קטגוריות: מאמרים מוצגים » אלקטרוניקה מעשית
מספר צפיות: 89707
הערות לכתבה: 3
ספקי כוח ביתיים במעבדה
ראו את החלק הראשון של המאמר כאן: ספקי כוח למכשירים אלקטרוניים
מבחינת כל מה שנאמר לעיל, נראה שהסביר והכי פחות יקר ייצור אספקת חשמל שנאי. ניתן לבחור שנאי מוכן מוכן להפעלת מבנים מוליכים למחצה, ממקלטים ישנים, טלוויזיות שפופרות, רמקולים תלת-תכניתיים וציוד מיושן אחר. שנאי רשת מוכנים נמכרים בשווקי רדיו ובחנויות מקוונות. אתה תמיד יכול למצוא את האפשרות הנכונה.
חיצונית, השנאי הוא ליבה בצורת W העשויה מיריעות מפלדת שנאי מיוחדת. על הליבה מסגרת מפלסטיק או קרטון שעליהם נמצאים הפיתולים. הלוחות בדרך כלל לכה כך שלא יהיה מגע חשמלי ביניהם. בדרך זו הם נלחמים בזרמים מפותלים או בזרמי פוקו. הזרמים האלה פשוט מחממים את הליבה, זה פשוט אובדן.
לאותה מטרות, ברזל שנאי עשוי קריסטלים גדולים, שגם הם מבודדים זה מזה על ידי סרטי תחמוצת. על גבי ברזל שנאי בגדלים גדולים מאוד, גבישים אלה גלויים לעין בלתי מזוינת. אם ברזל כזה נחתך עם מספריים לקירוי, החיתוך דומה להב מסור למתכת, מכיל ציפורן קטן.
השנאי באספקת החשמל מבצע שתי פונקציות בבת אחת. ראשית, מדובר בירידה במתח החשמל לרמה הרצויה. שנית, הוא מספק בידוד גלווני מהחשמל: הפיתולים הראשוניים והמשניים אינם קשורים זה לזה, ההתנגדות החשמלית היא אינסופית. חיבור הפיתולים הראשוניים והמשניים מתבצע דרך שדה מגנטי מתחלף של הליבה הנוצרת על ידי הפיתול העיקרי.
תכנון שנאי פשוט
בעת קנייה או סלילה עצמית של שנאי, עליכם להיות מונחים על ידי הפרמטרים הבאים, המתבטאים בארבע נוסחאות בלבד.
הראשון שבהם יכול להיקרא חוק טרנספורמציה.
U1 / U2 = n1 / n2 (1),
דוגמא פשוטה. מכיוון שמדובר רק בשנאי רשת, המתח על הפיתול העיקרי תמיד יהיה 220 וולט. נניח שהסלילה הראשונית מכילה 220 סיבובים, וה 22 סיבובים משניים. זהו שנאי גדול למדי, כך שיש לו מעט סיבובים לכל וולט אחד.
אם מופעל על המתפתל הראשוני מתח של 220 וולט, אז הפיתול המשני יפיק 22 וולט, שתואם לחלוטין את מקדם ההסבה n1 / n2, שבדוגמא שלנו הוא 10. נניח שעומס שצורך 1A זרם בדיוק כלול בסליל המשני. אז הזרם העיקרי יהיה 0.1A, מכיוון שהזרמים נמצאים ביחס ההפוך.
הספק הנצרך על ידי הפיתולים: עבור 22V * 1A המשני = 22W, ועבור 220V * 0.1A = 22W העיקרי. חישוב זה מראה שכוחם של הפיתולים הראשוניים והמשניים שווה. אם יש מספר פיתולים משניים, אז בעת חישוב הכוח שלהם, עליך להוסיף את זה, זה יהיה הכוח של הפיתול העיקרי.
יוצא מאותה הנוסחה כי פשוט מאוד לקבוע את מספר הסיבובים למתח: מספיק לסלול מבחן מתפתל, למשל, 10 סיבובים, למדוד את המתח עליו, לחלק את התוצאה ב -10. מספר הסיבובים לכל וולט יעזור רבות כשאתה צריך לסובב את המתפתל מתח. יש לציין כי יש לעטוף את הפיתולים עם שוליים מסוימים, תוך התחשבות במתח ה"נפול "על הפיתולים עצמם ועל אלמנטים המסדירים של המייצבים. אם המתח המינימלי דורש 12 וולט, אז ניתן לדרג את הפיתול על 17 ... 18 וולט. יש להקפיד על אותו כלל בעת רכישת שנאי מוגמר.
