе емкости нужно ориентироваться на мощность устройства. Так, на 1 Вт мощности приходится 1-2 мкФ.

Также рекомендуется поменять диоды с выпрямителями. Кроме того, может потребоваться установка нового диода выпрямителя на низкой стороне и увеличение емкости конденсаторов.

После такой переделки устройство будет греться сильнее, поэтому без установки вентилятора не обойтись.

Повышающий трансформатор

Вторым методом является покупка трансформатора, который способен увеличить напряжение. Но для правильного выбора трансформатора, необходимо ознакомиться с определенными расчетами. Первичная обмотка должна быть рассчитана на 220 вольт, а вторичная – должна выдавать недостающую часть напряжения.

Для определения нужного числа витков следует пользоваться формулами:

Iн = Рн / Uн и Р = U2 x I2

В первом выражении можно определить ток вторичной обмотки. Далее, используя второе выражение, можно определить мощность Р. По таким данным можно узнать, какие параметры трансформатора необходимы. Основными характеристиками при подборе трансформатора являются мощность и напряжение на выходе.

Перед повышением напряжения и монтажа трансформатора, нужно спланировать место установки. Обычно их устанавливаю в подвалах. Если вы живете в квартире, то лучше установить его в кладовке или подсобном помещении, где нет людей.

Повышение переменного напряжения

Разновидности трансформаторов

Наиболее простой способ увеличения переменного напряжения – установка между выходом сети и питаемой нагрузкой повышающего трансформатора. Применяемые на практике устройства делятся на две основные разновидности. Первая — классические трансформаторы, вторая — автотрансформаторы. Схемы этих устройств приведены на рисунке 2.

Рис. 2. Схемы трансформатора и автотрансформатора

Классический трансформатор содержит две обмотки: первичную или входную с числом витков W1, а также вторичную или выходную с числом витков W2. Для трансформатора действует правило Uвыхода = K×Uвхода, где K = W2/W1 – коэффициент трансформации. Таким образом, в повышающем трансформаторе количество витков вторичной обмотки превышает таковое у первичной.

Повышающий авторансформатор содержит единственную обмотку с W2 витками. Сеть подключается на часть W1 ее витков. Повышение U происходит за счет того, что магнитное поле, создаваемое при протекании тока через входную часть общей обмотки, наводит ток уже во всей обмотке W2. Расчетная формула автотрансформатора аналогична обычному: Uвыхода = K×Uвхода, где K = W2/W1 – коэффициент трансформации.

Особенности трансформаторов

Эффективность функционирования трансформаторов наращивают применением сердечника из электротехнической стали. Этот компонент

• увеличивает КПД устройства за счет уменьшения рассеяния магнитного поля в окружающем пространстве;
• выполняет функцию несущей силовой основы для обмоток.

Неизбежные потери на вихревые тока уменьшают тем, что сердечник представляет собой наборный пакет из тонких профилированных изолированных пластин.

При прочих равных условиях целесообразно использовать трансформатор. Это связано с тем, что не пропускает постоянный ток, т.е. обеспечивает гальваническую развязку сети от приемника, позволяя добиться большей электробезопасности.

Особенность трансформатора — его обратимый характер, т.е. в зависимости от ситуации он может одинаково успешно выполнять функции повышающего и понижающего устройства. Единственное серьезное ограничение — необходимость соблюдения штатных режимов работы первичной и вторичной обмоток.

В отличие от компьютерных розеток, называемых RJ45, в различных странах при устройстве бытовых сетей электроснабжения устанавливают различные типа розеток. Известны, например, розетки, немецкого, французского, английского и иных стандартов или стилей. Поэтому на трансформатор малой мощности целесообразно возложить функции адаптера, который за счет разных типов вилок и гнезд обеспечивает механическое согласование сети и нагрузки. Пример такого устройства изображен на рисунке 3.

Рис. 3. Пример обратимого маломощного трансформатора с возможностью согласования типов розеток

Лабораторные автотрансформаторы ЛАТР

Сильная сторона автотрансформатора – простота регулирования выходного напряжения простым перемещением токосъемного контакта по обмотке. Устройства, допускающие выполнение этой опции, известны как лабораторные автотрансформаторы ЛАТР. Отличаются характерным внешним видом за счет наличия регулятора напряжения и вольтметра для его контроля, рисунок 4.

