Какие диоды нужны для диодного моста, как правильно подобрать диоды для выпрямления

Порой, когда дело приходится иметь с блоками питания (их ремонтом, сборкой своими руками) сталкиваешься с его выпрямительной частью, которая из переменного напряжения делает постоянное. Эта часть есть не что иное как диодный выпрямительный мост. Для технарей электротехников известно, что это такое и какова функция этого элемента электрических схем. Для непосвященных поясню — большинство электротехники содержат в своих схемах блок питания, который понижает сетевое напряжение 220 вольт в меньшее, что используется устройствами (3, 5, 9, 12, 24 вольта, это наиболее распространенные величины пониженных напряжений). В сети используется переменный ток, а практически все электронные схемы работают на постоянном. Так вот, для преобразования переменного напряжения в постоянное и используется диодный мост.

Выпрямительные диодные мосты бывают готовыми сборками в едином корпусе, а бывают и самодельными, которые спаиваются из четырех одинаковых диодов. А какие диоды нужны для самодельного диодного моста и как правильно подобрать их для выпрямителя? Все достаточно просто. Основными параметрами для выбора диодов на мост являются напряжение (обратное) и сила тока (которую они могут через себя пропускать без перегрева).

Напомню, что диоды при прямом подключении (плюс диода к плюсу прилагаемого напряжения, а минус диода к минусу прилагаемого напряжения) к питанию пропускают через себя электрический ток. В этом режиме (открытом) на них оседает небольшое напряжение в пределах около 0,6 вольт. Как и любые другие проводники они имеют свое внутреннее сопротивление (что и обуславливает это небольшое падение напряжения на них в открытом состоянии). Чем оно больше, тем меньшую силу тока диод способен через себя пропустить. Если же на диод приложить постоянное обратное напряжение (на плюс диода подать минус источника, и на минус диода подать плюс источника), то диод будет работать в режиме запирания. Он не будет через себя пропускать постоянный ток (будет закрыт).

Так вот, есть максимальная величина обратного напряжения, которую диод может выдержать не входя в режим электрического и теплового пробоя. Именно это обратное напряжение и нужно учитывать при выборе диодов на выпрямительный мост. Если на диодный мост будет подаваться напряжение 220 вольт переменного тока, значит диоды моста должны быть рассчитаны на большее напряжение (с запасом не менее 25%). А лучше вовсе брать с достаточно большим запасом. Это убережет полупроводники от попадания на них случайных скачков напряжения, идущие от сети. Сейчас на обычные, небольшие блоки питания ставят диоды серии 1n4007, у которых обратное напряжение равно 1000 вольтам, а долговременный ток они могут выдерживать до 1 ампера (при температуре 75 градусов).

Второй, и пожалуй главной характеристикой выпрямительного диода является сила тока, которую он может пропускать через себя длительное время (без перегрева). Изначально вы должны знать, на какой максимальный ток рассчитан ваш блок питания. И только после этого уже нужно подбирать выпрямительные диоды на мост. К примеру, вы решили сделать себе самодельный регулируемый блок питания с выходным напряжением до 15 вольт и максимальным током в 6 ампер. Следовательно, под такой источник питания нужно брать диоды, рассчитанные на силу тока порядка 10 ампер (плюс определенный запас по току). Ток в 6 ампер как бы относительно немалый. Он будет нагревать диоды выпрямительного моста. Значит под эти диоды, мост еще нужно предусмотреть охлаждающий радиатор.

Напомню, что большинство полупроводниковых компонентов сделаны из кремния, а этот материал имеет максимальную рабочую температуру 150—170 °C. Выход за эти пределы разрушаю полупроводник, в нашем случае диоды диодного моста. Лучше держать температуру диодов в пределах до 75 °C. Поставьте на мост небольшой радиатор и посмотрите не выходит ли температура при максимальной нагрузки блока питания за допустимые пределы.

Диодных мостов и диодов (под них) существует достаточно большое количество. При выборе сначала в поисковике найдите справочную таблицу диодов и диодных мостов, где указаны основные технические характеристики выпрямителей. Выберите наиболее подходящий компонент с учетом номинального обратного напряжения и силы тока. Если вы поставите на диодный мост диоды с большими номинальными токами и напряжениями, ничего страшного, это будет даже лучше, как бы излишний запас. Но подбирать меньшие или впритык лучше не стоит.

P.S. Кроме основных характеристик (тока и напряжения) диодов, которые будут ставится на диодный мост, еще нужно обращать внимание на частоту, на которой они могут нормально работать. Частота сети в 50 герц является достаточно малой и под нее подойдут практически все диоды. Выше приведенный диод 1n4007 имеет рабочую частоту в 1 мГц. Обращать внимание на частоту актуально для электрических схем, рассчитанных на действительно высокие частоты.

Источник - https://electrohobby.ru/kakie-diod-nugn-gss.html

Сопротивление проволоки, как узнать электрическое сопротивление провода, шнура, кабеля.

 

В области электротехники, электроники понятие электрического сопротивления является фундаментальным. Оно относится к основным электрическим величинам, которое повсеместно используется как в теории, так и на практике. Любой электрический проводник имеет свое определенное сопротивление, которое во многом зависит от таких основных факторов: материала проводника, его размер (длина и сечение), температура. Помимо этого стоит учитывать, что сопротивление может быть активным и реактивным.

Электрическое сопротивление провода можно вычислить по следующей простой формуле, в которой присутствуют такие величины: удельное сопротивление материала, из которого сделан провод, его сечение и длина:

Есть такое понятие как удельное сопротивление материала (вещества). У каждого проводника, сделанного из того или иного материала свое удельное сопротивление. Это обуславливается особенностями внутренней структуры (на атомном уровне) самого вещества. То есть, у каждого отдельно взятого материала (проводника тока) при одних и тех же размерах и условиях будет различное сопротивление. Это удельное сопротивление выражается как Ом на метр (при сечении 1 миллиметр квадратный). Удельное сопротивление каждого отдельного материала проводника нужно смотреть в специальной таблице (в справочниках, интернете).

Нахождением сопротивления по формуле имеет смысл при теоретических расчетах, на практике же намного проще воспользоваться обычным измерителем (электронным тестером, мультиметром, омметром). Стоит учитывать, что измерения электрического сопротивления должны производиться при отключенном электропитании схемы, участка цепи, провода. Если на схеме (измеряемом проводе) будет присутствовать хоть какое-то напряжение, то в лучшем случае это повлечет за собой неверные результаты измерения, ну, а в худшем может выйти из строя и сам измерительный прибор.

