Site Loader

Содержание

Основы электроники. Урок №2: Ток и напряжение в электрической цепи

На предыдущем уроке мы научились измерять мультиметром напряжение, ток и сопротивление, а также собрали первую схему на макетной плате. Сегодня мы расширим схему, добавив еще несколько резисторов. Как это повлияет на ток и напряжение в схеме? Давайте проверим!

Мы начнем с создания макета в соответствии со следующей схемой:

B1 – это по-прежнему наша кассета из 4 пальчиковых батареек типа АА, каждая номиналом 1,5 вольт (далее для простоты будем говорить как об одной батареи)

  • R1 – резистор 22кОм (полоски — красный/красный/оранжевый/золотой)
  • R2 – резистор 10кОм (полоски — коричневый/черный/оранжевый/золотистый)
  • R3 – резистор 2,2кОм (полоски — красный/красный/красный/золотой)

Определить сопротивления резисторов по цветным полоскам можно здесь.

Обратите внимание, что каждый резистор обозначается одним и тем же символом (R), изменяется только стоящая за ним цифра.

А как обозначались бы резисторы на схеме, если все 3 имели одинаковое сопротивление? Так же, как и на схеме выше – каждый элемент будет иметь свой собственный номер!

Правило чтения электронных схем – каждый элемент одного и того же типа имеет один и тот же буквенный символ, отличающийся только порядковым номером.

Давайте вернемся к нашей схеме. Если вы уже подобрали резисторы, то давайте построим макет на макетной плате. Наш макет выглядит так:

Лабораторный блок питания 30 В / 10 А

Давайте, для начала, выясним, какое напряжение для нашей схемы обеспечивает батарея. Возьмите мультиметр, подготовленный для измерения напряжения, с регулятором, установленным на 20В (почему такой диапазон, как подготовить мультиметр и как им пользоваться описано в уроке №1). Приложим оба щупа мультиметра к выводам нашей батареи B1:

Наша батарея выдает напряжение 6,02В. Теперь измерим фактическое сопротивление всех трех резисторов (R1, R2, R3). Мы получили следующие результаты: 21,9кОм, 10кОм и 2,23кОм соответственно.

Какова будет сила тока в цепи? Для начала, попробуем посчитать:

I = U / R

Символ U означает напряжение, которое обеспечивает наша батарея, а R — это сумма сопротивлений всех электронных компонентов, то есть резисторов, и поэтому:

I = U / (R1 + R2 + R3)

I = 6,02В / (21,9кОм + 10кОм + 2,23кОм)

I = 6,02В / 34,13кОм

I = 6,02В / 34130 Ом

I = 0,000176А = 176мкA

Теперь измерим мультиметром фактический ток:

Мы сделали измерение, приложив красный щуп мультиметра к красному проводу батареи, а черный щуп к выводу первого резистора.

Как видно на фото, фактический ток цепи равен току, который мы рассчитали ранее: 176мкA.

Можно попробовать измерить ток, подключив мультиметр в другое место схемы, например, между резисторами или между резистором R3 и черным проводом батареи – уверяем, что вы получите один и тот же результат.

Сила тока в нашей схеме будет одинакова.

Вы помните наше предыдущее сравнение электрического тока с потоком воды? Наш „поток воды” никуда не девается, вытекает из одного вывода батареи, последовательно проходит через все резисторы и достигает второго вывода батареи. Поэтому сила тока (поток воды) в схеме одинакова.

Давайте проследим, что же происходит с напряжением в нашей схеме. Мы знаем, что батарея выдает нам напряжение 6,02В, а сила тока всей цепи составляет 176мкA. Можно ли вычислить какое падение напряжения происходит на каждом из резисторов? Конечно! Поможет нам в этом закон Ома для участка цепи:

I = U / R

  • падение напряжения на резисторе R1(22кОм) равно:

U = I x R
U = 176мкA x 21,9кОм
U = 0,000176А x 21900 Ом
U = 3,85В

  • падение напряжения на резисторе R2 (10кОм) равно:

U = I x R
U = 176мкА x 10кОм
U = 0,000176А x 10000 Ом
U = 1,76В

  • падение напряжения на резисторе R2 (2,2кОм) равно:

U = I x R
U = 176мкA x 2,23кОм
U = 0,000176А x 2230 Ом
U = 0,39В

Из приведенных расчетов можно заметить, что чем больше сопротивление резистора, тем выше на нем падение напряжения.