ההספק הכולל של השנאי מחושב כסכום ההספק של כל הפיתולים המשניים, כמתואר לעיל. על סמך חישוב זה, אתה יכול לבחור גרעין מתאים, או ליתר דיוק את השטח שלו. הנוסחה לבחירת אזור הליבה:.
כאן S הוא שטח הליבה בסנטימטרים רבועים, ו- P הוא כוח העומס הכולל בוואט. עבור גרעין בצורת W, האזור הוא חתך הרוחב של המוט המרכזי עליו נמצאים הפיתולים, ועבור חתך הטורואידי, טורוס. בהתבסס על שטח הליבה המחושב, אתה יכול לבחור את ברזל השנאי המתאים.
יש לעגל את הערך המחושב לערך הסטנדרטי הגדול ביותר הקרוב. כל הערכים המחושבים האחרים בתהליך החישוב מעוגלים אף הם. אם, נניח, ההספק הוא 37.5 וואט, אז הוא מעוגל עד 40 וואט.
לאחר היוודע שטח הליבה, ניתן לחשב את מספר הסיבובים בסלילה הראשונית. זוהי נוסחת החישוב השלישית.
כאן n1 הוא מספר הסיבובים של הפיתול העיקרי, U1 - 220V - מתח של הפיתול העיקרי, S הוא אזור הליבה בסנטימטרים רבועים. מקדם אמפירי של 50, שיכול להשתנות בגבולות מסוימים, ראוי לתשומת לב מיוחדת.
אם נדרש שהשנאי לא ייכנס לרוויה, לא יוצר הפרעה אלקטרומגנטית מיותרת (רלוונטית במיוחד עבור ציוד לשחזור קול), ניתן להגדיל את מקדם זה ל 60. במקרה זה, מספר הסיבובים בסלילים יגדל, יופעל מצב הפעולה של השנאי, הליבה כבר לא תוכל להיכנס. ברוויה. העיקר שכל הפיתולים יתאימו.
לאחר קביעת כוחו של השנאי, מחושבים הסיבובים והזרמים המתפתלים, הגיע הזמן לקבוע את חתך הרוחב של חוט הפיתולים. ההנחה היא שהסלילה מפותלת עם חוט נחושת. חישוב זה יסייע במילוי הנוסחה:
כאן, די ממ, I A, בהתאמה, קוטר החוט והזרם של ה-i מתפתל. יש לעגל את קוטר החוט המחושב גם לערך הסטנדרטי הגדול ביותר הקרוב.
זהו למעשה כל החישוב הפשוט ביותר של שנאי רשת, למטרות מעשיות אפילו מספיקות. עם זאת, יש לציין כי חישוב זה תקף רק לשנאי רשת הפועלים בתדר של 50 הרץ. עבור שנאים המיוצרים על ליבות פריט ופועלים בתדירות גבוהה, החישוב מתבצע באמצעות נוסחאות שונות לחלוטין, למעט אולי מקדם ההסבה על פי נוסחה 1.
לאחר שהשנאי תוכנן, נפצע או סתם קנה את הגודל הנכון, תוכלו להתחיל לייצר ספק כוח, שבלעדיו שום מעגל אינו יכול לעשות.
ספקי כוח לא יציבים
המעגלים הפשוטים ביותר הם ספקי כוח לא יציבים. הם משמשים לעתים קרובות למדי בעיצובים שונים, מה שמפשט את המעגל מבלי להשפיע על הפונקציונליות שלו. למשל, עוצמתי מגברי שמע לרוב הם מופעלים ממקור לא יציב, מכיוון שכמעט בלתי אפשרי להבחין באוזן שמתח האספקה השתנה ב -2 ... 3 וולט. אין גם הבדל באיזה מתח הממסר יפעל: אם רק הוא יעבוד, ובעתיד הוא לא יישרף.