Само же измерение электрического сопротивления мультиметром сводится к его включению и выбору на нём определённого диапазона измерения (Ом, килоОм, мегаОм). Наиболее малым сопротивлением является Ом. 1000 Ом, это 1 кОм (килоом). 1000 000 Ом или 1000 кОм, это 1 мОм (мегаом). В обычных проводах (шнуры питания, небольшие куски кабеля и проводов) сопротивление будет примерно до десятков Ом. Сопротивление от десятков и до тысяч Ом уже можно встретить к примеру у обмоток трансформатора, катушек электромагнита, звонка и т.д. Ну, а мегаомным сопротивлением уже обладает электрическая изоляция кабелей и проводов.

В электротехнике в большинстве случаев в роли электрического проводника используют медь. Именно она имеет достаточно хорошую электрическую проводимость при относительно низкой цене (если сравнивать с серебром, золотом). В линиях электропередач и на отдельных участках бытовой электросети также широко применяют алюминий, хотя его электрическая проводимость хуже, чем у меди, зато стоит меньше. И медь и алюминий (если говорить о сопротивлении небольших участков электрической сети, кабеля и шнуры питания) имеет электрическое сопротивление в пределах единиц и десятков Ом. Ну, естественно, чем длиннее и тоньше будет проводник, тем сопротивление будет увеличиваться (допустим у трансформаторной первичной обмотки на 220 вольт сопротивление уже от десятков до нескольких тысяч Ом, в зависимости от мощности транса).

Для чего может, собственно, пригодится известная величина электрического сопротивления? Наиболее используемой в электрике и электронике является формула закона Ома. Она гласит, что сила тока равна электрическое напряжение разделенное на сопротивление. Следовательно, зная любые две величины из трех (тока, напряжения и сопротивления) можно всегда найти одну неизвестную. К примеру, нам нужно узнать, какой ток будет протекать по спирали нагревателя. Нам известно, что этот нагреватель рассчитан на напряжение 220 вольт. Берём мультиметр и измеряем его сопротивление (допустим это 100 Ом). Используя формулу закона Ома мы легко вычислим силу тока: 220 вольт / 100 Ом = 2,2 ампера.

P.S. При нахождении электрического сопротивления через формулу учитывайте, что реальные величины могут слегка отличаться от теоретических (по причине материальных факторов, условий окружающей среды и т.д.). При нахождении сопротивления путем простого измерения учитывайте, что измерительные приборы имеют свою погрешность (хоть она и достаточно мала, но всё же есть).

Источник - https://electrohobby.ru/soprot-provol-kak-uzn-jjp.html

Как узнать какой ток в сети 220 вольт, какова величина силы тока в бытовой электросети.

Многим людям известны такие электрические понятия как напряжение и ток. Хотя далеко не все чётко понимают, что именно это такое. Напряжение можно сравнить ещё с давлением (например давление воды в трубопроводе). А ток можно сравнить с движением воды (как бы получается ТОК воды). Когда к розетке ничего не подключено, то в ней всё равно присутствует напряжение 220 вольт (разность электрических потенциалов между двух разноименных проводов). Но вот тока никакого нет в этом случае. Он появляется тогда, когда в розетку подключена какая-нибудь нагрузка. У новичка может возникнуть вполне логичный вопрос, а какова величина электрического тока в обычной розетки с напряжением 220 вольт?  В этой статье мы и постараемся выяснить это.

Итак, прежде всего нужно уяснить такой момент — фиксированной величины силы тока в розетке нет, она зависит от подключаемой электрической нагрузки, и чем мощнее эта нагрузка, тем большая величина тока будет течь по цепи. Стоит учитывать, что провода электропроводки также являются частью общей электрической цепи, которые имеют свое собственное сопротивление, влияющее на силу тока, что появляется в сети.

Как раз кстати будет вспомнить один из основополагающих законов электрофизики, что называется законом Ома. Он гласит, что сила тока (в амперах) равна напряжение (в вольтах) деленное на сопротивление (в омах). Допустим, есть какой либо источник питания, имеющий на своих клеммах определенную величину напряжения. Все, что будет подключаться к этому источнику питания будет считаться электрической нагрузкой, включая и провода, которые соединяют его с конкретным электрическим устройством. Зная напряжение источника питания, общее сопротивление электрической цепи можно по формуле закона Ома легко вычислить силу тока, которая будет протекать по этой самой цепи.

Помимо этого нужно учитывать, что при протекании тока по электрическим цепям происходит выделение тепла. Если в электрической цепи содержаться элементы, участки, которые имеют размеры, сечения, диаметры, меньше чем нужно, то в этом случае именно на этих элементах и частях электрической цепи будет выделяться чрезмерное количество тепла, что может вызывать перегрев и последующую поломку или аварийную ситуацию

К примеру, у нас имеется электронагреватель мощностью 2,2 кВт. Мы его подсоединяем к сети 220 вольт. Сила тока, которая будет протекать по этой цепи равна 10 амперам. Для такого тока шнур, что соединяет нагреватель с сетью должен иметь сечение не менее 0.75 квадратных миллиметров. Если же мы поставим шнур с сечением, допустим 0.5, а то и вовсе еще меньше, то данный провод, что находится в этом шнуре будет нагреваться больше своей нормы, а это приведет к его плавлению и последующему короткому замыканию.

Еще пример, допустим у нас электрическая проводка в здании имеет сечение гораздо меньше, чем то электротехническое устройство, которое мы будем к ней подключать. А в добавок к этому это устройство подсоединяем в самой отдаленной точке этой электропроводки, находящийся в достаточно удаленном месте от распределительного щита (питающий эту самую проводку). В этом случае на проводах этой цепи будет оседать значительная часть напряжения, в то время как до самой нагрузки будет доходить не все электроэнергия, в которой нуждается устройство.

Большая длина проводки и малое ее сечение образуют значительное сопротивление, которое, естественно, снизят силу тока, что протекает по этой электрической цепи. В итоге данная проводка будет греться больше нормы, а подключенная к ней нагрузка не будет работать в полную мощность, если вовсе начнет работать из-за недостатка электроэнергии.

