Что такое напряжение, как понизить и повысить напряжение

Главная » Мегафон » Как уменьшить выходное напряжение. Как понизить напряжение: способы и приборы. Как регулируется напряжение

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.

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.

Подключение бытовой техники из США на 110 В к сети 220 В

Пожалуй, самая частая ситуация возникает, когда человек покупает из зарубежных интернет-магазинов какой-то прибор, а по его получении определяет, что он рассчитан на питание от 110 Вольт.

Первый вариант – это перемотать трансформатор питающий устройство, но большинство приборов работают от импульсного источника питания, а для подключения электроинструмента – лучше вообще обойтись без перемотки. Для этого нужно использовать понижающий трансформатор.

Кроме этого вы можете понизить напряжение в сети с помощью автотрансформатора или обычного трансформатора с отводами от первичной обмотки на 110-127В – такие часто встречались в советских телевизорах и других электроприборах.

Однако при использовании такого включения трансформатора, если произойдет, обрыв части обмотки после отвода 110 Вольт (см. рисунок ниже) все 220В подойдут на прибор, и он выйдет из строя.

Если говорить о готовых устройствах, то можно обратить внимание на автотрансформаторы «ШТИЛЬ».

Важно!
При покупке трансформаторов или автотрансформаторов учитывайте номинальный ток его обмоток и мощность, которую он выдержит.

Более надежным вариантом решения проблемы будет понизить напряжение с 220 до 110В или с 220 до 127В с помощью трансформатора. На рынке есть множество компаний, которые продают такие изделия, в основном это тороидальные трансформаторы. Они бывают в металлических боксах или корпусах меньших размеров со встроенной розеткой, а также в виде адаптеров в пластиковых корпусах.

Подведём итоги, перечислив основные требования к трансформатору для питания 110В приборов:

1. На выходе трансформатора должно быть 110В, а на входе – 220В.
2. Мощность трансформатора должна быть больше чем мощность подключаемого прибора хотя бы на 20%.
3. Желательно защитить первичную и вторичную цепь с помощью предохранителя.
4. Доступ к выводам высокого напряжения должен быть ограничен, а все соединения изолированы.

Понижаем напряжение для питания низковольтных светильников

В начале статьи мы упомянули о том, что переносной светильник должен питаться от пониженного напряжения. В быту этот вопрос будет особо актуален для автолюбителей при ремонте автомобиля в гараже. Такие же светильники используются и в качестве местного источника света на станках (сверлильных, токарных, заточных и прочих).

Для того чтобы понизить напряжение с 220 до 36В, можно использовать трансформаторы марки:

• ОСО 0.25 220/36В;
• ОСМ 0.063кВт 220/36;
• ОСЗР 0.063кВт 220/36В;
• Ящик с понижающим трансформатором ЯТП-0,25 220 36В (это готовое решение в металлическом корпусе для монтажа в помещениях, класс защиты IP54).

Для понижения напряжения с 220 до 12В можно использовать трансформаторы марки:

• ОСО25 220/12В;
• TRS 300W AC 220 B-AC 12B (тороидальный не занимает много места);
• 30ВА, 230/12В, 2,5А INDEL TSZS30/005M (маломощный для установки на DIN рейку).

Понижение напряжения в доме

Наряду со часто возникает проблема с повышенным и пониженным напряжением. Это приводит к преждевременному выходу из строя нагревательных приборов, ламп и других устройств у потребителя.

Допустим вам нужно понизить напряжение с 260 до 220В, значит ваш выбор – использование стабилизатора напряжения.

Они бывают разных типов, самый дешевый из них – релейный, по сути это автотрансформатор, в котором реле автоматически переключают отводы от обмотки.

Если вам нужно защитить конкретный прибор, например, компьютер – используйте маломощные модели мощностью порядка 1000 ВА (1 кВа), такие, как SVEN VR-L1000, его стоимость 17-20 долларов.

Но учтите, что активная выходная мощность у них меньше указанной полной в Вольт-Амперах. К примеру, модель на 1 кВА, может питать нагрузку до 0,3-0,4 кВт. Также смотрите на характеристики.

Указанная модель выдерживает до 285 Вольт, но большинство моделей упираются в 260 В.

Чтобы защитить весь дом в большинстве случаев хватит модели RUCELF SRWII-12000-L её полная мощность 12000 ВА, а нагрузочная способность по активной мощности – 10000 Вт. Он выдерживает входное напряжение вплоть до 270В.