ЛАТР востребованы не только в лабораториях. Они массово применяются в гаражах, на садовых участках и других местах, где из-за перегрузки и износа линии напряжение в розетке оказывается ниже минимально допустимого.

При колебаниях сетевого напряжения вместо обычного ЛАТР целесообразно использовать стабилизатор, куда он входит в виде одного из блоков.

Рис. 4. Внешний вид одного из вариантов ЛАТР

Другие способы повышения напряжения

Для того, чтобы увеличить низкое напряжение, существует много разных способов, которыми пользуются многие жильцы квартир и загородных домов.

1. Применение автотрансформаторов. Их устройство дает возможность увеличить напряжение на 50 вольт. Они применяются чаще всего в электрических сетях с низким напряжением, в деревне, где напряжение падает часто, и считается обычным явлением. Используя автотрансформатор можно также и уменьшать напряжение. При их выборе следует учитывать мощность, в противном случае они будут сильно нагреваться.
2. Низкое напряжение можно привести в норму путем использования умножителя, который является особым устройством, собранным из конденсаторов и диодов. Такие умножители используются для питания кинескопов, увеличивая напряжение до 27 тысяч вольт.
3. С помощью электродвижущей силы. Если в источнике энергии можно настраивать ЭДС специальным регулятором, то можно увеличить значение ЭДС этого источника. Повышение напряжения произойдет на столько, на сколько повысится ЭДС.
4. Низкое напряжение можно повысить, изменяя сопротивление. Зависимость напряжения от сопротивления, следующая: во сколько уменьшится сопротивление, во столько и увеличится напряжение.
5. Если нельзя повысить напряжение одним из этих способов, то можно использовать их совместно. Например, для увеличения напряжения в цепи в 12 раз, нужно повысить ЭДС источника в два раза, снизить длину проводов в два раза, и повысить площадь их сечения в три раза.

Что делать, если низкое напряжение в электрической сети.

Как повысить силу тока в зарядном устройстве?

В процессе пользования зарядными устройствами можно заметить, что ЗУ для планшета, телефона или ноутбука имеют ряд отличий. Кроме того, может различаться и скорость, с которой происходит заряд девайсов.

Здесь многое зависит от того, используется оригинальное или неоригинальное устройство.

Чтобы измерить ток, который поступает к планшету или телефону от зарядного устройства, можно использовать не только амперметр, но и приложение Ampere.

С помощью софта удается выяснить скорость заряда и разрядки АКБ, а также его состояние. Приложением можно пользоваться бесплатно. Единственным недостатком является реклама (в платной версии ее нет).

Главной проблемой зарядки аккумуляторов является небольшой ток ЗУ, из-за чего время набора емкости слишком большое. На практике ток, протекающий в цепи, напрямую зависит от мощности зарядного устройства, а также других параметров — длины кабеля, его толщины и сопротивления.

С помощью приложения Ampere можно увидеть, при какой силе тока производится заряд девайса, а также проверить, может ли изделие заряжаться с большей скоростью.

Для использования возможностей приложения достаточно скачать его, установить и запустить.

После этого телефон, планшет или другое устройство подключается к зарядному устройству. Вот и все — остается обратить внимание на параметры тока и напряжения.

Кроме того, вам будет доступна информация о типе батареи, уровне U, состоянии АКБ, а также температурном режиме. Также можно увидеть максимальные и минимальные I, имеющие место в период цикла.

Если в распоряжении имеется несколько ЗУ, можно запустить программу и пробовать делать зарядку каждым из них. По результатам тестирования проще сделать выбор ЗУ, обеспечивающего максимальный ток. Чем выше будет этот параметр, тем быстрее зарядится девайс.

Измерение силы тока — не единственное, на что способно приложение Ampere. С его помощью можно проверить, сколько потребляется I в режиме ожидания или при включении различных игр (приложений).

Например, после отключения яркости дисплея, деактивации GPS или передачи данных легко заметить снижение нагрузки. На этом фоне проще сделать вывод, какие опции в большей степени разряжают аккумулятор.

Что еще стоит отметить? Все производители рекомендуют заряжать девайсы «родными» ЗУ, выдающими определенный ток.

