Содержание
Как повысить постоянное и переменное напряжение
Чтобы питать электроприборы, нужно обеспечить номинальные значения параметров электропитания, заявленные в их документации. Безусловно большинство современных электроприборов работают от сети переменного тока 220 Вольт, но бывает так, что нужно обеспечить питание приборов для других стран, где напряжение другое или запитать что-нибудь от бортовой сети автомобиля. В этой статье мы рассмотрим, как повысить напряжение постоянного и переменного тока и что для этого нужно.
- Повышение переменного напряжения
- Цепи постоянного тока
Повышение переменного напряжения
Повысить переменное напряжение можно двумя способами – использовать трансформатор или автотрансформатор. Основная разница между ними состоит в том, что при использовании трансформатора есть гальваническая развязка между первичной и вторичной цепью, а при использовании автотрансформатора её нет.
Интересно! Гальваническая развязка – это отсутствие электрического контакта между первичной (входной) цепью и вторичной (выходной).
Рассмотрим часто возникающие вопросы. Если вы попали за границы нашей необъятной родины и электросети там отличаются от наших 220 В, например, 110В, то чтобы поднять напряжение со 110 до 220 Вольт нужно использовать трансформатор, например, такой как изображен на рисунке ниже:
Следует сказать о том, что такие трансформаторы можно использовать «в любую сторону». То есть, если в технической документации вашего трансформатора написано «напряжение первичной обмотки 220В, вторичной – 110В» – это не значит, что его нельзя подключить к 110В. Трансформаторы обратимы, и, если на вторичную обмотку подать, те же 110В – на первичной появится 220В или другое повышенное значение, пропорциональные коэффициенту трансформации.
Следующая проблема, с которой многие сталкиваются – низкое напряжение в электросети, особенно часто это наблюдается в частных домах и в гаражах. Проблема связана с плохим состоянием и перегрузкой линий электропередач. Чтобы решить эту проблему – вы можете использовать ЛАТР (лабораторный автотрансформатор).
Большинство современных моделей могут как понижать, так и плавно повышать параметры сети.
Схема его изображена на лицевой панели, а на объяснениях принципа действия мы останавливаться не будем. ЛАТРы продаются разных мощностей, тот что на рисунке примерно на 250-500 ВА (вольт-амперы). На практике встречаются модели до нескольких киловатт. Такой способ подходит для подачи номинальных 220 Вольт на конкретный электроприбор.
Если вам нужно дёшево поднять напряжение во всем доме, ваш выбор — релейный стабилизатор. Они также продаются с учетом разных мощностей и модельный ряд подходит для большинства типовых случаев (3-15 кВт). Устройство основано также на автотрансформаторе. О том, как выбрать стабилизатор напряжения для дома, мы рассказали в статье, на которую сослались.
Цепи постоянного тока
Всем известно, что на постоянном токе трансформаторы не работают, тогда как в таких случаях повысить напряжение? В большинстве случаев постоянку повышают с помощью дросселя, полевого или биполярного транзистора и ШИМ-контроллера.
Другими словами, это называется бестрансформаторный преобразователь напряжения. Если эти три основных элемента соединить как показано на рисунке ниже и на базу транзистора подавать ШИМ сигнал, то его выходное напряжение повысится в Ku раз.
Ku=1/(1-D)
Также рассмотрим типовые ситуации.
Допустим вы хотите сделать подсветку клавиатуры с помощью небольшого отрезка светодиодной ленты. Для этого вполне хватит мощности зарядного от смартфона (5-15 Вт), но проблема в том, что его выходное напряжение составляет 5 Вольт, а распространенные типы светодиодных лент работают от 12 В.
Тогда как повысить напряжение на зарядном устройстве? Проще всего повысить с помощью такого устройства как «dc-dc boost converter» или «импульсный повышающий преобразователь постоянного напряжения».
Такие устройства позволяют повысить напряжение с 5 до 12 Вольт, и продаются как с фиксированной величиной, так и регулируемые, что позволит в большинстве случаев поднять с 12 до 24 и даже до 36 Вольт.