Более подробно узнать о том, как выбрать стабилизатор напряжения и какие бывают стабилизаторы, мы рассказывали в статьях:

Балластный конденсатор для питания маломощных устройств

Для питания маломощных устройств можно обойтись без трансформатора – одним конденсатором. Такая схема называется бестрансфторматорный блок питания на балластном конденсаторе. Принцип его работы основан на ограничении тока с помощью реактивного сопротивления ёмкости. Ниже вы видите варианты её реализации.

Расчёт ёмкости балластного конденсатора для бестранформаторного питания производится исходя из потребления тока нагрузкой и напряжения её питания.

Или по такой формуле, результат они дают приблизительно одинаковый:

Кстати, выражение под корнем в результате при расчётах конденсаторов для питания устройств от 5-20В даёт примерно 220, или значение равное Uвходному.

Такой источник питания подходит для подключения приёмников, светодиодов, ночников, зарядки небольших аккумуляторов и других маломощных потребителей.

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 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.

1. 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».

• Нравится(0
  )
  Не нравится(0
  )
• PILOT_SVM
  

Как понизить напряжение переменного и постоянного тока?

За счет наличия большого количества международных стандартов и технических решений питание электронных устройств может осуществляться от различных номиналов.

Но, далеко не все они присутствуют в свободном доступе, поэтому для получения нужной разности потенциалов придется использовать преобразователь.

Такие устройства можно найти как в свободной продаже, так и собрать самостоятельно из радиодеталей.

В связи с наличием двух родов электрического тока: постоянного и переменного, вопрос,  как понизить напряжение, следует рассматривать в  ключе каждого из них отдельно.

Понижение напряжения постоянного тока

В практике питания бытовых приборов существует масса примеров работы электрических устройств от постоянного тока. Но номинал рабочего напряжения может существенно отличаться, к примеру, если из 36 В вам нужно получить 12 В, или в ситуациях, когда от USB разъема персонального компьютера нужно запитать прибор от 3 В вместо имеющихся 5 вольт.

Для снижения такого уровня от блока питания или другого источника почти вполовину можно использовать как простые методы – включение в цепь дополнительного сопротивления, так и более эффективные – заменить стабилизатор напряжения в ветке обратной связи.

Рис. 1. Замена резистора или стабилитрона

На рисунке выше приведен пример схемы блока питания, в котором вы можете понизить вольтаж путем изменения параметров резистора и стабилитрона. Этот узел на рисунке обведен красным кругом, но в других моделях место установки, как и способ подсоединения, может отличаться. На некоторых схемах, чтобы понизить напряжение вы сможете воспользоваться лишь одним стабилитроном.

Если у вас нет возможности подключаться к блоку питания – можно обойтись и менее изящными методами.

К примеру, вы можете понизить напряжение за счет включения в цепь резистора или подобрать диоды, второй вариант является более практичным для цепей постоянного тока.

Этот принцип основан на падении напряжения за счет внутреннего сопротивления элементов. В зависимости от соотношения проводимости рабочей нагрузки и полупроводникового элемента может понадобиться около 3 – 4 диодов.

Рис. 2. Понижение постоянного напряжения диодами

На рисунке выше показана принципиальная схема понижения напряжения при помощи диодов. Для этого они включаются в цепь последовательно по отношению к нагрузке.

При этом выходное напряжение окажется ниже входного ровно на такую величину, которая будет падать на каждом диоде в цепи.

 Это довольно простой и доступный способ, позволяющий понизить напряжение, но его основной недостаток – расход мощности для каждого диода, что приведет к дополнительным затратам электроэнергии.

Понижение напряжения переменного тока

Переменное напряжение в 220 Вольт повсеместно используется для бытовых нужд, за счет физических особенностей его куда проще понизить до какой-либо величины или осуществлять любые другие манипуляции. В большинстве случаев, электрические приборы и так рассчитаны на питание от электрической сети, но если они были приобретены за рубежом, то и уровень напряжения для них может существенно отличаться.

К примеру, привезенные из США устройства питаются от 110В переменного тока, и некоторые умельцы берутся перематывать понижающий трансформатор для получения нужного уровня.

Но, следует отметить, что импульсный преобразователь, которым часто комплектуется различный электроинструмент и приборы не стоит перематывать, так как это приведет к его некорректной работе в дальнейшем.

Куда целесообразнее установить автотрансформатор или другой на нужный вам номинал, чтобы понизить напряжение.

