वोल्टेज विभक्त क्या है और इसकी गणना कैसे करें?

विद्युत प्रवाह के मुख्य मापदंडों को परिवर्तित करने के लिए बजट विकल्प वोल्टेज डिवाइडर हैं। ऐसा उपकरण अपने आप बनाना आसान है, लेकिन ऐसा करने के लिए, आपको उद्देश्य, अनुप्रयोग, संचालन के सिद्धांत और गणना के उदाहरणों को जानना होगा।

उद्देश्य और आवेदन

प्रत्यावर्ती वोल्टेज को परिवर्तित करने के लिए एक ट्रांसफॉर्मर का उपयोग किया जाता है, जिसके लिए पर्याप्त रूप से उच्च वर्तमान मान बनाए रखा जा सकता है। यदि विद्युत परिपथ में एक छोटे करंट (सैकड़ों mA तक) की खपत करने वाले लोड को जोड़ना आवश्यक है, तो वोल्टेज ट्रांसफार्मर (U) का उपयोग उचित नहीं है।

इन मामलों में, आप सबसे सरल वोल्टेज विभक्त (डीएन) का उपयोग कर सकते हैं, जिसकी लागत बहुत कम है। आवश्यक मान प्राप्त करने के बाद, U को सीधा किया जाता है और उपभोक्ता को बिजली की आपूर्ति की जाती है। यदि आवश्यक हो, वर्तमान (I) को बढ़ाने के लिए, आपको शक्ति बढ़ाने के लिए आउटपुट चरण का उपयोग करने की आवश्यकता है।इसके अलावा, विभाजक और निरंतर यू हैं, लेकिन इन मॉडलों का उपयोग दूसरों की तुलना में कम बार किया जाता है।

डीएन का उपयोग अक्सर विभिन्न उपकरणों को चार्ज करने के लिए किया जाता है जिसमें विभिन्न प्रकार की बैटरी के लिए यू के निम्न मान और 220 वी से धाराएं प्राप्त करना आवश्यक होता है। इसके अलावा, विद्युत माप उपकरण, कंप्यूटर उपकरण, साथ ही प्रयोगशाला स्पंदित और साधारण बिजली आपूर्ति बनाने के लिए यू को विभाजित करने के लिए उपकरणों का उपयोग करने की सलाह दी जाती है।

संचालन का सिद्धांत

एक वोल्टेज डिवाइडर (डीएन) एक उपकरण है जिसमें आउटपुट और इनपुट यू एक ट्रांसफर गुणांक का उपयोग करके परस्पर जुड़े होते हैं। स्थानांतरण गुणांक आउटपुट पर और विभक्त के इनपुट पर यू के मूल्यों का अनुपात है। वोल्टेज विभक्त सर्किट सरल है और श्रृंखला में जुड़े दो उपभोक्ताओं की एक श्रृंखला है - रेडियो तत्व (प्रतिरोधक, कैपेसिटर या प्रेरक)। वे प्रदर्शन के मामले में भिन्न हैं।

प्रत्यावर्ती धारा में ऐसी मुख्य मात्राएँ होती हैं: वोल्टेज, करंट, प्रतिरोध, इंडक्शन (L) और कैपेसिटेंस (C)। जब उपभोक्ताओं को श्रृंखला में जोड़ा जाता है तो बिजली की मूल मात्रा (यू, आई, आर, सी, एल) की गणना के लिए सूत्र:

1. प्रतिरोध मूल्य जोड़ते हैं;
2. तनाव बढ़ जाता है;
3. सर्किट सेक्शन के लिए ओम के नियम के अनुसार करंट की गणना की जाएगी: I = U / R;
4. अधिष्ठापन जोड़ते हैं;
5. संपूर्ण संधारित्र श्रृंखला की धारिता: C = (C1 * C2 * .. * Cn) / (C1 + C2 + .. + Cn)।

एक साधारण प्रतिरोधक DN के निर्माण के लिए, श्रृंखला-जुड़े प्रतिरोधों के सिद्धांत का उपयोग किया जाता है। परंपरागत रूप से, योजना को 2 कंधों में विभाजित किया जा सकता है। पहला कंधा ऊपरी है और डीएन के इनपुट और शून्य बिंदु के बीच स्थित है, और दूसरा निचला वाला है, और आउटपुट यू को इससे हटा दिया जाता है।

इन भुजाओं पर U का योग आने वाले U के परिणामी मान के बराबर होता है। RPs के रैखिक और गैर-रेखीय प्रकार होते हैं। रैखिक उपकरणों में आउटपुट U वाले उपकरण शामिल होते हैं, जो इनपुट मान के आधार पर रैखिक रूप से भिन्न होते हैं। इनका उपयोग परिपथ के विभिन्न भागों में वांछित U को सेट करने के लिए किया जाता है। नॉनलाइनियर का उपयोग कार्यात्मक पोटेंशियोमीटर में किया जाता है। उनका प्रतिरोध सक्रिय, प्रतिक्रियाशील और कैपेसिटिव हो सकता है।