Но учтите, что выходной ток ограничен самым слабым элементом цепи, в обсуждаемой ситуации – током на зарядном устройстве.
При использовании указанной платы выходной ток будет меньше входного во столько раз, во сколько поднялось напряжение на выходе, без учета КПД преобразователя (он в районе 80-95%).
Подобные устройства строят на базе микросхем MT3608, LM2577, XL6009. С их помощью можно сделать устройство для проверки реле регулятора не на генераторе автомобиля, а на рабочем столе, регулируя значения с 12 до 14 Вольт. Ниже вы видите видео-тест такого устройства.
Интересно! Любители самоделок часто задают вопрос «как повысить напряжение с 3,7 В до 5 В, чтобы сделать Power bank на литиевых аккумуляторах своими руками?». Ответ прост – использовать плату-преобразователь FP6291.
На подобных платах с помощью шелкографии указано назначение контактных площадок для подключения, поэтому схема вам не понадобится.
Также часто возникающая ситуация — необходимость подключить к автомобильному аккумулятору 220В прибор, а бывает что за городом очень нужно получить 220В. Если бензинового генератора у вас нет – используйте автомобильный аккумулятор и инвертор, чтобы повысить напряжение с 12 до 220 Вольт. Модель мощностью в 1 кВт можно купить за 35 долларов – это недорогой и проверенный способ подключить 220В дрель, болгарку, котёл или холодильник к 12В аккумулятору.
Если вы водитель грузовика, вам не подойдёт именно указанный выше инвертор, из-за того, что в вашей бортовой сети скорее всего 24 Вольта. Если вам нужно поднять напряжение с 24В до 220В – то обратите на это внимание при покупке инвертора.
Хотя стоит отметить, что есть универсальные преобразователи, которые могут работать и от 12, и от 24 вольт.
В случаях, когда нужно получить высокое напряжение, например, поднять с 220 до 1000В, можно использовать специальный умножитель. Его типовая схема изображена ниже.
Он состоит из диодов и конденсаторов. Вы получите на выходе постоянный ток, учтите это. Это удвоитель Латура-Делона-Гренашера:
А так выглядит схема несимметричного умножителя (Кокрофта-Уолтона).
С его помощью вы можете повысить напряжение в нужное число раз. Это устройство строится каскадами, от числа которых зависит сколько вольт на выходе вы получите. В следующем видео описан принцип работы умножителя.
Кроме этих схем существует еще множество других, ниже изображены схемы учетвертителя, 6- и 8-кратных умножителей, которые используются для повышения напряжения:
В заключении хотелось бы напомнить о технике безопасности. При подключении трансформаторов, автотрансформаторов, а также работе с инверторами и умножителями будьте аккуратны. Не касайтесь токоведущихчастей голыми руками. Подключения следует выполнять при отключенном питании от устройства, а также избегать их работы во влажных помещениях с возможностью попадания воды или брызг.
Также не превышайте заявленный производителем ток трансформатора, преобразователя или блока питания, если не хотите, чтобы он у вас сгорел. Надеемся, предоставленные советы помогут вам повысить напряжение до нужного значения! Если возникнут вопросы, задавайте их в комментариях под статьей!
Наверняка вы не знаете:
- Что такое линейное и фазное напряжение
- Как сделать 380В из 220
- Что такое ограничитель перенапряжения
Опубликовано 03.10.2018 Обновлено 03.10.2018 Пользователем Александр (администратор)
тест преобразователя на конденсаторах, обзор схемы и характеристик стабилизатора с RU7088R
Для чего он нужен с такими параметрами? В принципе можно и обойтись без него, повышающий трансформатор и диодный мост могут заменить этот прибор запросто. Но небольшие габариты и возможность регулировки выходного напряжения делают этот девайс достойным того, чтобы обратить на него внимание.
Утилитарное предназначение с сайта продавца:
1. Зарядка конденсаторов питания электромагнитных пушек.
2. Питание электронных устройств.
3. Испытания высоким напряжением
4. Борьба с хомяками
В данном обзоре я рассмотрю его применение в тестах китайских безродных электролитических конденсаторов.