Кроме проводов электропроводки и самой нагрузки сопротивлением обладают и различные элементы, что могут находится на пути электрической цепи (от источника электричества к конечной нагрузки). Это могут быть различные устройства защиты, счетчики, переключатели, клеммники, электронные системы и т.д. Если, к примеру, контакт, к которому прикручен провод в электрическом распределительном щитке, находится в плохом состоянии (окислен, обгорел, плохо закручен), то на нем также скорей всего возникнет падение напряжение, и он будет причиной заниженного тока, который течет по этой цепи. Только когда вся сеть, электрическая цепь, все элементы находятся в порядке и работают в своем нормальном режиме (а также соответствуют номинальным требованиям), можно говорить от максимальной силе тока, которую можно получить (без проблем) от этой электросети.

Организациями, что отвечают за снабжение электроэнергией, выдвигаются определенные требования к различным видам и типам потребителей. Эти организации отводят определенные мощности для конкретных категорий потребителей электроэнергии. Этим мощностям соответствуют все элементы, которые входят в состав устройств электроснабжения. Допустим для жилых помещений отводится свои максимальные токи, которые потребитель может использовать. Под эти токи закладывается соответствующая проводка со всеми ее частями, которые исключают те или иные неисправности, аварийные ситуации, проблемы и т.д. И только в этом случае можно говорить от конкретной величине силы тока, которую можно получить из электрической сети при подключении к ней определенной нагрузки.

P.S. Ведь не зря в любых электросетях и электроустройствах стоят такие простейшие защиты как электрический предохранитель или автоматический выключатель. Именно он защищает Вас и Ваше устройство от различных несчастных случаев и аварийных ситуаций. Ведь когда происходит короткое замыкания в той или иной части электрической цепи, сила тока мгновенно увеличивается в разы, что приводит к резкому тепловыделению с последующим выгоранием различных элементов электросхемы устройства. Если предохранитель стоит, значит ту разрушающую и опасную величину силу тока Вы не получите, так как это защищающее устройство сработает и разорвет электрическую цепь и прекратит течение тока.

Источник - https://electrohobby.ru/kakoy-tok-v-seti-220-hzz.html

220 вольт постоянного тока, как сделать сетевое напряжение 220 постоянным, простая схема.

Как известно в обычной электрической сети (бытовой) имеется переменное напряжение величиной 220 вольт (с небольшим отклонением, зависящее от различных факторов). Переменный тип тока достаточно легко поддается преобразованию, то есть при необходимости одну величину переменного напряжения и силы тока можно трансформировать в другую, при этом используется (обычно) всего одно устройство, называемое трансформатором. Но порой возникает необходимость в наличии именно постоянного типа электрического тока, величиной сетевого напряжения в 220 вольт. В этой статье мы рассмотрим способы, которыми можно сделать преобразование переменного напряжения в постоянное.

Для получения постоянного тока из переменного обычно используют полупроводниковые выпрямительные диоды. Они способны пропускать электрический ток только в одном направлении. При попытке подать на них ток в обратном направлении они закрываются и становятся диэлектриками. Переменный ток, как известно из курса физики, представляет собой упорядоченное движение электрических зарядов, которые периодически меняют свое направление. Данный тип тока (переменный) имеет синусоидальную форму. Если просто поставить один диод последовательно нагрузке, то мы уже получим постоянный ток после этого диода, но он будет иметь следующую форму.

В этом случае просто срезается одна часть волны переменного синусоидального тока. Остается лишь одна полуволна. Следовательно мощность на выходы (после этого диода) будет снижена в 2 раза. При подключении обычной лампочки накаливания мы увидим значительные мерцания света. Такой вариант получения постоянного тока с напряжением в 220 вольт используется крайне редко.

Более распространенным и правильным способом получения постоянного тока и напряжения 220 вольт является использование так называемого выпрямительного моста, состоящего из 4 диодов. В этом случае мы на выходе получим оба полупериода, которые имеют один и тот же полюс. Хотя и в этом случае постоянный ток не будет иметь ровную и прямую форму. Он будет скачкообразным. Решить данную проблему можно при использовании фильтрующего конденсатора электролита. В зависимости от того с какой мощность мы имеем дело, будет зависеть емкость и величина напряжения этого конденсатора.

Стоит заметить, что после добавления фильтрующего конденсатора электролита величина постоянного напряжения (его амплитуда) на выходе выпрямителя увеличиться где-то на 1,4 раза. Следовательно, в итоге на выходе простого преобразователя переменного тока в постоянный мы уже получим более чем 220 вольт (если на вход мы подаем переменку 220). Зато форма постоянного тока будет достаточно ровной. Лишнее напряжение всегда можно убрать (срезать) различными способами: ограничительным резистором, электронной схемой стабилизатора, простым параметрическим стабилизатором напряжения на стабилитроне и т.д.

Теперь по поводу вопроса конкретных диодов. Какие, собственно, диоды нужны для выпрямителя, чтобы получить постоянный ток из переменного для сетевого напряжения 220 вольт? Тут важны два основных параметра, это максимальное напряжение, на который рассчитан диод и максимальная сила тока, который он способен через себя пропускать. Поскольку мы имеем дело с величиной напряжения в 220 вольт, то и диоды нужно брать те, у которых максимальное напряжение раза в 1,5 больше сетевого напряжения. Ну, и с током, также. Берем полупроводник с запасом по максимальному току. Наиболее распространенными диодами являются серия 1n4007, у который максимальное напряжение 1000 вольт, ну а сила тока до 1 ампера.

Конденсатор должен быть рассчитан на напряжение более того, что подается на него. В нашем случае (при использовании 220 вольт) напряжение конденсатора должно быть не менее 500 вольт (с учетом увеличения амплитуды после моста). Емкость должна быть от 1 до 10 000 микрофарад (чем больше емкость, тем сильнее будут сглаживаться импульсы, но и тем больше будут размеры конденсатора, и дороже он будет стоить). Старайтесь найти наиболее оптимальный вариант, воспользовавшись формулами или онлайн калькуляторами по расчету емкости конденсатора для выпрямительного диодного моста под конкретное напряжение и мощность.

Чтобы сделать схему для получения 220 вольт постоянного тока из переменного, то лучше использовать трансформатор. В этом случае мы уже получаем гальваническую развязку с сетью. То есть, берется подходящий по мощности силовой трансформатор, у которого как первичная так и вторичная обмотка рассчитана на напряжение 220 вольт. И на выход вторичной обмотки ставится диодный выпрямитель с конденсатором. Использование такой схемы будет более безопаснее, с точки зрения электрики. Схема приведена внизу на картинке.