С помощью трансформатора

Изменение величины напряжения при помощи электрических машин используется в блоках питания и подзарядных устройствах. Но чтобы понизить  вольтаж источника в такой способ, можно использовать различные типы преобразовательных трансформаторов:

• С выводом от средней точки – могут выдавать разность потенциалов как 220В, так и в два раза меньшее – 127В или 110В. От него вы сможете взять установленный номинал на те же 110В со средней точки. Это заводские изделия, которые массово устанавливались в старых советских телевизорах и других приборах. Но у этой схемы преобразователя имеется существенный недостаток – если нарушить целостность обмотки ниже среднего вывода, то на выходе трансформатора получится номинал значительно большей величины.

Рис. 3. Понижение трансформатором с отводом от средней точки

• Автотрансформатором – это универсальная электрическая машина, которая способна не только понизить вольтаж, но и повысить его до нужного вам уровня. Для этого достаточно перевести ручку в нужное положение и проследить полученные показания на вольтметре.

Рис. 4. Использование автотрансформатора

• Понижающим трансформатором с преобразованием 220В на нужный вам номинал или с любого другого напряжения переменной частоты. Реализовать этот метод можно как уже готовыми моделями трансформаторов, так и самодельными. За счет наличия большого количества инструментов и приспособлений, сегодня каждый может собрать трансформатор с заданными параметрами в домашних условиях. Более детально об этом вы можете узнать из соответствующей статьи: https://www.asutpp.ru/transformator-svoimi-rukami.html

Выбирая конкретную модель электрической машины, чтобы понизить напряжение, обратите внимание на характеристики конкретной модели по отношению к тем устройствам, которые вы хотите запитать.

Наиболее актуальными параметрами у трансформаторов являются:

• Мощность – трансформатор должен не только соответствовать, подключаемой к нему нагрузке, но и превосходить ее, хотя бы на 10 – 20%. В противном случае максимальный ток приведет к перегреву обмоток трансформатора и дальнейшему выходу со строя.
• Номинал напряжения – выбирается и для первичной, и для вторичной цепи. Оба параметра одинаково важны, так как, выбрав модель с входным напряжением на 200 или 190В, на выходе вы при питании от 220В получится пропорционально большая величина.
• Защита от поражения электротоком – все обмотки и выводы от них должны обязательно иметь достаточную изоляцию и защиту от прикосновения.
• Класс пыле- влагозащищенности – определяет устойчивость оборудования к воздействию окружающих факторов. В современных приборах обозначается индексом IP.

Помимо этого любой преобразователь напряжения, даже импульсный трансформатор, следовало бы защитить от токов короткого замыкания и перегрузки в обмотках. Это существенно сократит затраты на ремонт при возникновении аварийных ситуаций.

С помощью резистора

Для понижения напряжения в цепь нагрузки последовательно включается  делитель напряжения в виде активного сопротивления.

Основной сложностью в регулировке напряжения на подключаемом приборе является зависимость от нескольких параметров:

• величины напряжения;
• сопротивления нагрузки;
• мощности источника.

• Если  вы будете понижать от бытовой сети, то ее можно считать источником бесконечной мощности и принять эту составляющую за константу. Тогда расчет резистора будет выполняться таким методом:
• R = Uc/I — Rн ,
• где

• R – сопротивление резистора;
• RН – сопротивление прибора нагрузки;
• I – ток, который должен обеспечиваться в номинальном режиме прибора;
•  UC – напряжение в сети.

После вычисления номинала резистора можете подобрать соответствующую модель из имеющегося ряда. Стоит отметить, что куда удобнее менять потенциал при помощи переменного резистора, включенного в цепь.

Подключив его последовательно с нагрузкой, вы можете подбирать положение таким образом, чтобы понизить напряжение до необходимой величины.

Однако эффективным способ назвать нельзя, так как помимо работы в приборе, электрическая энергия будет просто рассеиваться на резисторе, поэтому этот вариант является временным или одноразовым решением.

Что делать, если в розетке напряжение 240-250 вольт?

Кто-то мучается с низким напряжением, а у кого-то совсем наоборот — в розетке напряжение достигает и 240 и 250 вольт, а то и выше (270 или даже 280)…
По статистике, проблема высокого напряжения возникает гораздо реже, чем противоположная крайность (низкое напряжение) и больше является уделом тех, кто живет рядом с подстанцией.
Решение сделать замеры напряжения часто происходит после того, как одна за другой перегорают лампочки в люстрах или по непонятным причинам начинает быстро выходить из строя бытовая техника.