Габариты: 60х50х22
Вес: 55 грамм
Сборка-пайка на четверочку, флюс кое-где не отмыт.
Силовой Переключающий элемент — RU7088R — MOSFET, 70V, 80A
Остальные микросхемы с заботливо потертыми производителем маркировками.
Вход защищен от переплюсовки автомобильным предохранителем на 10А.
Выходная мощность 40 Ватт (Пиковая 70 Ватт)
Максимальный ток 0,2 А
Ток покоя: 15 мА
Рабочая частота: 75 кГц
Алгоритм работы: Подаем на вход 8-32 В DC, подстроечным резистором выставляем требуемое напряжение на выходе. (изменение входного напряжения в заданном диапазоне не влияет на выходное!)
По факту при 8 вольтах преобразователь работает нестабильно.
При 10 В нестабильно работает под нагрузкой. Нормально работает от 12 В и выше.
Выход Мин и Макс:
Перед тем, как перейти к экспериментам, напоминаю — на разных частях платы присутствует высокое напряжение, которое опасно для ваших любимых дорогостоящих приборов!
Купил я как-то парочку конденсаторов на Алиэкспресс и написал про них обзор: Алюминиевый электролитический конденсатор 2200 мкФ 450 В Hitachi или «Hitachi»
Кому лень ходить по ссылкам: при низковольтных измерениях – отличные конденсаторы. Но аборигены mysku.club методом запугивания убедили меня, что вряд ли они будут работать при высоком напряжении, и красивый взрыв с эффектно разлетающимися конфетти из фольги неизбежен. Я переложил на всякий случай конденсаторы из ящика стола в сейф для хранения оружия и запретил к нему подходить всем, кроме тещи.
Собрал вот такой стенд на лоджии (благо там сейчас ремонт):
Для пущего эффекта разложил все равномерно вокруг конденсатора.
Подключил и токоизмерительные клещи, и термопару примотал изолентой к корпусу- я же серьезный исследователь. Камеру засунул в аквабокс.
Подготовка
Экипировался в хоккейную ракушку, маску сварщика, в бандану из противопожарной кошмы (защитил все круглое), примотал к рукам палки для скандинавской ходьбы – манипуляторы, кнопки нажимать. Позвонил в МЧС: «Не спите». «Нет, не спим», — ответили в МЧС. «Это, вообще-то, не вопрос был, а пожелание.»
Все вроде бы готово. Обратил внимание, что ветер стих, смолкли птицы, перестал плакать маленький ребенок за стеной, только несмазанные детские качели внизу заунывно скрипели потревоженные чьей-то беспечной рукой… Хотел перекреститься, но куда-там, чертовы палки…
Включил, наблюдал в щелочку, напряжение росло. На электродах конденсатора, у меня-то нервы железные. За несколько секунд напряжение достигло максимума в 394 В, температура на корпусе электролита не менялась в течении 10 минут.
Т. е. конденсатор прошел тест на живучесть. Порадовался, но чувство легкого разочарования осталось…
После выключения питания конденсатор довольно долго разряжается. Ускорение этого процесса с помощью металлического предмета приводит к вспышке, хлопку и порче металлического предмета.
Если не удалось использовать китайский электролит в качестве китайской петарды, придется его использовать по прямому назначению.
Что можно и нужно измерить? Правильно – ток утечки при заданном напряжении. У меня максимально возможное 394 В, на нем и будем мерить.
У идеального конденсатора ток утечки стремится к нулю. В реальности все не так, поэтому смотрим в таблицу и выбираем оттуда значение, которое ток не должен превышать. Для моего конденсатора 2200 мкФ на 394 вольтах не более 5,5 мА.
Схема подключения приборов при измерении:
Методика измерения — замыкаете накоротко амперметр, полностью заряжаете конденсатор, контролируя напряжение вольтметром.
После полного заряда размыкаете амперметр – он показывает ток утечки. Если уверенны в своем амперметре, то можете его входы не замыкать, тогда еще и ток заряда посмотрите.