Теперь посмотрим, какое напряжение мы получим, прикладывая щуп мультиметра к каждому из резисторов:

На каждом резисторе падение напряжения составило:

UR1 = 3,83В

UR2 = 1,75В

UR3 = 0,39В

UR1 + UR2 + UR3 = 5,97В

UB1 = 6,02В

Сумма падений напряжений на отдельных резисторах почти равна напряжению батареи. Теоретически напряжение U

B1 и UR1 + UR2+ UR3 должны быть равны, но на практике, это не всегда бывает так. Почему? В данном случае разница возникает, вероятно, из-за неточности измерения мультиметра.

Помните также, что не только сами резисторы оказывают сопротивление току. Сопротивление (хотя и небольшое) также есть и у проводов, через которые протекает ток.

Так или иначе, мы экспериментально пришли ко второму правилу Кирхгофа, в котором говорится о том, что сумма падения напряжения на всех участках цепи равна источнику питания этой цепи

.

Как посчитать падение напряжения на резисторе

Итак, резистор… Базовый элемент построения электрической цепи.

Работа резистора заключается в ограничении тока, протекающего по цепи. НЕ в превращении тока в тепло, а именно в ограничении тока. То есть, без резистора по цепи течет большой ток, встроили резистор – ток уменьшился. В этом заключается его работа, совершая которую данный элемент электрической цепи выделяет тепло.

Пример с лампочкой

Рассмотрим работу резистора на примере лампочки на схеме ниже. Имеем источник питания, лампочку, амперметр, измеряющий ток

, проходящий через цепь. И Резистор. Когда резистор в цепи отсутствует, через лампочку по цепи побежит большой ток, например, 0,75А. Лампочка горит ярко. Встроили в цепь резистор — у тока появился труднопреодолимый барьер, протекающий по цепи ток снизился до 0,2А. Лампочка горит менее ярко. Стоит отметить, что яркость, с которой горит лампочка, зависит так же и от напряжения на ней. Чем выше напряжение — тем ярче.

Ограничение тока резистором

Кроме того, на резисторе происходит

падение напряжения. Барьер не только задерживает ток, но и «съедает» часть напряжения, приложенного источником питания к цепи. Рассмотрим это падение на рисунке ниже. Имеем источник питания на 12 вольт. На всякий случай амперметр, два вольтметра про запас, лампочку и резистор. Включаем цепь без резистора(слева). Напряжение на лампочке 12 вольт. Подключаем резистор — часть напряжения упала на нем. Вольтметр(снизу на схеме справа) показывает 5В. На лампочку остались остальные 12В-5В=7В. Вольтметр на лампочке показал 7В.

Падение напряжение на резисторе

Разумеется, оба примера являются абстрактными, неточными в плане чисел и рассчитаны на объяснение сути процесса, происходящего в резисторе.

Основная характеристика резистора — сопротивление. Единица измерения сопротивления — Ом (Ohm, Ω). Чем больше сопротивление, тем больший ток он способен ограничить, тем больше тепла он выделяет, тем больше напряжения падает на нем.

Основной закон всего электричества. Связывает между собой Напряжение(V), Силу тока(I) и Сопротивление(R).

V=I*R

Интерпретировать эти символы на человеческий язык можно по-разному. Главное — уметь применить для каждой конкретной цепи. Давайте используем

Закон Ома для нашей цепи с резистором и лампочкой, рассмотренной выше, и рассчитаем сопротивление резистора, при котором ток от источника питания на 12В ограничится до 0,2. При этом считаем сопротивление лампочки равным 0.

V=I*R => R=V/I => R= 12В / 0,2А => R=60Ом

Итак. Если встроить в цепь с источником питания и лампочкой, сопротивление которой равно 0, резистор номиналом 60 Ом, тогда ток, протекающий по цепи, будет составлять 0,2А.