Высокое сетевое напряжение: причины

Выделяют 3 основные причины появления в сети высокого напряжения, от 240-250 вольт и выше:
• неравномерное распределение нагрузки между фазами или «перекос» фаз. При увеличении нагрузки на одной фазе происходит падение напряжения на ней, а на другой фазе напряжение растет
• умышленное повышение электриками выходного напряжения электрической подстанции. Делается для того, чтобы повысить напряжение у потребителей, находящихся далеко от линии передач. В результате у потребителей, находящихся недалеко от трансформаторной подстанции, напряжение будет выше 220 вольт.
• аварии на линиях электропередач и внутренних линиях. Происходят из-за обрыва нулевого провода и попадание тока высокого напряжения в бытовые сети 220В.

Высокое сетевое напряжение: факты

Некоторые факты о высоком сетевом напряжении
• при работе на повышенном напряжении уменьшается рабочий ресурс блоков питания бытовой техники (особенно импортной) при повышении напряжения до 250 вольт срок службы бытовой техники уменьшается примерно наполовину
• значительное превышение уровня входного напряжения приводит к выходу техники из строя, нередко — к возгоранию
• наиболее чувствительные к высокому напряжению — электроника и все приборы с электронным управлением
• при повышенном сетевом напряжение расход электроэнергии увеличивается

Как защититься от высокого напряжения в сети?

Итак, что же делать, если в розетке напряжение выше 240 вольт?
Вначале можно попытаться обратиться к электрикам, объяснить ситуацию и попытаться ее исправить.
По каким-то причинам проблема не поддается быстрому и эффективному решению? Тогда стоит задуматься о самостоятельной защите своего дома от опасного напряжения в розетке.

Две основные группы устройств по защите от повышенного напряжения:
• Реле напряжения.
  Защищают от скачков напряжения в сети, импульсных, кратковременных и длительных перенапряжений. Включаются между электросетью и бытовой техникой и отключают нагрузку от сети при появлении любой опасности. Таким образом, реле не вносят изменения во входное напряжение, а лишь отключают его при превышении заданного уровня. Обычно верхний предел для реле популярных марок (Новатек, Digitop, Меандр, ABB и т.п.) установлен на уровне 270-280 вольт.
• Стабилизаторы напряжения. Защищают технику от скачков напряжения, могут понизить его уровень, в отличии от реле. Работают в более широком диапазоне напряжений (большинство китайских — до 280 вольт, отдельные модели российских стабилизаторов — до 320 вольт).
  Если входное напряжение превысит допустимый уровень, то стабилизатор произведет отключение нагрузки и автоматическое подключение при восстановлении сети. Т.е. важное отличие стабилизатора от реле — возможность работы в более широких пределах за счет того, что высокое напряжение понижается, делается безопасным для подключенной бытовой техники. Если же уровень входного напряжения достигнет совсем аномальных значений, то стабилизатор, по аналогии с реле, произведет защитное отключение нагрузки. После понижения напряжения до определенного уровня, в зависимости от конкретной модели, нагрузка будет подключена к питанию.

Как выбрать стабилизатор при повышенном напряжении?

Итак, если стоит задача не только защитить технику от высокого напряжения, но и сделать так, чтобы она нормально работала в таких условиях, то выбор очевиден — установка стабилизатора напряжения.

Если в сети часто бывает повышенное напряжение, то нужно более внимательно подойти к выбору стабилизатора, чем в случае с пониженным напряжением. Это связано с тем, что высокое напряжение гораздо быстрее выведет электробытовые приборы из строя. Встроенная защита дешевых китайских стабилизаторов релейного типа может не сработать.

Тогда произойдет выход из строя или самого стабилизатора или подключенной к нему техники. Также нередки и случаи их возгорания.

Марки стабилизаторов, рекомендованные для работы в условиях повышенного напряжения
• Стабвольт — релейные модели способны эффективно работать при напряжении до 305 вольт.
• Бастион — верхняя граница входного напряжения для мощных моделей этой марки — 295 вольт.
• Энерготех — модификации HV выдерживают скачки напряжения до 300 вольт
• Вольт Инжиниринг — бюджетная серия Гибрид (12-ти ступенчатая)
  с расширенным диапазоном гарантирует работу электроприборов даже при напряжении 325 вольт в розетке. Симисторная серия Ампер работает до 295 вольт

На видео ниже показан процесс тестирования электронного 5-ти киловаттного стабилизатора напряжения ВОЛЬТ АМПЕР Э 12-1/25A при повышенном напряжении в сети.