Для испытуемого конденсатора ток утечки в норме. От этого он не стал японским, но его смело можно использовать.
Выводы:
Не знаю, годен ли обозреваемый в качестве источника питания, пульсации я осциллографом не смотрел, но заряжать конденсаторы, пытать шпионов и убивать хомяков данным устройством можно.
Плюсы:
+ работает
+ приличный изменяемый диапазон выходного напряжения
+ есть возможность выбора входного напряжения
Минусы:
— можно предъявить претензии к качеству пайки и отмывки платы. Не критично, но все же.
Если нужен источник высокого напряжения, можно брать.
Как конденсаторы повышают напряжение?
Дата последнего обновления: 16 апреля 2023 г.
•
Всего просмотров: 189,9 тыс.
•
Просмотров сегодня: 3,60 тыс.
Подсказка: Вы можете вспомнить некоторые соотношение, связывающее напряжение с емкостью и зарядом конденсатора. Затем вы могли видеть, какие из них остаются постоянными для данного конденсатора. Мы определяем напряжение как количество потенциальной энергии между двумя точками цепи. Одна точка имеет больший заряд, чем другая. Эта разница заряда между двумя точками называется напряжением.
Полный пошаговый ответ:
Энергия, накопленная в конденсаторе, может быть выражена в терминах работы, совершаемой конденсатором во время зарядки, согласно соотношению. Хранение энергии в конденсаторе включает в себя выполнение работы по переносу заряда с одной пластины конденсатора на другую против электрической силы, поэтому эти два термина связаны.
Конденсаторы используются для накопления зарядов, и сами по себе конденсаторы не могут увеличить напряжение.
Конденсаторы соединены вместе с диодами, образуя схему умножителя напряжения. Конденсаторы можно использовать во многих схемах, где выходное напряжение должно быть больше, чем входное напряжение. Когда конденсатор подключен к однополупериодному выпрямителю и двухполупериодному выпрямителю, выходное постоянное напряжение увеличивается.
Примечание:
Следует помнить, что напряжение может влиять на конденсатор, но конденсатор не может влиять на напряжение. Конденсатор — это физический объект (например, металлическая пружина или резиновая лента). Напряжение может сломать конденсатор, но конденсатор не может сломать напряжение. Способность конденсатора накапливать энергию в зависимости от напряжения (разность потенциалов между двумя выводами) приводит к стремлению поддерживать напряжение на постоянном уровне. Другими словами, конденсаторы имеют тенденцию сопротивляться изменениям падения напряжения.
Недавно обновленные страницы
Большинство эубактериальных антибиотиков получено из биологии ризобий класса 12 NEET_UG
Саламиновые биоинсектициды были извлечены из биологии класса 12 А 002 Сточные воды или муниципальные канализационные трубы не должны быть непосредственно 12 класса биологии NEET_UG
Очистка сточных вод выполняется микробами A B Удобрения 12 класса биологии NEET_UG
Иммобилизация фермента – это конверсия активного фермента класса 12 биологии NEET_UG
Большинство эубактериальных антибиотиков получают из биологического класса Rhizobium 12 NEET_UG
Саламиновые биоинсектициды были извлечены из биологического класса А 12 NEET_UG
12 класс биологии NEET_UG
Канализационные или городские канализационные трубы не должны быть напрямую 12 класс биологии NEET_UG
Очистка сточных вод выполняется микробами A B Удобрения 12 класс биологии NEET_UG
Иммобилизация фермента — это преобразование активного фермента класса 12 биологии NEET_UG
Тенденции сомнения
Студенты также читают
Как конденсатор работает с постоянным током как источник постоянного напряжения.
Этот пост посвящен . Как работает конденсатор с DC . Конденсаторы широко используются в электронике постоянного тока. Вопросы приходят на ум, когда мы думаем о постоянном токе и конденсаторе:
- Как конденсатор работает с входом постоянного тока?
- Какое конечное напряжение конденсатора после зарядки?
- Сколько времени требуется конденсатору для зарядки/разрядки?