Микропрогер, знай и помни! Параметр мощности резистора является одним из наиболее важных при построении схем для реальных устройств.

Мощность электрического тока на каком-либо участке цепи равна произведению силы тока, протекающую по этому участку на напряжение на этом участке цепи. P=I*U. Единица измерения 1Вт.

При протекании тока через резистор совершается работа по ограничению электрического тока. При совершении работы выделяется тепло. Резистор рассеивает это тепло в окружающую среду. Но если резистор будет совершать слишком большую работу, выделять слишком много тепла — он перестанет успевать рассеивать вырабатывающееся внутри него тепло, очень сильно нагреется и сгорит. Что произойдет в результате этого казуса, зависит от твоего личного коэффициента удачи.

Характеристика мощности резистора — это максимальная мощность тока, которую он способен выдержать и не перегреться.

Рассчитаем мощность резистора для нашей цепи с лампочкой. Итак. Имеем ток, проходящий по цепи(а значит и через резистор), равный 0,2А. Падение напряжения на резисторе равно 5В (не 12В, не 7В, а именно 5 — те самые 5, которые вольтметр показывает на резисторе). Это значит, что мощность тока через резистор равна P=I*V=0,2А*5В=1Вт. Делаем вывод: резистор для нашей цепи должен иметь максимальную мощность не менее(а лучше более) 1Вт. Иначе он перегреется и выйдет из строя.

Соединение резисторов

Резисторы в цепях электрического тока имеют последовательное и параллельное соединение.

Последовательное соединение резисторов

При последовательном соединении общее сопротивление резисторов является суммой сопротивлений каждого резистора в соединении:

Последовательное соединение резисторов

Параллельное соединение резисторов

При параллельном соединении общее сопротивление резисторов рассчитывается по формуле:

Параллельное соединение резисторов

Остались вопросы? Напишите комментарий. Мы ответим и поможем разобраться =)

Итак, резистор… Базовый элемент построения электрической цепи.

Работа резистора заключается в ограничении тока, протекающего по цепи. НЕ в превращении тока в тепло, а именно в ограничении тока. То есть, без резистора по цепи течет большой ток, встроили резистор – ток уменьшился. В этом заключается его работа, совершая которую данный элемент электрической цепи выделяет тепло.

Пример с лампочкой

Рассмотрим работу резистора на примере лампочки на схеме ниже. Имеем источник питания, лампочку, амперметр, измеряющий ток, проходящий через цепь. И Резистор. Когда резистор в цепи отсутствует, через лампочку по цепи побежит большой ток, например, 0,75А. Лампочка горит ярко. Встроили в цепь резистор — у тока появился труднопреодолимый барьер, протекающий по цепи ток снизился до 0,2А. Лампочка горит менее ярко. Стоит отметить, что яркость, с которой горит лампочка, зависит так же и от напряжения на ней. Чем выше напряжение — тем ярче.

Ограничение тока резистором

Кроме того, на резисторе происходит падение напряжения. Барьер не только задерживает ток, но и «съедает» часть напряжения, приложенного источником питания к цепи. Рассмотрим это падение на рисунке ниже. Имеем источник питания на 12 вольт. На всякий случай амперметр, два вольтметра про запас, лампочку и резистор. Включаем цепь без резистора(слева). Напряжение на лампочке 12 вольт. Подключаем резистор — часть напряжения упала на нем. Вольтметр(снизу на схеме справа) показывает 5В. На лампочку остались остальные 12В-5В=7В. Вольтметр на лампочке показал 7В.

Падение напряжение на резисторе

Разумеется, оба примера являются абстрактными, неточными в плане чисел и рассчитаны на объяснение сути процесса, происходящего в резисторе.

Основная характеристика резистора — сопротивление. Единица измерения сопротивления — Ом (Ohm, Ω). Чем больше сопротивление, тем больший ток он способен ограничить, тем больше тепла он выделяет, тем больше напряжения падает на нем.