Видно, что стабилизатор прекрасно работает даже при аномальном напряжении в 290 вольт, выдавая на выходе 230-235В.

При дальнейшем росте напряжения срабатывает автоматическая защита на то время, пока входное напряжение не придёт в норму.

Купить подешевле или понадежнее?

Исходя из своего опыта, мы не рекомендуем покупать для защиты от высокого напряжения недорогие стабилизаторы китайского производства. Во-первых, большинство из них могут эффективно работать только при напряжении до 260-270 вольт .

Во-вторых, многие китайские заводы экономят на защите стабилизатора от повышенного сетевого напряжения.

В результате чего выход стабилизатора из строя будет выглядеть легким испугом по сравнению с его возгоранием, которое в свою очередь может привести к пожару в доме .

Обычно на весь дом ставят стабилизатор мощностью 8-10 киловатт

Высокое или повышенное напряжение. Как понизить напряжение в сети

Содержание:

Высокое и повышенное напряжение. Причины возникновения

Как в наших электросетях могут появиться высокое или повышенное напряжение? Как правило к повышению напряжения могут привести некачественные электрические сети или аварии в сетях.

К недостаткам сетей можно отнести: устаревшие сети, низкокачественное обслуживание сетей, высокий процент амортизации электрооборудования, неэффективное планирование линий передач и распределительных станций, не управляемый рост количества потребителей.

Это приводит к тому, что сотни тысяч потребителей, получают высокое или повышенное напряжение. Значение напряжения в таких сетях может достигать 260, 280, 300 и даже 380 Вольт.

Одной из причин повышенного напряжения, как ни странно, может быть пониженное напряжение потребителей, находящихся далеко от трансформаторной подстанции.

В этом случае часто электрики умышленно повышают выходное напряжение электрической подстанции, чтобы добиться удовлетворительных показателей тока у последних в линии передач потребителей. В итоге, у первых в линии напряжение будет повышенным.

По этой же причине можно наблюдать повышенное напряжение в дачных поселках. Здесь изменение параметров тока связаны с сезонностью и периодичностью потребления тока. Летом мы наблюдаем рост потребления электроэнергии.

В этот сезон на дачах находится много людей, они используют большое количество энергии, а зимой потребление тока резко падает. В выходные дни потребление на дачных участках растёт, а в рабочие дни падает. В результате имеем картину неравномерного потребления энергии.

В этом случае, если установить выходное напряжение на подстанции (а они, как правило, недостаточной мощности) нормальным (220 Вольт), то летом и в выходные напряжение резко просядет и будет пониженным. Поэтому электрики изначально настраивают трансформатор на повышенное напряжение. В итоге зимой и в рабочие дни напряжение в поселках высокое или повышенное.

Вторая большая группа причин появления высокого напряжения — это перекосы по фазам при подключении потребителей. Часто бывает так, что подключение потребителей происходит хаотично без предварительного плана и проекта.

Или в ходе реализации проекта или развития поселений происходит изменение значения потребления на разных фазах линии передач.

Это может привести к тому, что на одной фазе напряжение будет пониженным, а на другой фазе — повышенным.

Третья группа причин повышенного напряжения в сети — это аварии на линиях электропередач и внутренних линиях. Здесь следует выделить две основные причины — обрыв нуля и попадание тока высокого напряжения в обычные сети.

Второй случай — это редкость, случается в городах в сильный ветер, ураган. Бывает, что линия питания электротранспорта (трамвая или троллейбуса) попадает при обрыве на линии городских сетей.

В этом случае в сеть может попасть и 300, и 400 Вольт.

Теперь рассмотрим, что происходит при пропадании «нуля» во внутренние домовые сети. Этот случай бывает довольно часто. Если в одном подъезде дома используется две фазы, то при пропадании нуля (например, нет контакта на нуле) происходит изменение значения напряжения на разных фазах.

На той фазе, где сейчас нагрузка в квартирах меньше, напряжение будет завышенным, на второй фазе — заниженным. Причем напряжение распределяется обратно пропорционально нагрузке.

Так, если на одной фазе нагрузка именно в этот момент в 10 раз больше, чем на другой, то мы можем получить на первой фазе 30 Вольт (низкое напряжение), а на второй фазе — 300 Вольт (высокое напряжение). Что приведет к сгоранию электрических приборов и, возможно, пожару.

Чем опасно высокое и повышенное напряжение

Высокое напряжение опасно для электрических приборов. Значительное повышение напряжения может привести к сгоранию приборов, их перегреву, дополнительному износу. Особенно критичны к высокому напряжению электронное оборудование и электромеханические приборы.