Учтите, что напряжение 220 вольт (хоть переменного, хоть постоянного типа) считается опасным, оно легко может травмировать и даже убить человека! Для гальванической развязки между городской сетью и вашим преобразователем переменного тока желательно поставить силовой трансформатор, у которого входное и выходное напряжение будет одинаковым (220 вольт). Силу тока можно ограничить путем правильного подбора диаметра провода вторичной обмотки на этом трансформаторе. В итоге это позволит снизить риск значительных повреждений и последствий в случае аварии или несчастного случая.

Если вам нужно, чтобы постоянное напряжение выпрямленного сетевого тока было регулируемым, то стоит сделать или приобрести готовое устройство (электронную плату, которая стоит относительно недорого) — регулируемый преобразователь сетевого напряжения с постоянным током на выходе. Такие схемы работают на тиристорах, симисторах вместо диодов. Они управляются дополнительными элементами, что срезают лишние части напряжения. В итоге мы получаем диммер, что способен выдавать нужное постоянное напряжение от 0 до 220 вольт.

P.S. В настоящее время широко распространены электронные блоки питания (используются в блоках питания компьютера, зарядных устройствах мобильных телефонов и т.д.). Именно в них применяется вариант, когда необходимо сетевое переменное напряжение преобразовать в постоянное, без снижения амплитуды. В самой начале схемы и ставятся выпрямительные диодные мосты с фильтрующим конденсатором электролитом, о которых и был разговор выше. Внимание! Учтите, что напряжение 220 вольт считается опасным для жизни. Соблюдайте правила электробезопасности!

Источник - https://electrohobby.ru/post-set-napr-trz.html

Как перемотать вторичную обмотку трансформатора под нужное напряжение и ток, расчет.

Трансформатор является электрической машиной, которая за счет взаимодействия с электромагнитными полями способна преобразовывать электрическую энергию. Устройство трансформатора очень простое. У самого простого варианта трансформатора имеется электромагнитный сердечник, имеющий несколько основных разновидностей по форме, на который наматываются обмотки провода. Эти обмотки принято разделять на первичную и вторичную. Первичная обмотка трансформатора считается входной, вторичная обмотка, это выходная. Количество первичных и вторичных обмоток на трансформаторе может быть различное, в зависимости от конкретных задач этой электрической машины.

Итак, давайте с вами разберемся с этими самыми трансформаторными обмотками, что они собой представляют, от чего зависят, и на что влияет их длина и и сечение. Для начала должна быть определенность с мощностью трансформатора, который нужно пустить в дело. Именно от мощности зависит, какой размер будет иметь эта электрическая машина. Стоит заметить, что при одной и той же номинальной мощности, но имея различный тип (по форме изготовления) и используемому материалу магнитопровода, будут отличатся общие размеры трансформатора.

Допустим Вы решили сделать зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов, которое должно иметь максимальный выходной ток порядка 10 ампер, и регулируемое выходное напряжение с максимальным значением в 15 вольт. Воспользовавшись формулой для нахождения электрической мощности (нужно напряжение в вольтах умножить на силу тока в амперах, получим мощность в ваттах) можно подсчитать, что нам нужна рабочая мощность порядка 150 ватт. А поскольку трансформаторы (если брать усредненное значение) имеют коэффициент полезного действия около 90%, то к рабочим 150 ваттам нужно добавить еще 10% потерь. Помимо этого правильно делать некий запас по мощности, чтобы не было ровно впритык. Пусть запас будет в 25%. В итоге для наших нужд понадобится силовой понижающий трансформатор мощностью где-то около 200 ватт.

А как связать мощность трансформатора с его размерами? Для этого есть очень простая формула зависимости:

Теперь когда нам известны мощность и размеры трансформатора можно перейти и к самим обмоткам. Итак, наматывать трансформатор с нуля, и первичную и вторичную обмотку, это достаточно трудоемкое дело. Для новичка такая задача будет весьма сложная, особенно это касается первичной обмотки, которая имеет большое количество витков, и обычно мотается достаточно тонким проводом, что также усложняет дело. Думаю, что гораздо правильнее и быстрее будет подыскать готовый силовой, понижающий трансформатор, который имеет подходящую мощность и имеет уже намотанную первичную обмотку, рассчитанную на напряжение 220 вольт. Вторичную же, если она не подходит, можно достаточно легко домотать или перемотать. Вторичка содержит относительно небольшое количество витков и ее перемотка под силу даже новичку, при достаточном желании.

Некоторые типы трансформаторов имеют простую конструкцию и могут легко разбираться. Что и стоит сделать для последующей намотки вторичной обмотки трансформатора. Другие же типы трансформаторов может быть не так легко разобрать, хотя при осторожном и аккуратном подходе домотать или перемотать вторичку можно даже не разбирая трансформатор.

Теперь, что касается самих трансформаторных обмоток. Определенной мощности трансформатора (при стандартной частоте электросети в 50 гц.) соответствует свое количество витков, наматываемых для получения 1 вольта.

Это значение узнается изначально при расчетах. Поскольку мы решили взять готовый трансформатор, который был уже рассчитан в начале своего создания, то нам нужно просто узнать это самое количество витков на один вольт. Если Вы решили полностью размотать вторичную обмотку, то сначала измерьте на ней выходное переменное напряжение, после чего в процессе размотки посчитайте, сколько она содержит витков провода. Ну, а далее подсчитанное количество витков разделите на измеренное напряжение, в итоге получив то самое количество витков на один вольт.

Если разматывать вторичку Вы не планируете, а лишь хотите ее домотать, то поверх нее просто намотайте, допустим, 10 витков изолированного провода, подайте на трансформатор входное напряжение, измерьте выходное напряжение на этой обмотке в 10 витков, и по пропорции узнайте искомые витки для получения одного вольта. Если забыли как пользоваться пропорцией, то вот вариант еще проще. Намотали несколько витков, измерили напряжение, если меньше вольта, то намотайте еще несколько, опять измерили, ну и так далее, пока не получите этот самый вольт или не намотав обмотку вообще до нужного выходного напряжения в 15 вольт. Думаю идея ясна. Когда уже известно количество витков на 1 вольт, то нужно это количество перемножить на то напряжение, которое Вы хотите получить на выходе, в нашем случае это 15 вольт. Это будет общее количество витков для вторичной обмотки.