Основной закон всего электричества. Связывает между собой Напряжение(V), Силу тока(I) и Сопротивление(R).

V=I*R

Интерпретировать эти символы на человеческий язык можно по-разному. Главное — уметь применить для каждой конкретной цепи. Давайте используем Закон Ома для нашей цепи с резистором и лампочкой, рассмотренной выше, и рассчитаем сопротивление резистора, при котором ток от источника питания на 12В ограничится до 0,2. При этом считаем сопротивление лампочки равным 0.

V=I*R => R=V/I => R= 12В / 0,2А => R=60Ом

Итак. Если встроить в цепь с источником питания и лампочкой, сопротивление которой равно 0, резистор номиналом 60 Ом, тогда ток, протекающий по цепи, будет составлять 0,2А.

Микропрогер, знай и помни! Параметр мощности резистора является одним из наиболее важных при построении схем для реальных устройств.

Мощность электрического тока на каком-либо участке цепи равна произведению силы тока, протекающую по этому участку на напряжение на этом участке цепи. P=I*U. Единица измерения 1Вт.

При протекании тока через резистор совершается работа по ограничению электрического тока. При совершении работы выделяется тепло. Резистор рассеивает это тепло в окружающую среду. Но если резистор будет совершать слишком большую работу, выделять слишком много тепла — он перестанет успевать рассеивать вырабатывающееся внутри него тепло, очень сильно нагреется и сгорит. Что произойдет в результате этого казуса, зависит от твоего личного коэффициента удачи.

Характеристика мощности резистора — это максимальная мощность тока, которую он способен выдержать и не перегреться.

Рассчитаем мощность резистора для нашей цепи с лампочкой. Итак. Имеем ток, проходящий по цепи(а значит и через резистор), равный 0,2А. Падение напряжения на резисторе равно 5В (не 12В, не 7В, а именно 5 — те самые 5, которые вольтметр показывает на резисторе). Это значит, что мощность тока через резистор равна P=I*V=0,2А*5В=1Вт. Делаем вывод: резистор для нашей цепи должен иметь максимальную мощность не менее(а лучше более) 1Вт. Иначе он перегреется и выйдет из строя.

Соединение резисторов

Резисторы в цепях электрического тока имеют последовательное и параллельное соединение.

Последовательное соединение резисторов

При последовательном соединении общее сопротивление резисторов является суммой сопротивлений каждого резистора в соединении:

Последовательное соединение резисторов

Параллельное соединение резисторов

При параллельном соединении общее сопротивление резисторов рассчитывается по формуле:

Параллельное соединение резисторов

Остались вопросы? Напишите комментарий. Мы ответим и поможем разобраться =)

wikiHow работает по принципу вики, а это значит, что многие наши статьи написаны несколькими авторами. При создании этой статьи над ее редактированием и улучшением работали авторы-волонтеры.

Количество источников, использованных в этой статье: 7. Вы найдете их список внизу страницы.

Если вам необходимо найти напряжение на сопротивлении (резисторе), первым делом необходимо определить тип электрической цепи. Для лучшего понимания основных терминов, используемых в физике и электротехнике, начните с первого раздела. Если же вы знакомы с терминологией, пропустите его и перейдите к описанию типа электрической цепи.

Теория электрических цепей от Victron

Рассмотрим пример:

Если у нас есть 12-ти вольтовая батарея, которая подключена к 2400 ваттной нагрузке. Какой ток течет по проводам?

По закону Ома: P=IU; I=P/U; I=2400/12=200 (A)

Большим преимуществом использования мощности в расчетах или измерениях является то, что мощность не зависит от напряжения. Это полезно в системах с несколькими напряжениями. Примером этого может быть система с аккумулятором, сетевым питанием и, возможно, солнечной панелью.

Мощность остается одинаковой для разных напряжений. Например, если вы используете нагрузку переменного тока 2400 Вт через инвертор от батареи 12 В, это также потребует 2400 Вт от батареи (пренебрегая потерями на инверторе).