इसके अलावा, DN कैपेसिटिव भी हो सकता है। यह 2 कैपेसिटर की एक श्रृंखला का उपयोग करता है जो श्रृंखला में जुड़े हुए हैं।

इसके संचालन का सिद्धांत एक चर घटक के साथ एक वर्तमान सर्किट में कैपेसिटर के प्रतिरोध के प्रतिक्रियाशील घटक पर आधारित है। संधारित्र में न केवल कैपेसिटिव विशेषताएं हैं, बल्कि प्रतिरोध Xc भी है। इस प्रतिरोध को कैपेसिटिव कहा जाता है, वर्तमान की आवृत्ति पर निर्भर करता है और सूत्र द्वारा निर्धारित किया जाता है: Xc \u003d (1 / C) * w \u003d w / C, जहां w चक्रीय आवृत्ति है, C संधारित्र का मान है .

चक्रीय आवृत्ति की गणना सूत्र द्वारा की जाती है: w = 2 * PI * f, जहाँ PI = 3.1416 और f AC आवृत्ति है।

संधारित्र, या कैपेसिटिव, प्रकार आपको प्रतिरोधक उपकरणों की तुलना में अपेक्षाकृत बड़ी धाराएं प्राप्त करने की अनुमति देता है। यह उच्च-वोल्टेज सर्किट में व्यापक रूप से उपयोग किया गया है, जिसमें यू का मान कई बार कम किया जाना चाहिए। इसके अलावा, इसका एक महत्वपूर्ण लाभ है - यह ज़्यादा गरम नहीं करता है।

डीएन का आगमनात्मक प्रकार एक चर घटक के साथ वर्तमान सर्किट में विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के सिद्धांत पर आधारित है। परिनालिका से धारा प्रवाहित होती है, जिसका प्रतिरोध L पर निर्भर करता है और इसे आगमनात्मक कहा जाता है। इसका मान प्रत्यावर्ती धारा की आवृत्ति के सीधे आनुपातिक है: Xl \u003d w * L, जहां L सर्किट या कॉइल के इंडक्शन का मान है।

इंडक्टिव डीएन केवल करंट वाले सर्किट में काम करता है, जिसमें एक वैरिएबल कंपोनेंट होता है, और एक इंडक्टिव रेजिस्टेंस (Xl) होता है।

फायदे और नुकसान

एक प्रतिरोधक डीएन का मुख्य नुकसान उच्च-आवृत्ति सर्किट में इसके उपयोग की असंभवता, प्रतिरोधों में एक महत्वपूर्ण वोल्टेज ड्रॉप और शक्ति में कमी है। कुछ सर्किटों में, प्रतिरोधों की शक्ति का चयन करना आवश्यक है, क्योंकि महत्वपूर्ण ताप होता है।

ज्यादातर मामलों में, बारी-बारी से चालू सर्किट एक सक्रिय लोड (प्रतिरोधक) के साथ डीएन का उपयोग करते हैं, लेकिन प्रत्येक प्रतिरोधों के समानांतर में जुड़े क्षतिपूर्ति कैपेसिटर के उपयोग के साथ। यह दृष्टिकोण आपको गर्मी को कम करने की अनुमति देता है, लेकिन मुख्य दोष को दूर नहीं करता है, जो कि बिजली की कमी है। लाभ डीसी सर्किट में उपयोग है।

एक प्रतिरोधक डीएन पर बिजली के नुकसान को खत्म करने के लिए, सक्रिय तत्वों (प्रतिरोधों) को कैपेसिटिव वाले से बदला जाना चाहिए। प्रतिरोधक डीएन के सापेक्ष कैपेसिटिव तत्व के कई फायदे हैं:

1. इसका उपयोग एसी सर्किट में किया जाता है;
2. कोई अति ताप नहीं;
3. बिजली की हानि कम हो जाती है, क्योंकि संधारित्र में प्रतिरोधक के विपरीत, शक्ति नहीं होती है;
4. उच्च वोल्टेज वोल्टेज स्रोतों में आवेदन संभव है;
5. उच्च दक्षता कारक (सीओपी);
6. आई पर कम नुकसान।

नुकसान यह है कि इसका उपयोग निरंतर यू के साथ सर्किट में नहीं किया जा सकता है। यह इस तथ्य के कारण है कि डीसी सर्किट में कैपेसिटर में कैपेसिटेंस नहीं होता है, लेकिन केवल कैपेसिटेंस के रूप में कार्य करता है।

परिवर्ती घटक वाले परिपथों में आगमनात्मक DN के भी कई लाभ हैं, लेकिन इसका उपयोग U के स्थिर मान वाले परिपथों में भी किया जा सकता है।प्रारंभ करनेवाला का प्रतिरोध है, लेकिन अधिष्ठापन के कारण, यह विकल्प उपयुक्त नहीं है, क्योंकि यू में एक महत्वपूर्ण गिरावट है। प्रतिरोधक प्रकार के डीएन की तुलना में मुख्य लाभ:

1. चर यू के साथ नेटवर्क में आवेदन;
2. तत्वों का थोड़ा सा ताप;
3. एसी सर्किट में कम बिजली की हानि;
4. अपेक्षाकृत उच्च दक्षता (कैपेसिटिव से अधिक);
5. उच्च परिशुद्धता मापने वाले उपकरणों में उपयोग करें;
6. एक छोटी सी त्रुटि है;
7. विभक्त के आउटपुट से जुड़ा भार विभाजन अनुपात को प्रभावित नहीं करता है;
8. वर्तमान नुकसान कैपेसिटिव डिवाइडर की तुलना में कम है।

नुकसान में निम्नलिखित शामिल हैं:

1. बिजली नेटवर्क में निरंतर यू के उपयोग से महत्वपूर्ण वर्तमान नुकसान होता है। इसके अलावा, इंडक्शन के लिए विद्युत ऊर्जा की खपत के कारण वोल्टेज तेजी से गिरता है।
2. आवृत्ति प्रतिक्रिया में आउटपुट सिग्नल (एक रेक्टिफायर ब्रिज और फिल्टर के उपयोग के बिना) बदल जाता है।
3. उच्च वोल्टेज एसी सर्किट पर लागू नहीं होता है।

प्रतिरोधों, कैपेसिटर और अधिष्ठापन पर वोल्टेज विभक्त की गणना

गणना के लिए वोल्टेज विभक्त का प्रकार चुनने के बाद, आपको सूत्रों का उपयोग करने की आवश्यकता है। यदि गणना गलत है, तो डिवाइस स्वयं, वर्तमान को बढ़ाने के लिए आउटपुट चरण, और उपभोक्ता जल सकता है। गलत गणना के परिणाम रेडियो घटकों की विफलता से भी बदतर हो सकते हैं: शॉर्ट सर्किट के परिणामस्वरूप आग, साथ ही बिजली का झटका।

सर्किट की गणना और संयोजन करते समय, आपको सुरक्षा नियमों का कड़ाई से पालन करना चाहिए, सही असेंबली के लिए इसे चालू करने से पहले डिवाइस की जांच करें और इसे एक नम कमरे में परीक्षण न करें (बिजली के झटके की संभावना बढ़ जाती है)। गणना में प्रयुक्त मुख्य नियम सर्किट खंड के लिए ओम का नियम है।इसका सूत्रीकरण इस प्रकार है: वर्तमान ताकत सर्किट सेक्शन में वोल्टेज के सीधे आनुपातिक है और इस सेक्शन के प्रतिरोध के व्युत्क्रमानुपाती है। सूत्र प्रविष्टि इस तरह दिखती है: I = U / R।

प्रतिरोधों पर वोल्टेज विभक्त की गणना के लिए एल्गोरिदम:

1. कुल वोल्टेज: Upit \u003d U1 + U2, जहां U1 और U2 प्रत्येक प्रतिरोधक पर U मान हैं।
2. रोकनेवाला वोल्टेज: U1 = I * R1 और U2 = I * R2।
3. अपिट \u003d I * (R1 + R2)।
4. कोई लोड करंट नहीं: I = U / (R1 + R2)।
5. प्रत्येक प्रतिरोधों में यू ड्रॉप: U1 = (R1 / (R1 + R2)) * Upit और U2 = (R2 / (R1 + R2)) * Upit।

R1 और R2 का मान भार प्रतिरोध से 2 गुना कम होना चाहिए।

कैपेसिटर पर वोल्टेज डिवाइडर की गणना करने के लिए, आप सूत्रों का उपयोग कर सकते हैं: U1 = (C1 / (C1 + C2)) * Upit और U2 = (C2 / (C1 + C2)) * Upit।

इंडक्शन पर डीएन की गणना के लिए सूत्र समान हैं: U1 = (L1 / (L1 + L2)) * Upit और U2 = (L2 / (L1 + L2)) * Upit।

डायोड ब्रिज और जेनर डायोड के साथ ज्यादातर मामलों में डिवाइडर का उपयोग किया जाता है। जेनर डायोड एक सेमीकंडक्टर डिवाइस है जो एक स्टेबलाइजर यू के रूप में कार्य करता है। डायोड को इस सर्किट में अनुमत से अधिक रिवर्स यू के साथ चुना जाना चाहिए। आवश्यक स्थिरीकरण वोल्टेज मान के लिए संदर्भ पुस्तक के अनुसार जेनर डायोड का चयन किया जाता है। इसके अलावा, इसके सामने सर्किट में एक रोकनेवाला शामिल होना चाहिए, क्योंकि इसके बिना अर्धचालक उपकरण जल जाएगा।

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