Но в процессе эксплуатации бывают ситуации, когда приходится заряжать телефон или планшет другими зарядными, имеющими большую мощность. В итоге скорость зарядки может оказаться выше. Но не всегда.

Мало, кто знает, но некоторые производители ограничивают предельный ток, который может принимать АКБ устройства.

Например, устройство Самсунг Гэлекси Альфа поставляется вместе с зарядным на ток 1,35 Ампер.

При подключении 2-амперного ЗУ ничего не меняется — скорость зарядки осталась той же. Это объясняется ограничением, которое установлено производителем. Аналогичный тест был произведен и с рядом других телефонов, что только подтвердило догадку.

С учетом сказанного выше можно сделать вывод, что «неродные» ЗУ вряд ли причинят вред аккумулятору, но иногда могут помочь в более быстрой зарядке.

Рассмотрим еще одну ситуацию. При зарядке девайса через USB-разъем АКБ набирает емкость медленнее, чем если заряжать устройство от обычного ЗУ.

Это объясняется ограничением силы тока, которую способен отдавать USB порт (не больше 0,5 Ампер для USB 2.0). В случае применения USB3.0 сила тока возрастает до уровня 0,9 Ампер.

ПОПУЛЯРНОЕ У ЧИТАТЕЛЕЙ: Как заземлить стиральную машину

Кроме того, существует специальная утилита, позволяющая «тройке» пропускать через себя больший I.

Для устройств типа Apple программа называется ASUS Ai Charger, а для других устройств — ASUS USB Charger Plus.

На сколько сильно может увеличить напряжение простая катушка, питаемая от батарейки на 1,5 В. « ЭлектроХобби

В этой статье предлагаю выяснить, до какой степени способна увеличить электрическое напряжение обычная электрическая катушка, в зависимости от разновидности своей формы, наличия сердечника внутри себя и количества витков этой самой катушки. И так, прежде всего стоит начать с того, что новичкам может быть неведомо про такое явление как самоиндукция, возникающей в электрической катушке. Дело в том, что если на обычную катушку, состоящую даже всего и нескольких витков изолированного медного провода, приложить некоторую величину постоянного электрического напряжения, то через нее потечет ток. Ток представляет собой упорядоченное движение электрически заряженных частиц (в твердых телах это электроны). Вокруг любых движущихся электрических зарядов имеется электромагнитное поле.

Когда мы подали на катушку напряжение, то вокруг нее возникает это самое электромагнитное поле. Именно в нем запасается определенная часть электрической энергии. А вот когда мы убираем напряжение с катушки, это энергия, запасенная в магнитном поле резко стремится создать на концах данной катушки увеличенную разность потенциалов. То есть, при отключении питания от любой катушки на ее выводах кратковременно появляется электрический всплеск электрического напряжения, которое может даже в разы превышать то напряжение, что до этого подавалось на катушку. Это и есть явление ЭДС самоиндукции.

Для того, чтобы провести некоторые исследования и выяснить на сколько сильно может обычная электрическая катушка увеличивать напряжение соберем простую схему, которую можно увидеть на рисунке ниже.

Источником питания у нас будет обычная батарейка на 1,5 вольта. Сама схема состоит из катушки, которую мы и будем испытывать, и которых у нас будет несколько разновидностей. После катушки, параллельно источнику питания стоит переключатель, с нормально открытыми контактами. Им мы будем создавать импульсы, которые будут порождать на катушке процессы ЭДС самоиндукции. Далее в схеме стоит обычный диод, за которым электролитический конденсатор и вольтметр постоянного тока. Ну, а теперь более подробно о том, как именно работает эта схема.

В начальный момент переключатель B1 разомкнут. Напряжение батарейки в 1,5 вольта проходит через диод VD1, заряжает конденсатор до напряжения источника питания. А точнее поскольку при прямом включении на диоде, как известно, происходит падение напряжения около 0,6 В, то конденсатор C1 заряжается где-то до напряжения 0,9 В. Ну, и на вольтметре мы увидим именно это напряжение. Но как только мы кратковременно нажимаем на переключатель B1, то электрический ток пойдет уже через него, тем самым образовав на катушке электромагнитное поле, которое после отпускания переключателя B1 в исходное, разомкнутое состояние приведет к появлению ЭДС самоиндукции на концах катушки.