2.3 Проводимость и сопротивление

Некоторые материалы проводят электричество лучше, чем другие материалы. Материалы с низким сопротивлением хорошо проводят электричество, а материалы с высоким сопротивлением плохо или совсем не проводят электричество.

Металлы имеют низкое сопротивление и хорошо проводят электричество. Эти материалы называются проводниками. По этой причине они используются в электрических кабелях.

Пластик или керамика имеют очень высокое сопротивление, они вообще не проводят электричество. Они называются изоляторами. Вот почему непроводящие материалы, такие как пластик или резина, используются снаружи кабелей. При прикосновении к кабелю вы не получите поражения электрическим током, поскольку электричество не может распространяться через этот материал. Изоляторы также используются для предотвращения короткого замыкания, когда два кабеля касаются друг друга.

 

Каждый материал имеет свое удельное сопротивление. Измеряется в Ω.m обозначается символом ρ (rho).

В таблице справа перечислены различные проводящие материалы, их электропроводность и удельное сопротивление

Как видно из этой таблицы, медь хорошо проводит электричество и имеет низкое сопротивление. Это является причиной, почему электрический кабель сделан из меди. Но, например, титан плохо проводит электричество и поэтому имеет более высокое удельное сопротивление. Титан не очень подходит в качестве электрического проводника. 

Есть еще два фактора, которые определяют сопротивление кабеля. Это длина и толщина проводника (кабеля):

— Тонкий кабель имеет более высокое сопротивление, чем толстый кабель такой же длины.

— Длинный кабель имеет более высокое сопротивление, чем короткий кабель такой же толщины.

Сопротивление длины кабеля можно рассчитать.

Resistance = Rho x Length/Area

R = ρ x L /A

Как видите, есть 3 фактора, которые определяют сопротивление кабеля. А именно:

• Электрическое сопротивление используемого материала.

• Длина кабеля (чем длиннее кабель, тем больше сопротивление).

• Диаметр кабеля (чем тоньше кабель, тем больше сопротивление).

Важно знать сопротивление кабеля. Когда ток проходит через кабель, сопротивление кабеля отвечает за эти два эффекта.

• По длине кабеля будет падение напряжения (потеря).

• Кабели нагреваются.

Если ток увеличивается, эти эффекты будут хуже. Повышенный ток увеличит падение напряжения, и кабель будет больше нагреваться.

Рассчитаем сопротивление кабеля:

Вопрос:

Какое сопротивление кабеля длиной 1,5 метра, 16 мм2?

Дано:

 ρмеди = 1,7 * 108Ω.

L = 1.5м

А = 16 мм2 = 16*10-6 м2

Ответ:

R = ρ x L /A;

R = 1,7 * 108 * 1.5 /(16*10-6 ) = 0.159*10-2 (Ω) = 1,6*10-3  (Ω) = 1,6 (m Ω)

Влияние длины кабеля:

Давайте использовать предыдущий пример и теперь посчитаем для кабеля длиной 5 м

R = ρ x L /A;

R = 1,7 * 108 * 5 /(16*10-6 ) = 0.53*10-2 (Ω) = 5,3*10-3  (Ω) = 5,3 (m Ω)

В результате сопротивление будет равно 5,3 мОм. Если вы сделаете кабель длиннее, сопротивление увеличится.

Влияние толщины кабеля:

Давайте возьмем исходный пример и теперь посчитаем для кабеля сечением 2,5 мм2.

R = ρ x L /A;

R = 1,7 * 108 * 1. 5 /(2,5*10-6 ) = 1,02*10-2 (Ω) = 10,2*10-3  (Ω) = 10,2 (m Ω)

Если сделать кабель тоньше, сопротивление возрастет.

Заключение: 

Как толщина, так и длина кабеля оказывают большое влияние на сопротивление кабеля.

2.4 Ток, сопротивление кабеля и падение напряжения

Как уже понятно, ток, который протекает по электрической цепи для фиксированной нагрузки, отличается для различных напряжений цепи. Чем выше напряжение, тем ниже будет ток.

I = P/U

Ниже приведен обзор величины тока, который протекает в 3 различных цепях, где нагрузка одинакова, но напряжение аккумулятора изменяется.