ספקי כוח לא יציבים הם פשוטים, המעגל מוצג באיור 1.
גשר מיישר עם דיודות מחובר לסלילה המשנית של השנאי. למרות שיש הרבה מעגלי מיישר, מעגל גשר הוא הנפוץ ביותר. ביציאת הגשר מתקבל מתח פועם עם תדר כפול של הרשת, האופייני לכל המעגלים של מיישרים חצי גל (איור 2, עקומה 1).
מטבע הדברים, מתח אדווה שכזה אינו מתאים להפעלת מעגלי טרנזיסטור: דמיין כיצד המגבר ישאג בעוצמה כזו! כדי להחליק את האדווה לערך מקובל, מסננים מותקנים ביציאת המיישר (איור 2, עקומה 2).במקרה הפשוט ביותר, זה יכול להיות פשוט קבלים אלקטרוליטיים בעלי קיבולת גבוהה. האמור לעיל מאויר באיור 2.
חישוב הקיבול של קבל זה מסובך למדי, ולכן ניתן להמליץ על הערכים שנבדקו בפועל: עבור כל אמפר זרם בעומס יש צורך בקיבול קבלים של 1000 ... 2000 מיקרומטר. ערך קיבול נמוך יותר תקף למקרה כאשר מוצע להשתמש במייצב מתח אחרי גשר המיישר.
ככל שקיבול הקבל יגדל, האדווה (איור 2, עקומה 2) תקטן, אך לא תיעלם כלל. אם אדווה אינה מקובלת, יש צורך להכניס מייצבי מתח למעגל אספקת החשמל.
ספק כוח דו קוטבי
במקרה בו המקור נדרש להשיג מתח דו קוטבי, יהיה צורך לשנות מעט את המעגל. הגשר יישאר זהה, אך לסיבוב המשני של השנאי צריך להיות נקודת אמצע. החלקת קבלים יהיו כבר שניים, כל אחד לקוטביות משלו. סכמה כזו מוצגת באיור 3.
חיבור הפיתולים המשניים חייב להיות בסדרה - עיצור - ראשית המפותלת III מחוברת לסוף המתפתל II. נקודות מסמנות, ככלל, את תחילת הסיבוב. אם השנאי התעשייתי וכל הפלטים ממוספרים, אז אתה יכול לדבוק בכלל זה: כל המספרים המוזרים של הטרמינלים הם תחילת הפיתולים, בהתאמה, אפילו - הקצוות. כלומר, עם חיבור סדרתי, יש צורך לחבר את הפלט השווה של סלילה אחת לפלט המשונה של אחר. באופן טבעי, בשום מקרה אינך יכול לקצר את הממצאים של פיתול אחד, למשל, 1 ו -2.
ספקי כוח מיוצבים
אך לעתים קרובות למדי, מייצבי מתח הכרחיים. הפשוט ביותר הוא מייצב פרמטריהמכיל רק שלושה חלקים. לאחר דיודת הזנר מותקן קבל אלקטרוליטי, שמטרתו להחליק את פעימות הנותרים. המעגל שלה מוצג באיור 4.
באופן כללי קבל זה מותקן אפילו בפלט מייצבי מתח משולבים מסוג LM78XX. זה נדרש אפילו על פי המפרט הטכני (גיליון נתונים) למייצבי מיקרו מעגלים.
מייצב פרמטרי יכול לספק עד כמה מיליוני זרם בעומס, במקרה זה כעשרים. במעגלי מכשירים אלקטרוניים משתמשים במייצב כזה לעתים קרובות למדי. מקדם הייצוב (היחס בין שינוי מתח הקלט ב-%% לשינוי התפוקה, גם ב-%%) של מייצבים כאלה, ככלל, אינו עולה על 2.
אם משלים מייצב פרמטרי חסיד פולט, עם טרנזיסטור אחד בלבד, כפי שמוצג באיור 5, יכולותיו של המייצב הפרמטרי יהפכו לגדולים בהרבה. מקדם הייצוב של סכמות כאלה מגיע לערך של 70.