Как я сказал выше, ЭДС (электродвижущая сила) самоиндукции катушек может в разы превышать напряжение, что на них было подано изначально от источника питания. Это увеличенное напряжение будет совпадать по своей полярности с батарейкой, тем самым происходит суммирования напряжений этой батарейки и ЭДС самоиндукции катушки. Увеличенное напряжение, пройдя через диод, на котором осядет все те же 0,6 В, пойдут на заряд конденсатора C1. Это увеличенное напряжение мы увидим на вольтметре V1. Причем, поскольку при заряде конденсатора теряется часть электрической энергии, то с каждым последующим нажатием на переключатель B1 мы будем получать на конденсаторе все большее значение напряжения, до какого-то своего предела.

Естественно может возникнуть вопрос. А зависит ли напряжение ЭДС самоиндукции от формы катушки, наличия сердечника в ней и от количества витков? Ответ, да. Кроме этого поскольку заряд конденсатора до максимального напряжения происходит ступенчато, то еще стоит учесть, что чем больше емкость мы поставим в данную схему, тем больше энергии мы должны передать конденсатору от катушки для максимально быстрого его полного заряда. Ну, и обязательно сам конденсатор должен быть рассчитан на напряжение процентов так на 25-50 больше, чем те напряжение, которое к нему прикладывается. В противном случае конденсатор может выйти из строя, или даже взорваться от перенапряжения.

Что касается диода, так для схемы подойдет любой диод, лишь бы он был рассчитан на прямой ток более того, что будет через него проходить, и его обратное напряжение также должно быть больше где-то на 25-50% того напряжение, что будет на нем оседать при обратной полярности. То есть, когда конденсатор зарядится до какого-то своего максимального значения, то уже получится что его напряжение будет подключено к диоду обратным образом. И все напряжение конденсатора уже осядет на диоде, когда он находится в закрытом состоянии. И если это напряжение будет больше того, на какое рассчитан диод, то большая вероятность его пробоя. Что касается роли этого диода в схеме, так тут все просто. Он нужен чтобы заряженный конденсатор не разряжался обратно через катушку и батарейку. Этот диод ЭДС самоиндукции пропускает только в одном направлении, в сторону конденсатора.

1 » катушка без сердечника, 36 витков, диаметр провода около 0,4 мм, диаметр самой катушки около 8 мм, вольтметр показал напряжение на конденсаторе 10 вольт.

2 » такая же катушка что и в первом случае, но уже содержащая небольшой кусок ферритового стержня, на вольтметре напряжение уже было около 18 вольт.

3 » катушка намотанная на круглом сердечнике, ферритовом кольце, содержащая все тот же провод и то же количество витков (36 вит.), выдает напряжение, что показывается вольтметром, около 28 вольт, и более.

4 » катушка на ферритовой гантели, количество витков около 50, выдает напряжение около 23 вольта.

5 » катушка на ферритовой гантели, содержащая около 80 витков, размер гантели чуть больше первой, на вольтметре напряжение уже 70 вольт.

6 » катушка на ферритовой гантели, с еще чуть большим размером, содержащая около 120 витков, напряжение на вольтметре уже выросло аж до 105 вольт.

7 » ну и ради интереса взял свой ранее намотанный повышающий трансформатор на Ш-образном сердечнике из феррита, вторичная обмотка которая была намотана проводом 0,1 мм, и содержала около 1200 витков, после проверки этой вторичной катушки на нашей схеме вольтметр показал напряжение около 65 вольт. То есть, даже не смотря на относительно большое количество витков на трансформаторе, относительно предыдущих катушке на гантелях, напряжение на вольтметре было меньше чем у катушки, содержащая меньшее количество витков.

В итоге этих тестов стало понятно, какие формы катушке, и с каким сердечником, и каким количеством витков выдают максимальное значение ЭДС самоиндукции, что можно использовать для простых схем DC-DC повышающих преобразователей по подобным схемам. Разве что вместо обычного переключателя нужно будет поставить электронный ключ на транзисторе, управляемой генератором импульсов. Ну и для получения стабильного значения выходного напряжения в схему также стоит добавить узел стабилизатора постоянного напряжения.