Повышенное напряжение может привести к пожару в доме, нанести большой ущерб.

Как защититься от высокого напряжения и как понизить напряжение в сети

Чтобы защитить свои сети от повышенного напряжения, пиков высокого напряжения, скачков тока и перенапряжения необходимо использовать устройства защиты от скачков напряжения.

Подробнее смотрите в разделе «Устройства защиты от импульсных перенапряжений». Чтобы понизить напряжение, нормализовать параметры тока необходимо использовать стабилизаторы.

Подробнее смотрите в разделе «Стабилизаторы напряжения».

Что такое напряжение, как понизить и повысить напряжение

Основные характеристики электрического тока – напряжение и сила. Если сила тока величина, связанная с потребителем, то напряжение полностью зависит от источника. Для подключения различных приборов необходимое различное значение этого параметра от единиц, до сотен. Давайте разберемся, как можно и как нужно работать с напряжением.

Что такое напряжение, как его измерить?

Из школьного курса физики мы знаем, что напряжение — это разность потенциалов. Сразу делаем вывод про технику измерения параметра – замер должен происходить на участке цепи (проводника) в двух точках. Мультиметр или вольтметр имеет два щупа, которые соединяют с двумя точками цепи. Например, для замера напряжения в розетке нужно вставить щупы в отверстия.

Поскольку параметр показывает именно разность между двумя точками, то оно может иметь отрицательное и положительное значение. Другими словами, при измерении напряжения полярность не важна.

При измерении постоянного тока цифровой мультиметр покажет единственно правильное численное значение, но с положительным или отрицательным знаком, аналоговый прибор, как Mastech M1015B, не имеет возможности показать отрицательное значение.

Если проводить замер переменного тока, то значение будет всегда положительным и не будет зависеть от расположения щупов.

Повышение и понижение напряжения

Все, кто хоть как-то связывался с током или проводкой, даже не имея нужной специализации, знает про сопротивление. Этот параметр характеризует проводник, как пригодный или не пригодный к использованию для передачи тока.

То есть, высокое сопротивление «останавливает» поток электронов, низкое позволяет им двигаться с большей скоростью. При возникновении высокого сопротивления, напряжение в цепи падает.

Это самый простой способ регулировки величины в сторону уменьшения.

Для понижения напряжения путем увеличения сопротивления, в цепь добавляют резистор. Эта радиодеталь способна очень тонко повлиять на напряжение, опустив его значение до десятых, сотых и даже тысячных долей. Но есть у нее и минус – работа только с постоянным напряжением. Для переменных токов нужны дроссели или конденсаторы.

Повысить напряжение можно при помощи трансформатора. Существует огромное количество видов и классов трансформаторов, которые обладают своими положительными и отрицательными сторонами.

Но принцип работы у всех одинаковый – две обмотки проводника на одном металлическом сердечнике создают индуктивные токи. То есть, питание подается на одну обмотку, а снимается с другой, отличающейся по количеству витков.

Этот принцип работает и в обратную сторону, например, в электродвигателях.

Сегодня повышение и понижение напряжения используется почти везде – в холодильниках, зарядных устройствах для мобильных и ноутбуков, автомобилях и электростанциях. Так, инвертор может превратить незначительный заряд от солнечной батареи в необходимые 220 В.

В армии используют инверторы для обеспечения питанием оборудование, а туристы могут бытовой трансформатор купить всего за несколько долларов. Можете набрать в поисковике фразу «преобразователь напряжения» и увидеть много хороших вариантов для дома, дачи или квартиры.

Мы уже писали о бытовом применении таких преобразователей в статье «Что такое инвертор тока 12 – 220 В».

Как понизить напряжение?

Ток в генераторе напрямую зависит от параметра сопротивления нагрузки. Чем ниже этот параметр, тем выше ток.

• Если I выше номинального параметра, это свидетельствует о наличии аварийного режима — уменьшения частоты, перегрева генератора и прочих проблем.
• Для таких случаев должна быть предусмотрена защита или отключение устройства (части нагрузки).
• Кроме того, при повышенном сопротивлении напряжение снижается, происходит подсадка U на выходе генератора.

Чтобы поддерживать параметр на оптимальном уровне, обеспечивается регулирование тока возбуждения. При этом повышение тока возбуждения ведет к росту напряжения генератора.

Частота сети должна находиться на одном уровне (быть постоянной величиной).

Рассмотрим пример. В автомобильном генераторе необходимо повысить ток с 80 до 90 Ампер.