Теперь, что касается диаметра наматываемого провода. Если от количества витков зависит величина напряжения, то от сечения обмоточного провода зависит сила тока, который можно получить на выходной обмотке трансформатора. Зависимость сечения провода обмотки трансформатора и тока приведено в следующей формуле:

Если Вы решили наматывать вторичную обмотку заново, новым проводом, то по формуле узнайте нужный диаметр провода и наматывайте его. Если же решили домотать провод к той обмотке, что уже имеется, и которой не хватает, чтобы получить нужное напряжение на выходе, то учтите – диаметр должен быть такой же (можно больше, но это уже не целесообразно и не экономно). До намотав провод меньшим диаметром Вы снизите выходную силу тока (ограничив ее).

Вот, в принципе, и все, что касается перемотки вторичной обмотки трансформатора под нужное напряжение и ток. Если у Вас вовсе нет желания заниматься намоткой, перемоткой, то просто, зная нужную мощность, величину выходного (и входного) напряжения, и силу тока купите подходящий силовой трансформатор. Наиболее эффективными трансформаторами (имеющих железный магнитопровод) считаются торы (трансформаторы круглой формы). Их самому трудновато мотать, но если их покупать, то это будет лучшим вариантом. У них максимальный КПД, имеют они для своей мощности минимальные габариты. Так что учтите это.

P.S. В итоге зная общую мощность трансформатора, и то что она равна произведению тока на напряжение, можно получать нужное выходное напряжение и силу тока. Просто мощность разделите на напряжение, и вы получите силу тока, что можно получить на вторичной обмотке (подобрав затем соответствующий диаметр провода). Или мощность разделите на силу тока, и Вы получите напряжение, что будет на выходной обмотке (намотав для этого нужное количество витков на сердечник трансформатора).

Источник - https://electrohobby.ru/kak-perem-vtorichku-transa-jjp.html

Какой ток должен быть на электрической катушке, обмотке – как они работают, их неисправности.

Электрические обмотки в электротехнике используются очень широко. Спектр их применения весьма огромен. Даже людям, совсем не связанных с профессией электрика, хорошо известно, что медную обмотку можно найти в таких устройствах как трансформатор, электродвигатель, электромагнит и т.д. Пожалуй в начале данной статьи стоит напомнить о самой специфике, свойствах и работе любой электрической катушки. Это позволит лучше понять рассматриваемую тему про силу тока обмотки.

Итак, основным материалом, из которого делаются электрические провода и мотаются большинство обмоток, является медь, покрытая сверху изоляционным материалом. Медь является хорошим проводником тока. Из курса физики известно, что если пропустить через провод электрический ток, то вокруг этого провода образуется магнитное поле. Сила поля зависит силы тока (чем он больше, тем сильнее будет и магнитное поле) и кучности (то есть, из максимальной вытянутости провода сделать максимальную сжатость его в объеме) (чем более провод прижат друг к другу, имея форму намотки, тем концентрированей будет и его магнитное поле).

Именно магнитные поля при взаимодействии друг с другом создают эффект притягивания или отталкивания. Внутри электродвигателя это создает механическое движение ротора и вала, что вращает нужные механизмы. Электромагнит же этим полем может притягивать к себе различные металлические предметы. Притягивание металлического язычка, что замыкает электрические контакты, лежит в основе работы обычного реле, контактора, пускателя. Помимо этого существует и обратный эффект, когда воздействие магнитного поля на электрический проводник приводит к появления электрического тока в этом самом проводнике. Это уже относится к генерации электрической энергии. Ну, и еще стоит упомянуть о таком эффекте как отставание тока катушки от электрического напряжения на ней. Он возникает именно при включении или выключении, а также непосредственно в момент изменения интенсивности электрического питания, что подается на катушку.

Как видно все эффекты, возникающие в электрической катушке, обмотке, непосредственно связаны именно с электрическим током. Для правильной работы устройства, что имеет катушку, обмотку нужны изначально правильные расчеты ее длины, сечения, способа намотки, материала сердечника (если таковой есть). Несоответствие силы тока, протекающего по обмотке, своим номинальным величинам ведет к нарушению правильности работы самого устройства.

Например, слишком большой ток, при несоответствии с нормой, будет способствовать чрезмерному нагреванию обмотки. Высокая температура будет способствовать разрушению изоляции катушки. А это приведет к последующему короткому замыканию и сгоранию этой намотки, или всего устройства в целом. Слишком большие токи в обмотке могут возникнуть по причине, либо появлению в катушке короткозамкнутых витков, либо при подаче на обмотку чрезмерного напряжения, на которое она не рассчитана изначально.

Другим примером может быть случаи, когда сила тока в обмотке меньше, чем должна быть. Это может произойти когда электрические контакты, что связаны с этой катушкой, обмоткой имеют слой окисла, нагара, что сильно ухудшает проводимость этих контактов и увеличивает сопротивление данной электрической цепи. Следовательно, в той обмотке, где имеется недостаточная сила тока, будет меньшая интенсивность магнитного поля. В катушке реле это может приводить к ее не срабатыванию или плохому прижатию контактов. В электродвигателе это снизит его рабочую мощность, а то и вовсе мотор не будет работать. В любом случае варианты переизбытка и недостатка силы тока, протекающий через обмотку ведут к ненормальной работе электротехнического устройства, а то и вовсе к выходу его из строя.

При создании обмотки на конкретное устройство учитываются множество факторов (тип устройства, место и режим его работы, тип тока, величина напряжения, частота, условия эксплуатации, уровень качества и т.д.). Мотать катушку «наобум» скорее всего не «прокатит». Как минимум нужно пользоваться хотя бы основными формулами и упрощенными расчетами. Даже один неучтенный параметр катушки, обмотки может значительно снизить эффективность работы конечного устройства.

Более распространенным случаем бывает когда изначально нормальное, рабочее устройство, содержащее обмотку, вдруг начинает работать ненормально. Тут, естественно, возникает нужда в восстановлении изначальной работоспособности. Прежде всего нужно узнать те основные параметры, характеристики, при которых электрическая обмотка будет работать нормально. Это номинальное напряжение питания, сила тока, мощность, сопротивление, тип тока (переменный или постоянный).