Кроме того, как уже объяснялось, кабель имеет определенное сопротивление. Кабель является частью электрической цепи и может рассматриваться как резистор.

Когда ток протекает через резистор, резистор нагревается. То же самое происходит в кабеле; когда ток протекает через кабель, кабель нагревается. Энергия теряется в форме тепла. Эти потери называются  потерями на кабеле. Потерянная мощность может быть рассчитана по следующей формуле:

Power = Resistance x Current2

P = R*I2

Другой эффект потерь на кабеле — падение напряжения по всей длине кабеля. Падение напряжения можно рассчитать по следующей формуле:

Voltage = Resistance x Current

U = R*I

Чтобы рассчитать эффект падения напряжения в кабеле, вам нужно знать еще два электрических закона, первый и второй закон Кирхгофа.

1-й Закон Кирхгофа (по току)

Ток, текущий в соединении, должен быть равен току, вытекающему из него

Примером этого является параллельная схема соединения. Напряжение на каждом резисторе одинаково, а сумма тока, протекающего через каждый резистор, равна общему току.

2-й Закон Кирхгофа (по напряжению)

Сумма всех напряжений вокруг любого замкнутого контура в цепи должна равняться нулю

Здесь с точностью до наоборот. В последовательной цепи ток через каждый резистор одинаков, а сумма напряжений на каждом резисторе равна общему напряжению .

Теперь давайте рассмотрим реальный пример инвертора, подключенного к 12-вольтовой батарее, и рассчитаем потери в кабеле. На схеме справа вы видите инвертор мощностью 2400 Вт, подключенный к аккумулятору 12 В с помощью двух  кабелей длиной  1,5 м и сечением 16мм2.

Как и рассчитывали ранее:

R = ρ x L /A;

R = 1,7 * 108 * 1.5 /(16*10-6 ) = 0.159*10-2 (Ω) = 1,6*10-3  (Ω) = 1,6 (m Ω)

I = P/U; I = 2400/12= 200(A)

Падение напряжения:

U = R*I = 1.6*10-3 * 200 = 0.32V;

Так как кабеля два, общие потери напряжения системы равны 0,64V.

Из-за падения напряжения инвертор больше не получает 12 вольт, а 12 — 0,6 = 11,4V. 

Мощность инвертора является постоянной в этой цепи. Таким образом, когда напряжение на инверторе падает, ток увеличивается. Помните, I = P / U.

Батарея теперь будет выдавать больше тока, чтобы компенсировать потери. В этом примере это означает, что ток увеличится до 210 А.

Это делает систему неэффективной, потому что теперь мы потеряли 5% (0,64/12) от общей энергии. Эта потерянная энергия превратилась в тепло.

Важно, чтобы это падение напряжения было как можно ниже. Очевидный способ сделать это — увеличить сечение кабеля или сделать длину кабеля максимально короткой. Но есть кое-что еще, что вы можете сделать, и это увеличить напряжение цепи. Падение напряжения на кабеле варьируется для разных напряжений аккумулятора (системы). Вообще говоря, чем выше напряжение в цепях, тем ниже будет падение напряжения.

Пример:

Если мы посмотрим на ту же нагрузку 2400 Вт, но теперь напряжение цепи составляет 24 В:

— Нагрузка 2400 Вт при 24 В создаст ток 2400/24 ​​= 100 А.

—  Общее падение напряжения составит 2 x 100 x 0,0016 = 0,32 В (1,3%).

А при 48 В ток составляет 50 А. Падение напряжения составляет 0,16 В (0,3%).

Это приводит к следующему вопросу; насколько допустимо падение напряжения?

Мнения несколько различаются, но мы советуем стремиться к падению напряжения не более 2,5%. Для разных напряжений это указано в этой таблице.

Вольтаж Проценты Падение напряжения
12 2,5% 0,3В
24 2,5% 0,6В
48 2,5% 1,2В

Важно понимать, что сопротивление возникает не только в самом кабеле. Дополнительное сопротивление создается любыми предметами на пути, по которому должен протекать ток. Вот список возможных предметов, которые могут добавить к общему сопротивлению:

 — Длина и толщина кабеля.