Для решения этой задачи требуется разобрать генератор, отделить обмотку и припаять к ней вывод с последующим подключением диодного моста.

1. Кроме того, сам диодный мост меняется на деталь большей производительности.
2. После этого требуется снять обмотку и кусок изоляции в месте, где должен припаиваться провод.
3. При наличии неисправного генератора с него откусывается вывод, после чего с помощью медной проволоки наращиваются ножки такой же толщины.
4. После припаивания место стыка изолируется термоусадкой.

Следующим этапом требуется купить 8-диодный мост. Найти его — весьма сложная задача, но нужно постараться.

Перед установкой желательно проверить изделие на исправность (если деталь б/у, возможен пробой одного или нескольких диодов).

После установки моста крепите конденсатор, а далее — регулятор напряжения на 14,5 Вольт.

Можно приобрести пару регуляторов — на 14,5 (немецкий) и на 14 Вольт (отечественный).

Теперь высверливаются клепки, отпаиваются ножки и разделяются таблетки. Далее таблетка подпаивается к отечественному регулятору, который фиксируется с помощью винтов.

• Остается припаять отечественную «таблетку» к иностранному регулятору и собирать генератор.
• Это интересно: Режимы работы электродвигателей

Сопротивление проводников. Удельное сопротивление

Закон Ома является самым главным в электротехнике. Именно поэтому электрики говорят: «- Кто не знает Закон Ома, пусть сидит дома». Согласно этому закону ток прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению ( I = U / R ), где R является коэффициентом, которое связывает напряжение и силу тока.

Единица измерения напряжения – Вольт, сопротивления – Ом, силы тока – Ампер.Для того, чтобы показать, как работает Закон Ома, разберем простую электрическую цепь. Цепью является резистор, он же – нагрузка. Для регистрации на нем напряжения используется вольтметр. Для тока нагрузки – амперметр. При замыкании ключа ток идет через нагрузку.

Смотрим, насколько соблюдается Закон Ома. Ток в цепи равен: напряжение цепи 2 Вольта и сопротивление цепи 2 Ома ( I = 2 В / 2 Ом =1 А). Амперметр столько и показывает. Резистор является нагрузкой, сопротивлением 2 Ома. Когда замыкаем ключ S1, ток течет через нагрузку. С помощью амперметра измеряем ток цепи. С помощью вольтметра – напряжение на зажимах нагрузки.

Ток в цепи равен: 2 Вольта / 2 Ом = 1 А. Как видно это соблюдается.

Теперь разберемся, что нужно сделать, чтобы поднять силу тока в цепи. Для начала увеличиваем напряжение. Сделаем батарею не 2 В, а 12 В. Вольтметр будет показывать 12 В. Что будет показывать амперметр? 12 В/ 2 Ом = 6 А. То есть, повысив напряжение на нагрузке в 6 раз, получили повышение силы тока в 6 раз.

Рассмотрим еще один способ, как поднять ток в цепи. Можно уменьшить сопротивление – вместо нагрузки 2 Ом, возьмем 1 Ом. Что получаем: 2 Вольта / 1 Ом = 2 А. То есть, уменьшив сопротивление нагрузки в 2 раза, увеличили ток в 2 раза.Для того, чтобы легко запомнить формулу Закона Ома придумали треугольник Ома:

Как можно по этому треугольнику определять ток? I = U / R. Все выглядит достаточно наглядно. С помощью треугольника также можно написать производные от Закона Ома формулы: R = U / I; U = I * R. Главное запомнить, что напряжение находится в вершине треугольника.

В 18 веке, когда был открыт закон, атомная физика находилась в зачаточном состоянии. Поэтому Георг Ом считал, что проводник представляет собой что-то, похожее на трубу, в которой течет жидкость. Только жидкость в виде электротока.

При этом он обнаружил закономерность, что сопротивление проводника становится значительнее при увеличении его длины и меньше при увеличении диаметра. Исходя из этого, Георг Ом вывел формулу: R = p *l / S, где p – это некоторый коэффициент, умноженный на длину проводника и деленный на площадь сечения.

Этот коэффициент был назван удельным сопротивлением, характеризующим способность создавать препятствие протеканию эл.тока, и зависит из какого материала изготовлен проводник. Причем, чем больше удельное сопротивление, тем больше сопротивление проводника.

Чтобы увеличить сопротивление необходимо увеличить длину проводника, либо уменьшить его диаметр, либо выбрать материал с большим значением данного параметра. В частности, для меди удельное сопротивление составляет 0,017 ( Ом * мм2 / м ).