У новичка может возникнуть мысль, будто из обычной батарейки на 1,5 вольт можно получить бесконечно большое количество электроэнергии. К сожалению это не так. В физике существует закон сохранения энергии. То есть, сам источник питания, в нашем случае это батарейка, может выдать определенное количество электрической энергии, и не больше. Мы же повышая напряжение жертвует величиной тока. Чем больше будет напряжение получено схемой, тем либо быстрее разрядится наша батарейка, либо придется при этом большом напряжении использовать очень малый ток. Так что это обязательно учтите.

P.S. В данной статье я наглядно показал как различные виды электрических катушек могут генерировать разную ЭДС самоиндукции, величина которой в разы, а то и сотни раз может быть больше напряжения своего источника питания. Так что возьмите себе на заметку эту тему, и при сборке схемы повышающих преобразователей учитывать эти моменты.

НИЖЕ ВИДЕО ПО ЭТОЙ ТЕМЕ

Наглядный пример того как обычная катушка с медной проволокой может повышать напряжение одной батарейки на 1,5 вольт в сотни раз

Ссылка для просмотра этого видео на моем канале в Дзене

 

Ссылка на эту статью в Дзене — https://dzen. ru/a/YxxeYLkaOnQrkyIZ

---

 

Как повысить напряжение | Для источников переменного и постоянного тока

13 мая 2022 г. Чарльз Кларк Оставить комментарий

Для цепей переменного тока вы можете использовать повышающий трансформатор или автотрансформатор, чтобы получить более высокое выходное напряжение. Другой способ – последовательное соединение источников напряжения. Для цепей постоянного тока также помогает последовательное соединение источников напряжения. Другие методы включают в себя использование повышающего прерывателя, схемы повышающего умножителя постоянного тока, такой как умножитель напряжения, удвоитель напряжения и т. д.

Для большинства современных электроприборов рабочее напряжение составляет 220 вольт переменного тока. Тем не менее, значение отличается для других стран. И в результате приходится подавать питание на устройства для достижения номинальных значений параметров мощности. Именно поэтому повышение напряжения становится необходимостью.

Как увеличить напряжение

Есть несколько способов увеличить напряжение в цепи. В этом разделе мы обсудим, как увеличить напряжение переменного и постоянного тока и как мы можем этого добиться.

Повышение напряжения цепи постоянного тока

Поскольку трансформаторы постоянного тока не работают, мы не можем использовать здесь концепцию трансформатора, повышающего напряжение цепи постоянного тока. Одним из наиболее эффективных способов является последовательное подключение отдельных напряжений постоянного тока в цепи. Чтобы добиться такого расположения, вы должны соединить отрицательную полярность каждого источника напряжения с положительной стороной. Как следствие, напряжения будут складываться.

Еще один способ увеличить напряжение постоянного тока — использовать повышающую схему умножителя постоянного тока, такую ​​как умножитель напряжения. Это тип схемы диодного выпрямителя, который используется для получения выходного постоянного напряжения. Выходное постоянное напряжение в несколько раз превышает приложенное входное переменное напряжение.

Кроме того, есть еще одна схема повышения постоянного напряжения, которую вы можете использовать, это удвоитель напряжения. Если источник постоянного тока имеет высокое напряжение в сочетании с генератором Маркса, вы можете получить чрезвычайно высокое выходное напряжение постоянного тока. Кроме того, повышающий прерыватель также хорошо справляется с преобразованием постоянного тока в постоянный.

Увеличение напряжения в цепи переменного тока

Подобно цепи постоянного тока, вы можете увеличить напряжение в цепи переменного тока, последовательно соединив источники переменного тока. В результате величина всех напряжений будет просто складываться при условии, что частоты одинаковы. Однако, если частоты разные, напряжения складываются по-другому. Вам придется преобразовать их в сложные формы, а затем добавить.

Альтернативным способом увеличения напряжения в цепи переменного тока является использование автотрансформатора или повышающего трансформатора. Поскольку количество витков в первичной обмотке повышающего трансформатора меньше, чем количество витков во вторичной обмотке, напряжение, индуцируемое во вторичной обмотке, будет намного выше. Вы также можете использовать выпрямитель для преобразования выхода переменного тока в выход постоянного тока.