Давайте обсудим решение вышеуказанных вопросов.
Как конденсатор работает с постоянным током
Конденсатор выполняет три задачи в цепях постоянного тока: принимает на себя заряд, удерживает заряд и отдает заряд в определенное время. Когда конденсатор подключен к источнику постоянного напряжения, конденсатор начинает процесс приобретения заряда. Это создаст напряжение на конденсаторе. Как только конденсатор приобретает достаточный заряд, начинает течь ток, и вскоре напряжение на конденсаторе достигает значения, приблизительно равного напряжению источника постоянного тока.
Когда на конденсаторе почти полное напряжение, ток через конденсатор больше не течет. Это займет некоторое время. Но есть интересный факт. Конденсатор не будет заряжаться на 100% в тот же момент, когда на него подается постоянное напряжение. Конденсатор получает первую часть полного заряда быстро, вторую часть медленнее, третью часть медленнее и так далее. Следовательно, мы можем сказать, что конденсатор заряжается нелинейно.
Вы можете представить себе эту ситуацию с аналогией шины . Сравните автобус с конденсатором, свободное место с пространством и людей с электронами. В автобусе каждый пытается занять место. Если осталось меньше мест, людям нужно больше времени, чтобы найти свободное место. Точно так же электроны пытаются занять место на пластине конденсатора. Здесь электронам требуется некоторое время, чтобы попасть на пластины. Перемотать конструкцию конденсатора. Для входного постоянного напряжения первая пластина заряжается до входного напряжения. Поскольку между двумя пластинами нет проводящего пути, второй пластине требуется некоторое время, чтобы получить заряд.
Это время определяет время зарядки конденсатора. Итак, нам необходимо выяснить параметры, от которых зависит время заряда конденсатора. Согласно закону Ома, если сопротивление цепи увеличивается, меньший ток доступен для зарядки конденсатора. Это увеличивает время, необходимое для зарядки конденсатора. Поскольку емкость и напряжение обратно пропорциональны друг другу, увеличение значения емкости требует больше времени для зарядки конденсатора. Таким образом, с этими соотношениями мы можем сказать, что время зарядки конденсатора зависит как от сопротивления цепи, так и от емкости конденсатора. это постоянная времени конденсатора. Но процесс измерения времени зарядки конденсатора сложен, поскольку конденсатор никогда не будет заряжаться с одинаковой скоростью.
Время зарядки или постоянная времени обозначается как τ (тау). Он определяет время, за которое конденсатор емкостью «С» фарад, включенный последовательно с сопротивлением «R» Ом, приобретает первую часть полного заряда.
Постоянная времени может быть математически определена следующим образом:
Время зарядки = сопротивление x емкость
τ = R x C
Постоянная времени – это время, необходимое конденсатору для увеличения напряжения или тока до 63,21 % от максимума или уменьшение до 36,79 % от начального значения.
Почему конденсатор заряжается до 63% приложенного напряжения?
Вот уравнение для напряжения на конденсаторе в любой момент времени во время зарядки.
В c = В i (1 – e -τ / RC )
Где c конденсатор, конденсатор В i = входное напряжение , t = время зарядки, R = сопротивление, C = емкость
Цепь зарядки конденсатора
Напр. для R = 10 МОм и C = 0,1 мкФ постоянная времени составляет 1 секунду. Это не означает, что конденсатор полностью зарядится за 1 секунду. Это означает, что конденсатор будет заряжаться до 63% входного напряжения за 2 секунды.
Если мы продолжим подавать напряжение, конденсатор займет 63% разницы между текущим напряжением и входным напряжением. Этот процесс будет повторяться до тех пор, пока конденсатор не зарядится полностью. Мы получаем значение 63% или 0,63, когда подставляем одну постоянную времени в приведенное выше уравнение. Мы можем рассчитать ток в любой момент (время) в конденсаторе, используя закон Ома. Рассмотрим ту же схему, что обсуждалась ранее. Вот уравнение тока во время заряда конденсатора.