Причиной ненормальной работы электрической обмотки может быть как сама катушка, так и внешняя электрическая цепь. Следовательно, вначале проверяем нужное ли напряжение подается на саму катушку, и способна эта цепь обеспечить достаточную силу тока (нет ли вредного увеличение сопротивления на контактах, клеммах, прочих элементах цепи, ведущие к снижению тока). Для этого берем обычный электронный тестер, мультиметр и меряем напряжение, что должно подаваться на обмотку (сама катушка должна быть отсоединена). Если тестер показал заниженное или завышенное (что бывает гораздо реже) напряжение, то ищем причину во внешней электрической цепи.

Для проверки силы тока, который обеспечивает сама внешняя цепь, нужно взять какую-нибудь подходящую нагрузку (с сопротивлением примерно равным самой обмотке – лампочку, мощный резистор, нагреватель, подходящий кусок нихрома и т.д.). Подсоединяем эту нагрузку вместо обмотки. Переводим мультиметр в режим измерения тока и смотрим на показания. По закону ома легко посчитать силу тока и сравнить ее с измеримым результатом. Допустим, питание у нас 12 вольт, сопротивление мы взяли 12 ом. Чтобы найти силу тока по закону ома нужно напряжение (в вольтах) разделить на сопротивление (в омах), и мы получи ток (в амперах). Если внешняя цепь не может обеспечить нужную силу тока, то при измерении мы увидим заниженный ток, а при измерении напряжения в рабочем режиме будет еще и падение напряжения. Опять же, причины тогда нужно искать во внешней цепи (проверять контакты, клеммы, различные места электрического соединения, прочие электрические элементы, что относятся к этой цепи).

Допустим вы убедились, что с внешней цепью все хорошо. Теперь значит нужно проверить саму обмотку того устройства, которое не работает должным образом. Прежде всего нужно проверить сопротивление катушки.

Далее следует измеренное сопротивление сравнить с тем, что может быть указано на внешней части этой катушки. Если сравнить нес чем, то можно посмотреть в справочных данных, которые относятся именно к вашему устройству. Ну, и совсем крайний вариант, это взять метр провода такого же диаметра (сечение именно медного провода, без изоляции) и измерить на нем сопротивление. После чего приблизительно прикинуть, сколько метров может содержать эта катушка и перемножить измеренное значение на приблизительный метраж вашей катушки. Опытные электрики обычно знают, у каких катушек может быть приблизительное сопротивление, это приходит с практикой.

В большинстве случаев у катушек обычно происходит обрыв. И тут при измерении сопротивление обмотки есть только два варианта, либо сопротивление есть, либо его нет (значит на обмотке есть обрыв, который нужно найти и восстановить). Гораздо реже бываю случаи короткозамкнутых витков. То есть, это когда в целом катушка, как бы исправна, и показывает более или менее нормальное сопротивление, а на деле у нее внутри замкнулись всего несколько витков (где-то повредилась изоляция и произошло короткое замыкание нескольких витков провода). Такие катушки будут работать ненормально. Они потребляют больше тока, будут сильнее греться, их эффективность снижается, а со временем вовсе могут выйти из строя. Искать короткозамкнутые витки задача проблематичная. Тут лучше взять новую, заведомо рабочую катушку, обмотку и заменить ее.

Если для нахождения постоянного тока подойдет обычная формула закона ома (чтобы по известному сопротивлению обмотки и подаваемому напряжению вычислить значение силы тока, протекающего через эту обмотку), то для переменного тока формула будет уже иметь следующий вид:

P.S. С опытом приходит знание. Так опытный электрик скорее всего не будет проделывать ряд лишних операций, при нахождении той или иной поломки. Обычно по некоторым характерным признакам можно уже с большой уверенностью сказать, где именно нужно искать неисправность в нерабочем электрооборудовании. Так же как и приблизительное определение сопротивления обмотки, которое не обязательно измерять, а достаточно увидеть размеры этого катушки и сечение провода.

Источник - https://electrohobby.ru/katushk-obmotk-ih-rabot-tok-gtt.html

Как сделать чтобы плюс и минус источника питания менялись местами переключателем (реверс).

Для некоторых схем нужен реверс полюсов питания. Например, имеется блок питания для низковольтной бормашинки, где стоит электродвигатель постоянного тока. И эта бормашина должна иметь переключение направления своего вращения. Вот тут то и пригодится переключатель для реверса, стоящий на корпусе блока питания. Эту схему переключения полюсов питания можно реализовать используя всего один сдвоенный переключатель, тумблер перекидного типа. Вот сама схема простого реверса полюсов на одном переключателе:

Как видно нужно просто перекрестным образом спаять крайние контакты тумблера, и с них уже вывести два провода, которые будут входом (или выходом, тут без разницы какая пара проводов будет входом, а какая выходом). Ну, а те контакты переключателя, что располагаются посредине его корпуса, будут второй парой проводов (это выход реверса, если первую пару принимать за вход). Обычно тумблеры такого вида имеют одинаковую структуру контактов внутри себя. Хотя, если вы не уверены в обычности своего тумблера (возможно вам попался эксклюзивный переключатель), то лучше мультиметром или прозвонкой проверить его. Если вы вдруг припаяете вход или выход на замыкающие контакты, то у вас будет короткое замыкание, что естественно не назовешь благоприятным явлением.

Вот рисунок, на котором такой реверс полюсов питания можно увидеть на схемах:

Повторюсь, на таких схемах переполюсовки не имеет значения где будет вход, а где выход. На этой схеме видны две пары перекидных контактов переключателя. Пунктирная линия, которая идет между контактов, означает что перекидывание происходит одновременно у двух групп электрических контактов, в одинаковом направлении.

Иногда подобный реверс полюсов питания нужно реализовать на реле. Тут также делается по такой же схеме. Нужно взять реле, имеющие не менее двух групп контактов перекидного типа. На на рисунке смотрите само соединение выводов реле:

Учтите, что контакты, как тумблера, так и реле должны соответствовать тому току, что будет через них проходить (также должен быть некий запас по току, не менее 25% от номинала, указанного на корпусе тумблера или реле). Естественно, и катушка должна соответствовать своему напряжению питания в схеме. Думаю, должно быть ясно, что когда на реле не подается напряжение, то на выходе этой схемы будет плюс сверху, а минус снизу. Ну, а при включенном реле произойдет переполюсовка.