Если у вас есть высокочастотный источник переменного тока, такой как обратноходовой трансформатор, вы можете использовать умножитель напряжения Кокрофта-Уолтона, чтобы получить гораздо более высокое выходное напряжение. Если вы хотите поднять напряжение во всем доме, вы можете выбрать релейный стабилизатор как дешевый вариант.

Меры предосторожности при повышении напряжения

Убедитесь, что вы не превышаете ток, заявленный производителями для конкретных устройств.

Заключение

Повышение напряжения в цепи требует работы с трансформаторами, автотрансформаторами, инверторами, умножителями и многими другими электрическими устройствами. Поэтому соблюдение мер безопасности крайне важно. Реализация методов, продемонстрированных в этой статье, несомненно, поможет вам достичь желаемого значения напряжения.

Рубрики: Основы

Взаимодействие с читателем

преобразователь постоянного тока в постоянный — как преобразовать, понизить или повысить напряжение?

Преобразование напряжения и тока является одной из наиболее распространенных задач в электротехнике. Напряжение постоянно повышается (повышенное или усиленное ) и пониженное (пониженное или пониженное ) для подачи электроэнергии в ваш дом или на работу. Также часто необходимо изменять напряжения в электронных проектах, потому что не все компоненты используют одинаковое напряжение.

Основы

Во-первых, важно понимать разницу между напряжением , током и мощностью . Я не буду освещать это здесь, но есть много отличных ресурсов и книг. Проще говоря, мощность \$(P)\$ в ваттах есть произведение тока \$(I)\$ в амперах (амперах) и напряжения \$(E)\$ в вольт, или \ $P=IE\$.

(Легко как пирог!)

Энергия сохраняется

При преобразовании одного напряжения в другое сохраняется мощность. Так, например, если вы хотите повысить напряжение с 5 до 12 вольт, вы ограничены тем количеством энергии, которое у вас было для начала. Если питание 5 В рассчитано на 10 Вт, после преобразования у вас остается только 10 Вт. (В реальном мире у вас меньше, потому что преобразование не на 100% эффективно. Но мы пока опустим это, чтобы сделать математику менее сложной.) Если мощность останется прежней, а напряжение возрастет, что тогда изменится? Текущий. Если доступно 10 Вт, то при запуске с 5 вольт источник питания обеспечит максимум 2 ампера \$(10Вт = 2А\умножить на 5В)\$. После преобразования имеем 12 вольт, но только максимум 0,83 ампера \$(10Вт = 0,83А\умножить на 12В)\$.

Понижающий/понижающий

Существует множество способов снижения напряжения. Для напряжения buck

наиболее распространенными способами являются:

1. Резистивный , например, с помощью делителя напряжения

   Использование резисторов в качестве делителя напряжения — это самый грубый и простой способ понизить напряжение, и если все, на что вы хотите подать напряжение, — это другой резистор, резистивная нагрузка или аналоговый вывод на микроконтроллере, это может работать просто отлично. Но многие нагрузки являются не только резистивными. Часто они представляют собой комбинацию резистивных, емкостных и индуктивных. Кроме того, сложные устройства с микроконтроллерами или процессорами постоянно включают и выключают различные части, что означает, что они переменная нагрузка. Делитель напряжения зависит от нагрузки, поэтому, если нагрузка имеет изменяющиеся характеристики, то (обязательно) изменится и подаваемое на нее напряжение. Для целей вопроса о преобразовании напряжения для управления некоторыми аспектами дизайна или проекта,

   это не является приемлемым вариантом.

2. Линейный регулятор или регулятор с малым падением напряжения (LDO)

   Линейный регулятор использует обратная связь , чтобы он мог постоянно регулировать выходное напряжение в зависимости от изменений. Это хорошо работает для небольших нагрузок, просто в реализации, не требует многих других компонентов и, как правило, недорого. Однако они не очень эффективны. Чтобы снизить напряжение, они рассеивают (избавляются) мощность в виде тепла.

3. Переключение Регулятор

   Импульсный регулятор также использует обратную связь для поддержания заданного выходного напряжения. Он работает путем включения и выключения (переключения) с высокой скоростью (обычно 100 кГц или более) и регулирования рабочего цикла в зависимости от желаемого выходного напряжения и текущих условий нагрузки. Внешние катушки индуктивности и конденсаторы фильтруют и сглаживают прямоугольную волну включения/выключения обратно в постоянный ток. Они могут быть чрезвычайно эффективными и становятся все более недорогими. Они требуют выбора и добавления внешних компонентов, которые могут увеличить стоимость, размер и сложность.