I c = ( В i – В c ) ⁄ R 908117 900 и ток для соответствующей постоянной времени.
| Положение переключателя | Постоянная времени (τ) (в секундах) | Напряжение заряда конденсатора ( В c ) (в вольтах) | Ток заряда конденсатора ( I с ) |
| ВЫКЛ | 0 | 0 | 10 мкА |
| НА | 1RC | 63. 2120 |
3,6787 мкА |
| НА | 2RC | 86.4664 | 1,3533 мкА |
| НА | 3RC | 95.0212 | 0,4978 мкА |
| НА | 4RC | 98.1684 | 0,1831 мкА |
| НА | 5RC | 99.3262 | 0,0673 мкА |
| НА | 8RC | 99,9664 | 3,3546 нД |
| НА | 11RC | 99,9983 | 0,1670 нА |
| НА | 14RC | 99,9999 | 8,3152 пА |
| НА | 17RC | 99,9999 | 0,4139 пА |
Термин 1RC, 2RC и т. д. определяет, сколько раз постоянное напряжение должно быть приложено к конденсатору. Приведенная выше таблица напоминает важный факт, связанный с конденсатором, т.е. конденсатор никогда не будет хранить полный заряд, данный ему .
Каждый раз постоянное напряжение на конденсаторе медленно увеличивается (кроме первого), но оно никогда не будет равно входному напряжению. Ток, протекающий через цепь резистора-конденсатора, уменьшается с увеличением времени (τ). Вот график, показывающий поведение зарядного напряжения и тока конденсатора.
График зарядного тока и напряжения конденсатора
График зарядного напряжения и тока конденсатора имеет экспоненциальный рост и падение соответственно. Кривая показывает, сколько времени требуется конденсатору, чтобы получить почти полный заряд. Экспоненциальный рост напряжения и экспоненциальный спад тока в емкостной цепи не совпадают или не совпадают в фазе . Обратите внимание, что ось x графика изменена относительно значения по оси y, чтобы иметь четкое представление об изменении напряжения или тока. График не соответствует определенному масштабу. За 5RC секунд зарядный ток I c ≈ 0 и зарядное напряжение В c ≈ входное напряжение.
Разряд конденсатора в цепях постоянного тока
Существует несколько способов разрядить заряженный конденсатор. Самый простой способ — использовать светодиод или резистор последовательно с конденсатором. Мы должны проявлять крайнюю осторожность при выборе резистора или светодиода для разряда конденсатора. Перед использованием рекомендуется ссылаться на такие характеристики, как мощность, значение в случае резистора и прямого тока, напряжение в случае светодиода. Схема разрядки конденсатора показана ниже.
Цепь разрядки конденсатора
Вот уравнения для напряжения на конденсаторе и тока в конденсаторе в любой момент времени во время разрядки.
В д = В и ( е -τ / RC ) 19 = В d ⁄ R
Таблица ниже показывает значения напряжения и тока разрядки конденсатора для соответствующей постоянной времени. Во время разрядки напряжение, при котором конденсатор начинает разряжаться, соответствует последнему заряду
| Положение переключателя | Постоянная времени (τ) (в секундах) | Напряжение заряда конденсатора ( В d ) | Ток заряда конденсатора ( I d ) |
| ВЫКЛ | 0 | ≈ 100 В | 10 мкА |
| НА | 1RC | 36,7879 В | 3,6787 мкА |
| ПО | 2RC | 13,5335 В | 1,3533 мкА |
| НА | 3RC | 4,9877 В | 0,4978 мкА |
| НА | 4RC | 1,8315 В | 0,1831 мкА |
| НА | 5RC | 0,6737 В | 0,0673 мкА |
| НА | 8RC | 0,0335 В | 3,3546 нД |
| НА | 11RC | 1,6701 мВ | 0,1670 нА |
| НА | 14RC | 30,5902 мкВ | 8,3152 пА |
| НА | 17RC | 4,1399 мкВ | 0,4139 пА |
Во время разрядки напряжение и ток конденсатора быстро уменьшаются в течение 1RC секунды, после чего происходит медленное уменьшение обеих величин.
Добавить комментарий