Кстати, для тех кто не знает, скажу, что обычно параллельно реле нужно ставить еще диод, который должен иметь обратное включение (минус, катод диода подключается к плюсу питания, а плюс, анод диода, к минусу питания). Это нужно для того, чтобы защитить схему от ЭДС индукции, которая возникает при переходных процессах переключения реле. После отключения питания от катушки реле на ее выводах образуется кратковременный скачок напряжения, который по своей амплитуде может в несколько раз превышать напряжение питания этой катушки реле. Естественно, такие скачки увеличенного напряжения могут отрицательно сказаться на работу электронной схемы, где стоит это реле. Вплоть до того, что маломощные, чувствительные полупроводники получат электрический пробой. Диод же, стоящий параллельно катушке реле, нейтрализует этот импульс.

Также стоит сказать про то, что переключение реверса при рабочей нагрузке, подключенной к питанию, вызовет некоторое искрение, возникающем в промежутке между контактами реверсного тумблера или реле. Чем больше сила тока будет протекать при таком резком переключении полюсов, тем больше будет искра между контактами. Такое искрение негативно влияет на контакты переключателя. Со временем на поверхности электрических контактов начинает появляться слой нагара, который значительно ухудшает проводимость этих контактов. При этом на таком переключателе, реле будет возникать некоторое падение напряжения, произойдет уменьшение силы тока, идущий по этой цепи. Да и сам переключатель или реле начнут нагреваться больше нормы, что в перспективе приведет к поломке. Так что если есть возможность, то перед совершением реверса полюсов питания сначала выключите источник питания, потом сделайте реверсивное переключение, а потом снова включите питание. Таким образом вы значительно продлите срок службы тумблера.

P.S. Казалось бы, в статье приведена простая схема реверса полюсов питания, но ее далеко не каждый знает, особенно это касается новичков. Думаю эти схемы будут полезны, ведь реверс плюса и минуса порой приходится использовать в своих схемах.

Источник - https://electrohobby.ru/kak-sdel-revers-tumbl-rele-ghm.html

Чем отличается переменный ток от постоянного, использование диодного моста, виды тока.

Из самого названия можно понять, что в одном типе электрического тока имеется какое-то постоянство, а в другом типе – преобладает изменчивость. Но, чтобы лучше понять саму природу этих разновидностей электрической энергии давайте заглянем внутрь электрофизических процессов. Итак, а что собой вообще представляет электрический ток? В книгах дается следующее определение – это упорядоченное движение электрически заряженных частиц. Дело в том, что если заглянуть внутрь любого вещества, то окажется что оно состоит из очень маленьких частиц, называемые атомами. Модель атома похожа на нашу солнечную систему. В центре находится ядро (состоящее из протонов и нейтронов), а вокруг ядра с огромной скоростью вращаются электроны. Ядро имеет положительный заряд, а электрон – отрицательный.

У некоторых веществ электроны могут отрываться от ядра и переходить на соседний атом. Такие электроны (что оторвались) принято называть свободными. Именно благодаря им может создаваться электрический ток. То есть, если возникнет такая сила, которая может заставить все эти свободные электроны одновременно начать двигаться в одном направлении, то мы и получим ток электронов в веществе. Такие вещества, как можно было догадаться, являются проводниками электричества. Вещества, где нет свободных электронов, называются диэлектриками, они не способны проводить через себя ток. Сила, которая упорядочивает электроны и создает из движение – это внешнее электромагнитное поле, создаваемое извне (постоянные магниты и электромагниты).

Если движение электрически заряженных частиц имеет только одно направление, и при этом величина электрического напряжения также постоянна, то это и есть постоянный ток.

Если движение зарядов периодически меняет свое направление (движется то в одну сторону по проводнику, то в обратную), то это уже переменный ток. Поскольку происходит переполюсовка движения электрических зарядов, то и величина напряжения также изменяется.

Обычный переменный ток имеет синусоидальную форму и стандартную частоту 50 Гц. Это значит, что поток электронов за одну секунду меняет свое направление аж 50 раз. При этом напряжение имеет форму окружности, которая вначале плавно увеличивается, а дойдя до своего пика так же плавно уменьшается до нуля, потом меняет полярность и повторяет форму своего движения.

Где применяются постоянный ток, а где переменный? Дело в том, что эти два широко используемые типы токов имеют свои достоинства и недостатки. Постоянный ток повсеместно применяется для электрического питания различной низковольтной электронной аппаратуры. Именно электронные схемы нуждаются в постоянном токе. Причем для многих схем очень важна стабильность этого постоянства. То есть, хоть он и называется постоянным, но на деле трудно добиться идеально постоянной величины как напряжения, так и тока. Имеются различные скачки, плавания величин из-за изменения степени нагрузки, различных переходных процессов, перепадов температуры и т.д. В итоге делаются даже специальные схемы, которые стремятся выравнивать и стабилизировать все эти непостоянства тока.

Большим недостатком постоянного тока является то, что он при передачи на дальние расстояния имеет очень большие потери. Его сложно транспортировать от электростанций к конечным потребителям в таком же количестве, в каком он вырабатывается. А если еще точнее, то как известно, потери при передачи электроэнергии на большие расстояния можно значительно снизить с увеличением величины напряжения. То есть, если сделать большое напряжение и малый ток в линии электропередач, то КПД транспортировки будет относительно большим. Но ведь практически вся электроника использует низкое напряжение! А преобразование величины постоянного тока и напряжения имеет большие сложности и проблемы.

Такие проблемы (преобразования) в большей степени отсутствуют при использовании переменного тока. Дело в том, что когда происходит постоянное изменение величины тока и напряжения, то при использовании так называемых трансформаторов можно легко из большого напряжение и малого тока сделать наоборот, большой ток с меньшим напряжением. Причем эти трансформаторы имеют очень простую конструкцию. Они имеют сердечник (железный или ферритовый), на который намотан изолированный провод. На одну обмотку подается одна величина тока и напряжения, а с другой обмотки уже можно получить любую другую величину тока и напряжения.

Чтобы из переменного тока сделать постоянный используют очень простое устройство, называемое диодным мостом, выпрямителем. Он состоит из нескольких диодов, которые делают из двух полярностей одну. Но даже после диодного моста ток нельзя назвать постоянным, он скорей скачкообразный. И тут на помощь приходит такой компонент как электролитический конденсатор, сглаживающий эти скачки напряжения, делаю более ровную форму тока.