עם הפרמטרים המצוינים בתרשים וזרם העומס 1A, יספק כוח מספיק על הטרנזיסטור. הספק כזה מחושב כדלקמן: הפרש המתח של פולט האספן מוכפל בזרם העומס. במקרה זה זהו זרם האספן. (12V - 5V) * 1A = 7W. עם כוח כזה, הטרנזיסטור יצטרך להיות ממוקם על הרדיאטור.
הכוח שניתן לעומס יהיה 5V * 1A בלבד = 5W. המספרים המוצגים באיור 5 מספיקים בכדי לבצע חישוב כזה. לפיכך, היעילות של מקור כוח עם מייצב כזה עם מתח כניסה של 12 וולט היא רק כ 40%. כדי להגדיל אותו מעט, אתה יכול להפחית את מתח הכניסה, אך לא פחות מ- 8 וולט, אחרת המייצב יפסיק לעבוד.
בכדי להרכיב ווסת מתח בעל קוטביות שלילית, די במעגל הנחשב בכדי להחליף את טרנזיסטור המוליכות n-p-n במוליכות p-n-p, לשנות את הקוטביות של דיודה זנר ואת מתח הכניסה. אך מעגלים כאלה כבר הפכו לאנכרוניזם, אינם משתמשים כיום, הם הוחלפו על ידי ווסת מתח משולבת.
נראה היה שמספיק להשלים את המעגל הנחשב בגרסה המשולבת והכל יהיה בסדר. אך המפתחים לא החלו לחזור על התוכנית הלא יעילה, היעילות שלה קטנה מדי והייצוב נמוך. כדי להגדיל את מקדם הייצוב, הוכנס משוב שלילי למייצבים אינטגרליים מודרניים.
מייצבים כאלה פותחו על מגברי אופ-ייעודיים כלליים, ואילו מעצב המעגלים והמפתח R. Widlar לא הציע לשלב מגבר-אודיו זה במייצב. המייצב הראשון מסוג זה היה UA723 האגדי, שדרש מספר מסוים של חלקים נוספים בעת ההתקנה.
גרסה מודרנית יותר של מייצבים אינטגרליים הם מייצבי סדרה LM78XX למתח של קוטביות חיובית ו- LM79XX לשליליים. בסימון 78 זה, זהו למעשה שמו של המיקרו-מעגל - המייצב, האותיות LM מול המספרים עשויות להיות שונות, תלוי ביצרן המסוים. במקום האותיות XX, מוכנסים מספרים המציינים את מתח הייצוב בוולטים: 05, 08, 12, 15 וכו '. בנוסף לייצוב מתח, למעגלי מיקרו מוגנים מפני קצר חשמלי בעומס והגנה תרמית. בדיוק מה שנדרש כדי ליצור אספקת חשמל מעבדתית פשוטה ואמינה.
תעשיית האלקטרוניקה המקומית מייצרת מייצבים כאלה תחת שם המותג KR142ENXX. אבל הסימונים תמיד מוצפנים איתנו, כך שניתן לקבוע את מתח הייצוב רק על ידי הפניה או לשנן אותו כשירים בבית הספר. לכל המייצבים הללו יש ערך מתח קבוע קבוע. תרשים חיווט אופייני למייצבים מסדרת 78XX מוצג באיור 6.
עם זאת, ניתן להשתמש בהם גם ליצירת מקורות מוסדרים. דוגמה לכך היא התרשים המוצג באיור 7.
ניתן לשקול חסרון של המעגל כי הרגולציה מתבצעת לא מאפס, אלא מ -5 וולט, כלומר ממיקרו-ייצוב מתח. לא ברור מדוע מוליכי הייצוב ממוספרים כ 17, 8, 2, כשלמעשה ישנם רק שלושה מהם!
ואיור 9 מראה כיצד להרכיב ספק כוח מתכוונן על בסיס LM317 הבורגני המקורי, שיכול לשמש כמעבדה.
אם נדרש מקור מוסדר דו קוטבי, הכי קל להרכיב שני מייצבים זהים בבית אחד, להזנתם מכריכי שנאי שונים. במקביל, הפלט את הפלט של כל מייצב לפאנל הקדמי של היחידה עם מסופים נפרדים. ניתן יהיה לעבור מתח פשוט באמצעות מגשרים תיל.
בוריס אלאדישקין
ראה גם באתר elektrohomepro.com
: