Электрические цепи. Виды и составные части. Режимы работы
Различные элементы, соединенные проводниками электрического тока между собой, образуют электрические цепи. Перечень компонентов цепи может быть довольно большим. Существуют разные виды элементов цепи электрического тока: пассивные и активные, линейные и нелинейные и много других. Всю классификацию перечислить очень трудно.
Для работы цепи необходимо наличие соединительных проводников, потребителей, источника питания, выключателя. Контур цепи должен быть замкнут. Это является обязательным условием работы электрической цепи. Иначе ток в цепи протекать не будет. Не все контуры считаются электрическими цепями. Например, контуры зануления или заземления ими не признаются, так как в обычном режиме в них нет тока. Однако, по принципу действия они также являются электрическими цепями, так как в аварийных случаях в них протекает ток. Контур заземления и зануления замыкается с помощью грунта.
Внутренние и внешние электрические цепи
Для создания упорядоченного движения электронов, нужно наличие разности потенциалов между каким-либо участком цепи.
Это обеспечивается при подключении напряжения в виде источника питания. Он называется внутренней электрической цепью. Остальные компоненты цепи образуют внешнюю цепь. Для задания движения зарядов в источнике питания против направления поля требуется приложить сторонние силы.
Такими силами могут выступать:
- Выход вторичной обмотки трансформатора.
- Батарея (гальванический источник).
- Обмотка генератора.
Напряжение в цепи может быть, как постоянным, так и переменным, в зависимости от свойств источника питания. По этому признаку в электротехнике электрические цепи разделяют на контуры цепей. Такое объяснение вида цепи упрощенное, так как закон изменения движения электронов намного сложнее.
Кроме упорядоченного движения, электроны задействованы в хаотичном тепловом движении. Чем выше температура материала, тем больше скорость хаотичного движения носителей заряда. Однако, такой вид движения не участвует в создании электрического тока.
От источника питания зависит и род тока, то есть свойства внешней цепи.
Батарея элементов выдает постоянное напряжение, а разные обмотки генераторов или трансформаторов выдают переменное напряжение. Это зависит от внутренних процессов в источнике питания.
Внешние силы, создающие движение электронов, называются электродвижущими силами, которые характеризуются работой, выполненной источником для перемещения единицы заряда, измеряется в вольтах.
Практически в расчетах цепей применяют два класса источников питания:
- Источники напряжения.
- Источники тока.
В реальности такие идеальные источники не существуют, но практически их пытаются имитировать. В бытовой сети мы имеем напряжение 220 вольт с определенными нормированными отклонениями. Это является источником напряжения, так как норма дана именно на этот параметр. Значение тока не играет большой роли. На электростанции круглосуточно поддерживается постоянная величина напряжения, независимо от запросов.
Источник тока действует по-другому. Он поддерживает определенный закон движения электронов, а величина напряжения не имеет значения.
В пример можно привести сварочный аппарат. Для нормального хода сварки необходимо поддерживать постоянное значение тока. Эту функцию выполняет инверторный электронный блок.
Сеть питания может быть, как переменной, так и постоянной. Это не играет большой роли. Важнее выдержать, например, параметр ЭДС.
Обозначения компонентов электрической цепи
ВыключательЭто устройство позволяет соединить потребитель с источником питания. При пользовании выключателем, на его контактах образуется искра. Она возникает из-за наличия емкостного сопротивления. Чтобы избежать искрения, в электрическую цепь добавляются дроссели, а в выключатель устанавливают контакты специального вида. Электрические цепи могут иметь и другие решения для предотвращения возникновения искры.
ПроводникиЭлектрические провода чаще всего производят из алюминия или меди. Это объясняется низким удельным сопротивлением этих металлов, хотя стоимость их в последнее время повышается.
На проводах при работе выделяется тепло, которое зависит от двух параметров:- Электрического тока.
- Сопротивления участка цепи.
Электрический ток определяется необходимостью потребителя, поэтому изменять можно только удельное сопротивление, которое должно быть как можно ниже. Все металлы при уменьшении температуры уменьшают сопротивление, в результате чего снижаются потери энергии. Если взять полупроводники, то среди них есть образцы с отрицательным и с положительным температурным коэффициентом сопротивления. Если сравнивать абсолютные значения сопротивления, то у металлов оно намного меньше.
ПотребителиВсе остальные компоненты электрической цепи, кроме перечисленных выше, считаются потребителями. Полезной нагрузкой является простая лампа накаливания, электродвигатель, нагревательное устройство. Параметры цепи слишком зависят от потребителей. Электрические цепи имеют обмотки трансформаторов, которые обладают большим индуктивным сопротивлением.
Это отрицательно влияет на передачу электричества от источника.
Направление кроме тока может изменять и мощность. При этом энергия циркулирует в одну и в другую сторону. Такая мощность называется реактивной, и не выполняет полезной работы. Однако, она нагревает проводники и изменяет форму электрического сигнала. Поэтому в промышленных условиях целесообразно к электродвигателям параллельно подключать конденсаторы, которые будут компенсировать сопротивление с индуктивностью. В результате реактивная мощность замкнется внутри двигателя, и не выделит чрезмерного тепла в проводах.
Индуктивные потребители имеют важное свойство: они расходуют электроэнергию, которая превращается в магнитное поле и передается дальше.
В электронике существует множество разнообразных потребителей, которые можно разделить на классы:
- Активные потребители. Для своего функционирования им требуется наличие электрической энергии. От основной сети они практически не работают. К ним относятся транзисторы, микросхемы, тиристоры и много других видов, являющихся своеобразными электронными ключами.
Электродвигатели имеют отличие в том, что работают непосредственно из сети питания. - Пассивные потребители не нуждаются во внешнем источнике питания. Они пропускают через себя электрический ток особым образом. Например, полупроводники (тиристоры) начинают пропускать ток только при достижении определенной величины напряжения. Значит, они являются пассивными потребителями, и имеют нелинейные свойства пропускания тока. К таким же видам можно причислить диоды, пропускающие ток только в одну сторону. Другими словами, они имеют свойства вентиля. Также пассивными потребителями являются различные дроссели, конденсаторы, сопротивления. При наличии этих компонентов электрические цепи обретают необычные свойства. Например, контуры резонанса, состоящие из катушек и емкостей, применяют в виде фильтров для разной частоты волн.
Электродвигатели имеют отличие в том, что работают непосредственно из сети питания.При подключении разного числа потребителей к источнику питания изменяется мощность, напряжение и ток, вследствие чего возникают различные режимы работы в цепи, и соответственно, компонентов, включенных в нее.
Практически можно представить схему цепи в виде пассивного и активного двухполюсника. Это электрические цепи, соединенные с внешней частью двумя выводами с разной полярностью.
Особенностью активного двухполюсника является наличие источника электрического тока, у пассивного двухполюсника его нет. Популярными стали схемы замещения пассивных и активных элементов во время работы. Вид режима работы определяется свойствами элементов цепи.
Холостой ходЭто режим при отключенной нагрузке от питания при помощи ключа. В этом случае ток в цепи равен нулю. Напряжение достигает уровня ЭДС. Элементы цепи не работают.
Короткое замыканиеВ этом случае выключатель на схеме замкнут, сопротивление равно нулю, соответственно, напряжение также равно нулю.
При применении двух рассмотренных режимов определяются свойства активного двухполюсника. При изменении тока в некоторых границах, зависящих от элемента цепи, нижняя граница всегда равна нулю.
Этот элемент цепи начинает выдавать энергию в цепь. Также нужно знать, что если напряжение ниже нуля, это значит, что резисторами активного двухполюсника расходуется энергия источника, связанного по цепи, а также резерв самого прибора.
Такой режим необходим для создания технических свойств всей цепи и отдельных компонентов. В этом режиме свойства близки к величинам, указанным на компоненте, или в инструкции. Нужно учесть, что каждый прибор имеет свои параметры. Однако, три главных показателя есть у всех устройств – это напряжение, мощность и номинальный ток. Все компоненты электрических цепей также имеют эти показатели.
Согласованный режимЭтот режим применяется для создания наибольшей передачи активной мощности, передаваемой источником питания к потребителю. Когда производится работа в этом режиме, необходимо быть осторожным, во избежание выхода из строя части цепи.
Основные элементы цепи
Они применяются в сложных устройствах для проверки работоспособности:
- Ветвь. Это участок цепи с током одинаковой величины. Ветвь может иметь несколько последовательно соединенных элементов.
- Узел. Это место соединения нескольких ветвей.
- Контур. Это любой замкнутый участок цепи, имеющий несколько ветвей.
Это участок цепи с током одинаковой величины. Ветвь может иметь несколько последовательно соединенных элементов.Похожие темы:
- Активное и реактивное сопротивление. Треугольник сопротивлений
- Последовательное и параллельное соединение. Применение и схемы
- Схемы по электрике. Виды и типы. Некоторые обозначения
- Закон Ома. Для цепей и тока. Формулы и применение
Электрическая цепь и ее составные части – примеры по физике
4.6
Средняя оценка: 4.6
Всего получено оценок: 394.
4.6
Средняя оценка: 4.6
Всего получено оценок: 394.
Электрической цепью называют набор устройств, предназначенных для прохождения по ним электрического тока. Назначение электроцепи — транспортировка электроэнергии потребителю для ее последующего преобразования в другие виды энергии: механическую, тепловую, световую или электрохимическую.
Из каких элементов состоят электрические цепи и как обозначаются на графических схемах – об этом рассказывается в данной статье.
Составные части
Любая электрическая цепь имеет следующие базовые элементы: источник тока, потребители тока, соединительные провода. Потребители тока могут состоять из более мелких элементов второго уровня, каждый из которых имеет свое наименование, функцию и параметры.
Для удобства электрические цепи изображают в виде графических схем, в которых используются общепринятые условные символы различных элементов. Обозначения элементов электрических цепей имеют интернациональный характер, классифицированы и систематизированы.
Разновидности цепей
Различают цепи для постоянного и переменного токов. Постоянный ток не меняет своего направления. Пример сети постоянного тока — электрические цепи автомобилей. Переменный ток меняет свое направление с определенной частотой. График зависимости переменного тока от времени в нашей сети имеет синусоидальный вид.
Полярность изменяется 50 раз в секунду, что соответствует частоте 50 Гц. Под внутренней частью цепи подразумевают источники электропитания. Под внешней — провода, переключатели, бытовые и измерительные приборы.
Элементы цепи
Все электрические цепи служат для производства, передачи и потребления электрической энергии. Элементы цепей подразделяются на пассивные и активные. К пассивным относятся потребляющие и передающие электроэнергию: лампочки, нагревательные элементы, электродвигатели и т.п. К активным —- источники, генерирующие электроэнергию: аккумуляторы, генераторы, солнечные батареи, термодатчики. Кроме этого элементы делятся на двухполюсные (два вывода) и многополюсные ( три и более выводов).
Пример двухполюсника — резистор. Пример трехполюсника — транзистор.- Источник. Обычно это аккумулятор, гальванический элемент или генератор. Реже, но бывают солнечные батареи или ветрогенераторы;
- Проводник. Необходимый элемент для транспортировки электроэнергии от источника к потребителю;
- Потребитель. Осветительные и нагревательные приборы, двигатели, бытовая техника, компьютеры;
- Переключающие (коммутирующие) устройства
Необходимый элемент для транспортировки электроэнергии от источника к потребителю;Электрический ток течет только по замкнутой цепи. Если цепь разомкнуть, то движение электронов прекратится.
Потребители электроэнергии
Перечислим основных потребителей:
- Резисторы — потребители, которые могут иметь как постоянное, так и переменное сопротивление;
- Конденсаторы — потребители, имеющие емкостные свойства;
- Индуктивности — потребители, создающие магнитное поле;
- Электродвигатель — потребитель, преобразующий электрическую энергию в механическую.
Контур, узел, ветвь
- Ветвь — участок с одним или несколькими компонентами соединенными последовательно;
- Узел — место соединения двух и более ветвей;
- Контур — совокупность ветвей, образующих для тока замкнутый контур. Один из узлов в контуре должен быть и началом и концом пути. Остальные узлы должны встречаться не более одного раза.
Один из узлов в контуре должен быть и началом и концом пути. Остальные узлы должны встречаться не более одного раза.Очень полезным элементом электрической цепи является предохранитель. Он предотвращает перегорание элементов цепи в случае перегрева. Предохранитель содержит легкоплавкий проводник, который перегорает в случае превышения допустимых параметров. Поменять предохранитель легче, чем найти сгоревший элемент среди сотен подобных элементов.
Что мы узнали?
Итак, мы узнали что такое электрическая цепь и ее составные части. Все электрические цепи состоят из источников, проводников, потребителей и переключающих устройств.
Тест по теме
Доска почёта
Чтобы попасть сюда — пройдите тест.
Максим Вдовенко
4/5
Ирина Чулкова
5/5
Fluffox Furry
5/5
Оценка доклада
4.
Средняя оценка: 4.6
Всего получено оценок: 394.
А какая ваша оценка?
Электрическая цепь: состав и элементы
Содержание
- 1 Состав электрической цепи
- 1.1 Источники питания. Внутренняя, внешняя электрическая цепь
- 1.2 Выключатель
- 1.3 Провода
- 1.4 Потребители
Электрическая цепь – набор разнородных элементов, соединенных проводниками, предназначенный для протекания тока. Ассортимент составляющих широкий. Элементы выпускают линейные, нелинейные, активные, пассивные. Классификация бессильна охватить возможные случаи.
Электрическая цепь включает (в общем случае): источник питания, рубильник (выключатель), соединительные провода, потребителей. Обязательно сформируйте замкнутый контур. В противном случае по цепи не сможет течь ток. Электрическими не принято называть контуры заземления, зануления. Однако по сути считаются таковыми, иногда здесь течет ток. Замыкание контура при заземлении, занулении обеспечивается посредством грунта.
Источники питания. Внутренняя, внешняя электрическая цепь
Для образования упорядоченного движения носителей заряда, формирующего ток, потрудитесь создать разность потенциалов на концах участка. Достигается подключением источника питания, который в физике принято называть внутренней электрической цепью. В противовес прочим элементам, составляющим внешнюю. В источнике питания заряды движутся против направления поля. Достигается приложением сторонних сил:
- Обмотка генератора.
- Гальванический источник питания (батарейка).
- Выход трансформатора.
Напряжение, формируемое на концах участка электрической цепи, бывает переменным, постоянным. Сообразно в технике принято контуры делить соответствующим образом. Электрическая цепь предназначена для протекания постоянного, переменного тока. Упрощенное понимание, закон изменения упорядоченного движения носителей заряда воспринимается сложным. С трудом понимаем, переменный в цепи ток или постоянный.
Помимо упорядоченного движения носители характеризуются хаотичным тепловым движением.
Скорость (интенсивность) определена температурой, родом материала, некоторыми другими факторами. В образовании электрического тока вид движения участия фактически не принимает.Род тока определен источником, характером внешней электрической цепи. Гальванический элемент дает постоянное напряжение, обмотки (трансформаторы, генераторы) – переменное. Связано с протекающими в источнике питания процессами.
Сторонние силы, обеспечивающие движения зарядов, называют электродвижущими. Численно ЭДС характеризуется работой, совершаемой генератором для перемещения единичного заряда. Измеряется вольтами. На практике для расчета цепей удобно делить источники питания двумя классами:
- Источники напряжения (ЭДС).
- Источники тока.
В действительности неизвестны, имитацию пытаются создать практики. В розетке ожидаем увидеть 230 вольт (220 вольт по старым нормативам). Причем ГОСТ 13109 однозначно устанавливает пределы отклонения параметров от нормы. В быту пользуемся источником напряжения.
Параметр нормируется. Величина тока не играет значения. Напряжение подстанции круглые сутки стремятся сделать постоянным вне зависимости от текущего запроса потребителей.
В противовес источник тока поддерживает заданный закон упорядоченного движения носителей заряда. Значение напряжения роли не играет. Ярким примером подобного рода устройств выступает сварочный аппарат на базе инвертора. Каждый знает: диаметр электрода прочно связан с толщиной металла, прочими факторами. Чтобы процесс сварки шел правильно, приходится с высокой степенью постоянства поддерживать ток. Задачу решает электронный блок на основе инвертора.
Ток, напряжение бывают постоянными, переменными. Закон изменения параметра роли не играет. Неважно, подключать ли электрическую цепь к источнику постоянного, переменного напряжения. Однако важно выдержать правильный размер параметра. К примеру, действующее значение ЭДС.
Элементы цепи
Выключатель
Рубильник позволит присоединить источник питания к проводам, потребителю.
Каждый (за редким исключением) пользовался настенным выключателем. При замыкании-размыкании электрической цепи возникает искра. Объясняется наличием сопротивления емкостного типа. Для предотвращения искрения цепь дополняется дросселем, рубильник сформирован контакторами специального типа. Придуманы прочие технические решения, к примеру, катушка Тесла.
Провода
В технике провода изготавливают медные, алюминиевые. Связано с низким удельным сопротивлением металлов. Цена невысока. Выделяющееся на проводниках тепло определяется двумя параметрами:
- Сопротивление участка цепи.
- Электрический ток.
Понятно, второй параметр определяется нуждами потребителей. Поставщик стремится влиять на первый. Удельное сопротивление проводника предвидится по возможности низким. Ученых давно интересует явление сверхпроводимости. Металлы при понижении температуры теряют сопротивление. Уменьшаются потери. Среди полупроводников встречаются образцы с положительным и отрицательным температурным коэффициентом сопротивления.
Абсолютное значение параметра металлов на порядки ниже.
Проблема с алюминием, медью проста: при протекании электрического тока в цепи температура растет. Повышается сопротивление участка, дополнительно усугубляя ситуацию. Получается замкнутый круг. Ученые считают: затруднение допустимо исправить, заручившись помощью явления сверхпроводимости.
Металл при некоторой низкой температуре резко, рывком снижает сопротивление, достигая нуля (выше рубежа график понижается плавно со скоростью 1/273 1/град). Проблема практического применения в том, что значения, провоцирующие скачок, низкие. Например, для свинца рубеж составляет 7,2 К. Экстремально низкая отрицательная температура по шкале Цельсия.
Ученые видят решение проблемы в открытии материалов, демонстрирующих явление сверхпроводимости при комнатных температурах. Тогда большие токи удастся передавать потребителям, избежав потерь. В электрической цепи, сформированной сверхпроводниками, заряды способны циркулировать бесконечно длительное время без внешней подпитки источником.
Новое явление обнаружил Хейке Камерлинг-Оннес в 1911 году, исследуя образцы ртути, охлаждаемой до весьма низких температур. На четырех градусах Кельвина сопротивление проволоки стало нулевым, до скачка снижалось, плавно следуя прямой. Стало ясно: обнаружено новое состояние материала. Позже явление сверхпроводимости продемонстрировано на образцах других металлов. Показано: эффект разрушается помещением подопытного вещества в сильное магнитное поле. Самой высокой пороговой температурой среди металлов похвастается технеций (11,3 К).
Явление сверхпроводимости при комнатных температурах
У искусственных материалов показатели намного выше. С 1986 года ученые исследуют разнообразные керамики. Последним подтвержденным фактом считаем сведения о наличии композитных материалов на основе окислов ртути с температурой перехода в новое состояние на границе 140 К. Дальнейшие работы по очевидным соображениям засекречены.
Потребители
Под потребителем электрической цепи понимается не относящееся к элементам, перечисленным выше.
Полезной нагрузкой служат обыкновенная лампочка накала, спираль нагревательного прибора, электрический двигатель. Параметры цепи очень сильно зависят именно от потребителей. Например, обмотки трансформаторов наделены сильно выраженным индуктивным сопротивлением. Негативно сказывается на передаче энергии от источника.
Не только ток меняет направление. Иногда утверждение касается мощности. Энергия начинает циркулировать туда-сюда, направляясь к источнику питания, обратно во внешнюю цепь. Реактивная мощность бессильна выполнить полезную работу, разогревает проводники цепи, искажает форму полезного сигнала. Промышленникам, ведущим учет полного потребления, рекомендуется параллельно двигателям включать компенсирующие конденсаторы. Индуктивное сопротивление компенсируется емкостным, реактивная мощность замыкается внутри потребительского сегмента, избегая выходить наружу, не выделяя лишнее тепло на кабелях сети.
Нужно отметить важное свойство индуктивных потребителей: потребляют энергию.
Электрический ток становится магнитным полем, передается далее. В двигателях колебания вектора напряженности, создаваемые обмоткой, позволят совершать валу полезную работу. Чтобы показать происходящие траты энергии, схемы дополняют источниками ЭДС (тока), направление действия которых противоположно имеющему место быть во внутренней электрической цепи.
Передачи мощности через емкостную связь сегодня не изобретено. Однако приближенно считаем подобным случаем излучение радиоволны в эфир. Простейший вибратор Герца часто представляют колебательным контуром, в котором обкладки конденсатора разведены в стороны. Шаг позволит образовываться электромагнитной волне, уносимой эфиром. Что касается передачи больших мощностей, соответствующие планы строил Никола Тесла, каждый видел на фото, стилистическом изображении башню Ворденклиф, напоминающую формой подберезовик с прямой ножкой. При помощи сети сооружений предполагалось снабжать энергией путем беспроводной связи промышленность, заводы, фабрики.
В курсе электроники преимущественно рассматриваются приемные устройства. Между клеммами антенны передача волны через эфир обозначается схематично источником переменного напряжения малой мощности. Уловленная ЭДС усиливается каскадами, включающими резонансные контуры. Электроника, как никакая другая область техники, включает неимоверное разнообразие потребителей. Упрощенно делится на два класса:
- Активные потребители требуют для корректной работы снабжения электрической энергией. Как правило, не могут питаться непосредственно основной сетью. Микросхемы, дискретные активные элементы: транзисторы, тиристоры. Иными словами, электронные ключи. Электродвигатели принципиально отличаются, снабжаясь питанием входной сети.
- Пассивные потребители не требуют внешнего питания. Однако пропускать ток могут причудливым образом. Некоторые тиристоры открываются при достижении напряжением определенного значения. Следовательно, считаются пассивными приборами, обладают нелинейной характеристикой. К этому семейству относятся диоды, пропускающие ток в одном направлении (демонстрируют вентильные свойства).
Следовательно, считаются пассивными приборами, обладают нелинейной характеристикой. К этому семейству относятся диоды, пропускающие ток в одном направлении (демонстрируют вентильные свойства).Пассивными потребителями являются всевозможные сопротивления, конденсаторы, дроссели (катушки индуктивности). При помощи элементов электрическая цепь приобретает необычные качества. Резонансные контуры конденсаторов, индуктивностей используют фильтрами волн различной частоты.
Как собрать модуль понижающего преобразователя постоянного тока XL4015
В этой статье мы узнаем о функциях и работе модуля XL4015 , который представляет собой понижающий преобразователь постоянного тока на 5 А, 180 кГц, 36 В. Здесь мы выпаиваем все компоненты из модуля, полностью перепроектируем схему и изготавливаем из нее плату, чтобы можно было заказать компоненты и изготовить плату самостоятельно. Кроме того, мы протестируем модуль и сравним все параметры таблицы данных, чтобы увидеть, верны ли они или нет.
Итак, без дальнейших церемоний, давайте приступим к делу.
Преобразователь постоянного тока (CC) и постоянного напряжения (CV) может оказаться очень удобным в различных условиях, например, если вы хотите зарядить литиевую батарею с помощью постоянного тока, вы можете сделать это очень легко с этим модулем. Кроме того, если вы тестируете схему и впервые включаете ее, всегда рекомендуется использовать постоянный ток, который ограничит повреждение вашей схемы, если вы допустили какие-либо ошибки в процессе сборки.
На изображении выше вы можете видеть, что сначала у нас есть входной разъем постоянного тока, который предназначен для подключения к нерегулируемому источнику питания. Далее у нас есть два потенциометра 10K, которые используются для установки постоянного тока и уровня напряжения. Кроме того, на плате есть три светодиодных индикатора; первый рядом с входным разъемом показывает, когда модуль находится в режиме постоянного тока, а два других рядом с выходом в основном предназначены для приложений зарядки аккумулятора (зарядка аккумулятора и индикаторы полного заряда аккумулятора).
Помимо этого, эта ИС имеет диапазон входного напряжения от 8 до 36 В, а выходное напряжение устройства составляет от 1,25 до 32 В. При максимальной нагрузке ШИМ устройства может достигать 100% рабочего цикла, и оно может работать на рабочей частоте 180 кГц. Постоянный выходной ток модуля составляет 5А и может достигать до 9А.6% КПД во время работы. Если мы говорим о функциях защиты, то это тепловое отключение, защита от короткого замыкания и функция ограничения тока.
Прежде чем мы рассмотрим схему, вот список компонентов, необходимых для сборки схемы понижающего преобразователя XL4015 . Основным компонентом этой платы является микросхема понижающего преобразователя XL4015, представляющая собой 5-контактную микросхему, разработанную и разработанную XLSEMI, которая является известным производителем в Китае и очень известна производством компактных микросхем понижающего и повышающего преобразователя.
- XL4015 ИС понижающего преобразователя — 1
- 78L05 Регулятор напряжения — 1
- Операционный усилитель LM358 — 1
- SS54 Диод Шоттки- 1
- Программируемый эталон TL431 — 1
- 470 мкФ, 35 В Конденсатор — 2
- 10 мкФ 0805 Конденсатор -2
- Регулировочный потенциометр 10K с десятью оборотами — 2
- Конденсатор 0,1 мкФ — 3
- 270R Резистор — 1
- 1K Резистор — 2
- Резистор 2.2K — 1
- Резистор 10 кОм — 1
- 71.5K Резистор — 1
- 90.9K Резистор — 1
- Светодиод 0805 — 3
- Винтовой зажим — 2
Схема понижающего преобразователя показана ниже. Как видите, это не так уж сложно понять, и общий дизайн модуля действительно представляет собой довольно аккуратную и умную работу.
Принципиальная схема модуля показана ниже.
Работа схемы проста и сложна одновременно. Если мы проверим техническое описание модуля понижающего преобразователя XL4015 5A, мы увидим типичную схему применения, приведенную ниже.
Теперь сравните приведенную выше схему с нашей схемой, вы можете увидеть, что она очень похожа, потому что схема части понижающего регулятора остается той же, единственное дополнительное отличие состоит в том, что она имеет дополнительную функцию ограничения тока.
Теперь давайте разберемся, как работает текущий функционал ограничения. На схеме вы можете видеть, что у нас есть регулятор напряжения 78L05, который представляет собой регулятор сверхмалого энергопотребления, который используется для преобразования входного напряжения в постоянное 5 В для микросхемы TL431. TL431 — эталон, который устанавливается в режим регулятора постоянного тока с помощью резистора 71,5K и потенциометра. Эта опорная величина сравнивается с измеряемым напряжением на выходе резистора для ограничения тока.
Схема, показанная ниже, представляет собой схему TL431, которая обеспечивает источник постоянного тока для операционных усилителей.
Далее у нас есть первая часть операционного усилителя; эта часть схемы фактически используется для ограничения тока. Что происходит в этой части, так это то, что выходное измерительное напряжение сравнивается с опорным напряжением от микросхемы TL431. Далее происходит следующее: если выходное измерительное напряжение больше опорного напряжения, выход операционного усилителя становится высоким, а с функцией выключения схемы выход ИС выключается.
На изображении выше я показал вам прикладную схему из таблицы данных с практической схемой рядом. Так что в практической схеме производитель использует светодиод вместо диода, этот светодиод не только действует как блокировка обратного тока, но и загорается, когда активна функция ограничения тока.
Далее у нас есть заключительная часть схемы, эта часть схемы используется для индикации заряда аккумулятора и состояния полного заряда.
В этой схеме, когда батарея полностью заряжена, выход становится низким, поэтому включается светодиод завершения зарядки, теперь, если батарея заряжается, загорается другой светодиод, указывая на то, что батарея заряжается.
Поскольку мы уже сделали схему, мы решили воссоздать PCB для модулей понижающего преобразователя , и мы так и сделали. Размер печатной платы составляет 25 мм / 50 мм. Вы можете увидеть это на изображении ниже.
Затем мы воспользовались производственной функциональностью программы Eagle, чтобы определить верхнюю и нижнюю части печатной платы, и это выглядит примерно так, как показано ниже.
На изображении выше показана ВЕРХНЯЯ сторона печатной платы, а нижняя сторона печатной платы показана ниже-
Это все, что касается части печатной платы, и вы можете загрузить файл Gerber для проекта, нажав на указанную ссылку для скачивания.
Чтобы начать тест, мы сначала подключаем модуль понижающего преобразователя к источнику питания и подключаем выход к нагрузке постоянного тока, и мы установили постоянную нагрузку 1 А для протестировать цепь.
Теперь, когда это заработало, мы установили постоянный ток на 5 А, как было указано в техническом описании.
Если принять во внимание размер модуля, я был очень впечатлен тем, что он может выдавать постоянный ток 5А. Я тестировал эту схему в течение 5 минут, и она работала абсолютно нормально.
Затем мы протестировали эту схему на предмет короткого замыкания. Как указано в техническом описании, он имеет встроенную защиту от короткого замыкания, поэтому мы также протестировали ее. И это работало абсолютно нормально.
Проблемы, возникшие при тестировании схемы понижающего преобразователя При тестировании схемы мы столкнулись с серьезной проблемой в некоторых из этих модулей.
На момент написания статьи у нас в лаборатории было 10 модулей, но некоторые из них работали, а некоторые нет. Это нас очень смутило.
Но решить эту проблему было очень просто: мы подключили к плате конденсатор емкостью 1 мкФ, и модуль заработал абсолютно без проблем. Кроме этого, мы не обнаружили никаких проблем с платой модуля.
ЗаключениеЯ протестировал модуль при различных входных/выходных напряжениях и условиях нагрузки и оценил его эффективность, и все тесты прошли гладко, без каких-либо проблем. Так что можно сказать, что XL4051 — очень экономичный и высокоэффективный модуль для демонстрационных проектов и зарядки аккумуляторов.
Что такое электрическая цепь? Типы цепей и сетей
Содержание
Что такое электрическая цепь?Электрическая цепь представляет собой сеть с замкнутым контуром, которая обеспечивает обратный путь для протекания тока. Или замкнутый проводящий путь, по которому может течь ток, называется цепью.