   (Готовые или имеющиеся в наличии понижающие/повышающие преобразователи постоянного тока также доступны, если ваша цель не обязательно состоит в том, чтобы правильно включить понижающую/повышающую схему в вашу конструкцию. ) При поиске импульсных стабилизаторов , их часто называют интегральной схемой управления питанием (PMIC). (PMIC не ограничиваются переключающими регуляторами, они могут включать другие типы или несколько типов.)

4. Понижающий трансформатор , относится к переменному, а не постоянному току.

   Трансформатор , по сути, представляет собой две катушки индуктивности, соединенные таким образом, что ток через одну создает ток в другой. Однако из-за принципа электромагнитной индукции для этого требуется изменяющееся магнитное поле. Постоянный ток (DC) течет в постоянном направлении и поэтому не меняется. Переменный ток (AC) постоянно меняет полярность (меняет направление), поэтому магнитное поле постоянно меняется. Напряжение можно понизить за счет меньшего количества витков на вторичная катушка трансформатора. Обратите внимание, что в трансформаторе нет регулирования.

Повышение/повышение напряжения

Опять же, существует множество способов увеличения напряжения, включая схемы умножения напряжения.

Однако здесь обсуждаются только два:

1. Переключение Регулятор

   Импульсные стабилизаторы

   также можно использовать для повышения напряжения. Применяются те же принципы, что и описанные ранее (для компенсирующего напряжения), в том смысле, что внешние компоненты необходимы для фильтрации и сглаживания выходного сигнала.

2. Трансформатор , относится к переменному, а не постоянному току.

   Имея больше витков во вторичной обмотке, повышающий трансформатор может увеличивать напряжение. Опять же, это относится только к переменному току, и нет регулирования без дополнительных компонентов/схем.

Переменный или постоянный ток?

Иногда можно сбить с толку, когда речь идет о «преобразовании» напряжения. В разговорной речи люди будут использовать подобные термины из соображений удобства и не обязательно с технической точностью. Если вам нужно изменить переменный ток на постоянный, это технически называется выпрямлением.

Если вы меняете постоянный ток на переменный, он использует инвертор . (Почему он называется инвертором?) Коммерческие продукты, такие как те, что можно найти на автомобильном, солнечном и домашнем рынках, часто делают все вышеперечисленное. «Инвертор» обычно берет низкое постоянное напряжение от батареи и «преобразовывает» его в переменное, а также повышает его до привычного сетевого напряжения (120/240 В переменного тока).

TL;DR

Мне просто нужно перейти с одного напряжения на другое. Что я должен использовать?

Ответ на этот вопрос: «это зависит».

• Для компенсации напряжения в маломощных и малошумящих устройствах линейный стабилизатор может быть хорошим и простым выбором. Микросхемы серии LM78xx существуют уже давно. Существует множество других вариантов, и они часто лучше.

• Для компенсации напряжения, когда эффективность является приоритетом, рассмотрите импульсный регулятор (PMIC). Вам нужно будет немного больше изучить пассивные компоненты, которые его поддерживают. Не существует универсальной интегральной схемы, и многие производители, такие как Texas Instruments, Analog Devices и Microchip, предлагают отличные импульсные стабилизаторы.

• Для повышения напряжения импульсный стабилизатор снова, скорее всего, ваш лучший выбор.

• Мощные приложения требуют определенного уровня знаний и предостережения, что этот пост не предназначен для удаленного рассмотрения. Здесь в большей степени будут задействованы трансформаторы. Если вы работаете над мощным приложением, вам не нужна эта статья. 🙂

• Готовые понижающие/повышающие преобразователи доступны, если вы не пытаетесь внедрить что-то в свою собственную конструкцию. Например, если вы хотите подать 48 В на что-то от одной батареи на 12 В, вы можете найти множество уже собранных «DC-DC Boost Converter» и выставленных на продажу в Интернете. Обычно они измеряются в ваттах и ​​бывают разных размеров, поэтому убедитесь, что вы выбрали правильный.