Как повысить силу тока в цепи

Бывают ситуации, когда требуется повысить I, который протекает в цепи, но при этом важно понимать, что нужно принять меры по защите электроприборов, сделать это можно с помощью специальных устройств. . Рассмотрим, как повысить силу тока с помощью простых приборов

1. Рассмотрим, как повысить силу тока с помощью простых приборов.
2. Для выполнения работы потребуется амперметр.
3. Вариант 1.

По закону Ома ток равен напряжению (U), деленному на сопротивление (R). Простейший путь повышения силы I, который напрашивается сам собой — увеличение напряжения, которое подается на вход цепи, или же снижение сопротивления. При этом I будет увеличиваться прямо пропорционально U.

К примеру, при подключении цепи в 20 Ом к источнику питания c U = 3 Вольта, величина тока будет равна 0,15 А.

Если добавить к цепи еще один источник питания на 3В, общую величину U удается повысить до 6 Вольт. Соответственно, ток также вырастет в два раза и достигнет предела в 0,3 Ампера.

• Подключение источников питания должно осуществляться последовательно, то есть плюс одного элемента подключается к минусу первого.
• Для получения требуемого напряжения достаточно соединить в одну группу несколько источников питания.
• В быту источники постоянного U, объединенные в одну группу, называются батарейками.
• Несмотря на очевидность формулы, практические результаты могут отличаться от теоретических расчетов, что связано с дополнительными факторами — нагревом проводника, его сечением, применяемым материалом и так далее.
• В итоге R меняется в сторону увеличения, что приводит и к снижению силы I.
• Повышение нагрузки в электрической цепи может стать причиной перегрева проводников, перегорания или даже пожара.
• Вот почему важно быть внимательным при эксплуатации приборов и учитывать их мощность при выборе сечения.

Величину I можно повысить и другим путем, уменьшив сопротивление. К примеру, если напряжение на входе равно 3 Вольта, а R 30 Ом, то по цепи проходит ток, равный 0,1 Ампер.

Если уменьшить сопротивление до 15 Ом, сила тока, наоборот, возрастет в два раза и достигнет 0,2 Ампер. Нагрузка снижается почти к нулю при КЗ возле источника питания, в этом случае I возрастают до максимально возможной величины (с учетом мощности изделия).

Дополнительное снизить сопротивление можно путем охлаждения провода. Такой эффект сверхпроводимости давно известен и активно применяется на практике.

Чтобы повысить силу тока в цепи часто применяются электронные приборы, например, трансформаторы тока (как в сварочниках). Сила переменного I в этом случае возрастает при снижении частоты.

Если в цепи переменного тока имеется активное сопротивление, I увеличивается при росте емкости конденсатора и снижении индуктивности катушки.

В ситуации, когда нагрузка имеет чисто емкостной характер, сила тока возрастает при повышении частоты. Если же в цепь входят катушки индуктивности, сила I будет увеличиваться одновременно со снижением частоты.

1. Также читают — как действует электрический ток на организм человека.
2. Вариант 2.
3. Чтобы повысить силу тока, можно ориентироваться на еще одну формулу, которая выглядит следующим образом:
4. I = U*S/(ρ*l). Здесь нам неизвестно только три параметра:

• S — сечение провода;
• l — его длина;
• ρ — удельное электрическое сопротивление проводника.

Чтобы повысить ток, соберите цепочку, в которой будет источник тока, потребитель и провода.

Роль источника тока будет выполнять выпрямитель, позволяющий регулировать ЭДС.

Подключайте цепочку к источнику, а тестер к потребителю (предварительно настройте прибор на измерение силы тока). Повышайте ЭДС и контролируйте показатели на приборе.

Как отмечалось выше, при росте U удается повысить и ток. Аналогичный эксперимент можно сделать и для сопротивления.

Для этого выясните, из какого материала сделаны провода и установите изделия, имеющие меньшее удельное сопротивление. Если найти другие проводники не удается, укоротите те, что уже установлены.

Еще один путь — увеличение поперечного сечения, для чего параллельно установленным проводам стоит смонтировать аналогичные проводники. В этом случае возрастает площадь сечения провода и увеличивается ток.

Если же укоротить проводники, интересующий нас параметр (I) возрастет. При желании варианты увеличения силы тока разрешается комбинировать. Например, если на 50% укоротить проводники в цепи, а U поднять на 300%, то сила I возрастет в 9 раз.

5 Ответы

▲▼