Электрическая цепь также известна как электрическая сеть или электрическая цепь .Электрическая цепь представляет собой комбинацию различных активных и пассивных компонентов, таких как резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, диоды, транзисторы и т. д., которые образуют электрическую сеть. В замкнутой цепи электрический ток течет от источника (например, батареи) в проводящем материале (например, проводах и кабелях) к нагрузке (например, лампочке) и, следовательно, возвращается обратно к источнику.
Совокупность различных электрических элементов и компонентов, соединенных любым способом (простой или сложной конфигурации), называется электрической сетью. Это тот же термин, который используется для электрической цепи, но чаще всего ассоциируется со сложными сетями, которые решаются с помощью сетевых теорем.
Сложные сети Цепь, которая содержит множество электрических элементов, таких как резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, источники тока и напряжения (как переменного, так и постоянного), где все компоненты и элементы цепи имеют сложную конфигурацию, называется сложной сетью.
Такие сети не могут быть легко решены с помощью простого закона Ома или законов Кирхгофа. Если да, то количество уравнений будет заметно больше.
Самый простой способ решить и проанализировать сложную сеть — это использовать специальные методы, такие как сетевые теоремы, например, теорема Нортона, теорема Тевенина, теорема о суперпозиции, преобразование звезда-дельта, анализ цепей суперузла и суперсетки и т. д.
Типы электрических ЦепиСуществует множество типов электрических цепей , например:
- Разомкнутая цепь
- Замкнутая цепь
- Короткое замыкание Цепь серии
- Параллельная цепь
- Последовательно-параллельная схема
- Цепь звезда-треугольник
- Цепь переменного тока
- Цепь постоянного тока
- Однофазная цепь
- Трехфазная цепь
- Резистивная цепь
- Индуктивная цепь
- Емкостная цепь
- Резистивная, индуктивная (цепь RL)
- Резистивная, емкостная (цепь RC)
- Емкостный, индуктивный (LC-цепи)
- Резистивная, индуктивная, емкостная (цепь RLC)
- Линейная цепь
- Нелинейная цепь
- Односторонние цепи
- Двусторонние цепи
- Активная цепь
- Пассивная цепь
Мы кратко обсудим один за другим следующим образом.
Цепь, в которой нет обратного пути для протекания тока (т. е. незамкнутая), называется разомкнутой цепью. Другими словами, схема, в которой напряжение стремится к ЭДС (от генерирующего источника) и ток вообще не течет называется разомкнутой цепью.
Пример разомкнутой цепи: Цепь с разомкнутым выключателем или перегоревшим предохранителем, в которой лампочка подключена к аккумулятору. Таким образом, лампочка не будет светиться, поскольку цепь не замкнута, т. Е. Это разомкнутая цепь, и в ней нет тока.
Замкнутая цепьЦепь, имеющая обратный путь для протекания тока (т. е. замкнутая цепь), называется замкнутой цепью.
Пример короткого замыкания: Цепь с замкнутым выключателем, в которой лампочка подключена к аккумулятору. Таким образом, лампочка светится, поскольку ток течет по нити накала лампочки из-за замкнутой цепи.
Цепь, имеющая обратный путь для протекания тока, где значение сопротивления равно нулю. (т. е. завершенная или замкнутая цепь без подключенной нагрузки) называется коротким замыканием. Другими словами, схема, в которой напряжение стремится к нулю, а ток стремится к бесконечности называется коротким замыканием.
Пример короткого замыкания: Цепь с замыкающим выключателем без нагрузки, подключенной к напряжению питания. Другими словами, когда фазный или линейный провод касается нейтрального провода без нагрузки между ними. В этом случае перегорает предохранитель или срабатывает автоматический выключатель. При отсутствии надлежащей защиты короткое замыкание может повредить прибор или стать причиной очень серьезной травмы.
- Связанный пост: Токи короткого замыкания и симметричные составляющие
В этой цепи все электрические элементы (источники напряжения или тока, катушки индуктивности, конденсаторы, резисторы и т.
д.) соединены последовательно, т. е. существует только один путь для прохождения электричества, например, это одноветвевые цепи.
В этой цепи все электрические элементы (источники напряжения и тока, катушки индуктивности, конденсаторы, резисторы и т.д.) соединены параллельно, т.е. существует множество путей для прохождения электричества и минимальное количество ветвей в этой цепи два.
Последовательно-параллельная цепьЕсли элементы цепи соединены последовательно в одних частях и параллельно в других, это будет последовательно-параллельная цепь. Другими словами, это сочетание последовательных, параллельных и последовательно-параллельных цепей.
Ниже приведены более производные схемы последовательных, параллельных и последовательно-параллельных цепей
- Чистая резистивная цепь
- Чистая индуктивная цепь
- Чисто емкостная схема
- Резистивная, индуктивная цепь, т. е. цепь RL
- Резистивная, емкостная цепь, например, RC-цепь
- Емкостные, индуктивные цепи, т. е. LC-цепи
- Резистивная, индуктивная, емкостная цепь, т. е. цепь RLC
- Серийные и параллельные цепи R, L и C
- Комбинация последовательно-параллельной цепи, т.е. сложная цепь
е. цепь RL Все эти схемы показаны на рис. ниже.
Нажмите на картинку, чтобы увеличить
Различные типы электрических цепейВ данных цепях все вышеуказанные компоненты или элементы могут быть соединены последовательно, параллельно или в обеих комбинациях последовательно-параллельной конфигурации.