Ну, а для придания более идеальной постоянной формы тока уже используют различные стабилизаторы. В итоге мы высокое переменное напряжение понизили, после чего ему придали постоянную составляющую по форме и величине. Чтобы сделать из постоянного тока переменный, используют так называемые преобразователи тока и напряжения.

В сфере электроники также широко используется еще один тип электрического тока – называемый импульсным, который может иметь различную форму, чаще всего это прямоугольник. Думаю многим должны быть известны импульсные блоки питания, в которых и используются эти импульсные токи. Но в сфере питания электротехники основными типами тока являются именно постоянный и переменный (синусоидальной формы). Хотя переменный может быть еще однофазным и трехфазным, что также используется для питания определенных видов устройств.

Видео по этой теме:

Источник - https://electrohobby.ru/chem-otl-post-tok-ot-perem-vvc.html

На какой ток и напряжение должен быть рассчитан диодный мост или диоды для выпрямителя.

Начну с того, что напомню, что диоды являются полупроводниками. Они имеют прямое и обратное включение. При прямом своем включении на них подается постоянное напряжение такой же полярности, то есть к плюсу диода (аноду) подключается плюс питания, ну, а на минус диода (катоду) подключается минус питания. В этом случае полупроводник будет пропускать через себя ток, он будет открыт. При этом на нем образуется некоторое падение напряжения около 0,3-1,2 вольта.

С увеличением подаваемого напряжения расти будет только сила тока, проходящего через диод. Напряжение при прямом включении будет оставаться практически неизменным (его изменение можно считать крайне незначительным). При обратном включении диода на его плюс (анод) подается уже минус питания, а на минус диода (катод) подается плюс питания. При таком варианте подключения диод находится в закрытом состоянии, он не пропускает через себя ток. На нем будет оседать все то напряжение, что подается от источника питания.

Ну, а теперь ближе к нашей теме, на какой именно ток и напряжение должен быть рассчитан диодный мост или диоды для него. Каждый тип диодов, мостов имеет свои максимальные значения тока при прямом включении и максимальные обратные напряжения. То есть, это те значения, не превышая которые полупроводник будет гарантированно работать в своем нормальном режиме. Вероятность его пробоя и последующего выхода из строя минимальна. Если же действующие значения прямого тока и обратного напряжения будут больше максимально допустимых, то скорей всего диод еще будет продолжать работать, но вероятность его поломки очень сильно возрастает. Достаточно будет незначительного всплеска или перепада тока или напряжения, чтобы вывести полупроводник из строя. Хотя тут нужно учитывать, что более качественные компоненты могут выдержать такую перегрузку, чего не скажешь о дешевых копиях и подделках.

По нормальному при покупке диодов и диодных мостов, выпрямителей нужно чтобы был минимум 25% запас, как по прямому току, так и по обратному напряжению. А поскольку пользы от запаса будет больше, чем затраты по деньгам, то лучше этот самый запас основных характеристик полупроводников делать 50% или даже 100%. В этом случае вы точно будете знать, что ваш диод, диодный мост вполне справиться не только с действующим током и напряжением, а и без особых перегрузок выдерживает случайные всплески, скачки электроэнергии. Иными словами говоря. Ваш блок питания рассчитан на максимальный ток до 3 А. Значит в этот БП нужно поставить диоды на мост с максимальным током 4-6 А. Также и с обратным напряжением. И старайтесь приобретать именно качественные элементы, от хороших фирм производителей, поскольку они более надежны в своей работе.

Также стоит брать во внимание тот факт, что существует два вида пробоя диодов и диодных мостов, это тепловой и электрический. Тепловой пробой случается по причине чрезмерного перегрева полупроводника. Большинство полупроводников сделаны из кремния, у которого критическая температура лежит в пределах 150-180 °C. То есть, при этих значениях кремний просто начинает безвозвратно разрушаться. Максимально допустимым значением, при котором кремниевые полупроводники могут нормально работать это температуры  до 60-80 °C. Причем это еще связано и с тем, что при увеличении температуры на полупроводнике его рабочие характеристики ухудшаются, что также стоит учитывать. Нагрев полупроводников вызывает именно протекание больших токов. Величина напряжения косвенно может влиять на количество тепловыделения. Для снижения температуры, когда диодам и выпрямительным мостам приходится работать с большими токами, используют дополнительные охлаждающие радиаторы. В особых случаях даже ставятся вентиляторы, для охлаждения имеющегося радиатора.

Электрический пробой происходит из-за чрезмерного обратного напряжения, что возникает при обратном включении полупроводника. То есть, если тепловой пробой возникает из-за большого тока, то электрический пробой возникает из-за большого напряжения. В некоторых случаях полупроводник восстанавливает свою работоспособность после снятия с него питания и повторного включения схемы. Но при значительных повреждениях полупроводник может уже не работать. Он либо становиться полным диэлектриком либо полным проводником. В этом случае вернуть работоспособность схемы поможет только полная замена пробитых полупроводников.

Также величину максимального тока и обратного напряжения имеющегося диода или диодного моста можно увеличить путем добавления дополнительных полупроводников. То есть, если мы параллельно диоду или мосту припаять еще один такой же диод или мост, то их максимальные токи суммируются. Мы получим увеличенное значение максимального прямого тока, что способны выдержать эти полупроводники, работая вместе. Чтобы увеличить обратное напряжение, то диоды нужно в мосте уже спаивать последовательно, с тем же направлением, что и у имеющегося полупроводника. После такого соединения обратные напряжения также суммируются. При таких параллельных и последовательных соединениях полупроводников нужно чтобы компоненты были одинакового типа.

P.S. Кроме максимальных значений прямого тока и обратного напряжения нужно учитывать и другие не менее важные характеристики, такие как рабочая частота полупроводника, температурные отклонения характеристик, величина падения напряжения при прямом включении и т.д. И еще раз повторюсь, при покупке диодов и диодных мостов обязательно делайте запас по их максимальным значениям главных характеристик, как минимум от 25% и выше.

Источник - https://electrohobby.ru/kakoy-tok-napr-u-diod-gdr.html

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

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.

И теперь о самом тестировании различных катушек:

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.

Источник - https://electrohobby.ru/na-skolko-katushk-uvel-napr-tvv.html