Related Posts:
- Знакомство с последовательными, параллельными и последовательно-параллельными соединениями Серия
- , параллельное и последовательно-параллельное соединение батарей Серия
- , параллельное и последовательно-параллельное соединение солнечных панелей
Цепи такого типа подключаются по схеме «звезда» или «треугольник».
В этих цепях электрические элементы соединены способом, который не определен с точки зрения последовательной, параллельной или последовательно-параллельной конфигурации. Цепи «звезда-треугольник» могут быть решены путем преобразования «звезда в треугольник» и «треугольник в звезду».
Прежде чем анализировать электрическую цепь и сеть, вы должны знать следующие полезные термины, связанные с электрическими цепями, которые определяют характер и характеристики цепи.
Цепь переменного токаЦепь, содержащая источник питания переменного тока, называется цепью переменного тока. Источниками питания, например, являются генераторы переменного тока и синхронные генераторы.
Цепь постоянного токаЦепь, содержащая источник питания постоянного тока, называется цепью постоянного тока. Источниками питания, например, являются батареи и генераторы постоянного тока.
- Связанный пост: Разница между переменным и постоянным током (ток и напряжение)
Электропитание переменного тока, в котором все напряжения имеют одинаковую синусоидальную форму в определенный период времени, называется однофазным питанием переменного тока.
В однофазных цепях переменного тока для замыкания цепи необходимы только два провода (известные как фаза или линия и нейтраль).
Поли означает более одного. Как следует из названия, мощность переменного тока, в которой есть три синусоидальных напряжения, имеющих разность фаз 120 °. В трехфазных цепях переменного тока для замыкания цепи необходимы три фазы с тремя проводами или три фазы с четырьмя проводами.
- Связанная запись: Разница между однофазным и трехфазным питанием
Различные компоненты или элементы, которые используются в электрических цепях, называются параметрами или константами цепи, т. е. сопротивление, емкость, индуктивность, частота и т. д. Эти параметры могут быть объединены или распределены.
Активная цепьЦепь, которая содержит один или несколько источников ЭДС (электродвижущей силы), называется активной цепью
Пассивная цепьЦепь, в которой нет ни одного источника ЭДС, называется пассивной цепью
- Связанный пост: Основное различие между активными и пассивными компонентами
Линейная цепь — это электрическая цепь, в которой параметры цепи (сопротивление, индуктивность, емкость, форма волны, частота и т.
д.) постоянны. Другими словами, цепь, параметры которой не изменяются по току и напряжению, называется линейной цепью.
Нелинейная цепь представляет собой электрическую цепь, параметры которой варьируются в зависимости от тока и напряжения. Другими словами, электрическая цепь, в которой параметры цепи (сопротивление, индуктивность, емкость, форма волны, частота и т. д.) непостоянны, называется нелинейной цепью.
Связанный пост: Основная разница между линейной и нелинейной схемой
Односторонние цепи
В односторонних цепях свойство цепи изменяется при изменении направления питающего напряжения или тока. Другими словами, односторонняя цепь позволяет току течь только в одном направлении. Диод или выпрямитель являются примером односторонней схемы, потому что они не выполняют выпрямление в обоих направлениях питания.
В двусторонних цепях свойство цепи не меняется при изменении направления питающего напряжения или тока. Другими словами, двусторонняя цепь позволяет току течь в обоих направлениях. Линия передачи является лучшим примером двусторонней цепи, потому что при подаче напряжения питания с любого направления (начальный или конечный конец) свойства цепи остаются постоянными.
- Связанный пост: Разница между односторонней и двусторонней схемами
Точка или соединение, где встречаются два или более элементов цепи (резистор, конденсатор, катушка индуктивности и т. д.), называется узлом
Ответвление или часть участок цепи, расположенный между двумя узлами, называется ветвью. В ответвлении могут быть соединены один или несколько элементов, имеющих две клеммы. л уп Замкнутый путь в цепи, где может быть более двух сеток, называется петлей, т.
е. в петле может быть много сеток, но сетка не содержит ни одной петли.
Замкнутая петля, не содержащая внутри себя никакой другой петли или путь, который не содержит других путей, называется сеткой.
- Связанный пост: Как определить количество узлов, ветвей, петель и сеток в цепи?
Полезно знать:
Мы используем различные теоремы для решения сложных сетей. Как правило, сложные сети могут быть решены следующими двумя методами.
- Прямой метод
- Метод эквивалентной схемы
Мы подробно обсудим эти методы один за другим в нашем следующем посте.
Related Posts:
- Что такое электрический ток, его единицы, формула, типы и применение
- Что такое напряжение? его единица измерения, формула, типы и применение
- Что такое сопротивление? Удельное сопротивление (ρ) и удельное сопротивление Ω.
- Что такое электроэнергия? Виды электроэнергии и их единицы
- Что такое электрическая энергия? Его устройство, формула и применение
- Что такое электричество? Типы, источники и производство электроэнергии
- Что такое вольт (В)? Блок электротехники и физики
- Что такое Ампер (А)? Блок электротехники и физики
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
com защищены авторским правом. 
Спасибо.
Датчики /
Детекторы)