— Предохранители;

— Шунты:

— Переключатели;

— Кабельные наконечники;

— Соединения.

И особенно следите за:

— Незатянутыми соединениям;

— Грязные или корродированные контакты;

— Плохие кабельные наконечники.

Сопротивление будет добавляться к электрической цепи каждый раз, когда устанавливается соединение, или что-то размещается на пути между батареей и инвертором.

Чтобы дать вам некоторое представление о том, сколько может быть этих сопротивлений:

— Каждое кабельное соединение: 0,06 мОм.

—  500A шунт: 0,10 мОм.

— Предохранитель на 150 А: 0,35 мОм.

— 2 м 35 мм2 кабель: 1,08 мОм.

2.5 Негативные последствия падения напряжения в кабеле

Теперь мы знаем, что нужно сделать, чтобы снизить сопротивление в цепи, чтобы предотвратить падение напряжения. Но каковы негативные последствия, если в системе наблюдается высокое падение напряжения?

Вот список негативных последствий падения напряжения:

— Энергия теряется, и система становится менее эффективна.

— Аккумуляторы будут разряжаться быстрее.

— Ток системы увеличится. Это может привести к перегоранию предохранителей постоянного тока.

—  Высокие токи системы могут привести к преждевременному износу инвертора.

— Падение напряжения во время зарядки приведет к недостаточной зарядке батарей.

—  Инвертор получает более низкое напряжение батареи. Это может вызвать срабатывание сигнализации о низком напряжении.

— Кабели аккумулятора нагреваются. Это может привести к расплавлению изоляции проводов, повреждению кабеля или перегрузу оборудования. В крайних случаях нагрев кабеля может привести к пожару.

— Все устройства, подключенные к системе, имеют более короткий срок службы из-за пульсации постоянного тока.

Это как предотвратить потери напряжения:

— Кабели должны быть как можно короче.

— Используйте кабели с достаточной толщиной.

— Надежно соединяйте (но не слишком сильно, следуйте рекомендациям по крутящему моменту в руководстве).

 — Убедитесь, что все контакты чистые и не подвержены коррозии.

— Используйте качественные кабельные наконечники и обожмите их подходящим инструментом.

— Используйте качественные выключатели батареи.

— Уменьшите количество соединений в кабельной трассе.

— Используйте точку распределения постоянного тока или шины.

— Следуйте законодательству о проводке.

Рекомендуется измерять падение напряжения в системе после завершения электрической установки, содержащей батареи. Помните, что падение напряжения обычно происходит во время сильного тока. Падение напряжения становится больше, когда увеличивается ток. Это тот случай, когда инвертор загружен  максимальной нагрузкой или когда зарядное устройство заряжается при полном токе. 

Вот как можно измерить падение напряжения, например, в системе с инвертором:

—  Загрузите инвертор максимальной мощностью.

—  Измерьте напряжение на отрицательном кабеле между соединением инвертора и полюсом аккумулятора.

— Повторите это для положительного кабеля.

В случае, если батарея и инвертор находятся слишком далеко, или батарея находится в другом помещении или корпусе:

—  Загрузите инвертор максимальной мощностью.

— Измерьте напряжение на клеммах постоянного тока внутри преобразователя.

—  Измерьте напряжение на полюсах батареи.

— Сравните эти показания.

— Разница между двумя показаниями это и есть падение напряжения. 

2.6 Пульсация

Одним из негативных последствий большого падения напряжения в системе является пульсация. Пульсация появляется в системе, где источником питания является батарея (DC), а нагрузка — это устройство переменного тока. Это всегда имеет место в системе с инвертором. Инвертор подключается к аккумуляторам, но он питает нагрузку переменного тока.

Механизм, вызывающий пульсацию, напрямую связан с падением напряжения на кабелях постоянного тока, когда система находится под нагрузкой, а токи аккумулятора высокие. Высокий ток вызывает сильное падение напряжения, которое становится особенно заметным, когда используются тонкие кабели.

Падение напряжения в системе в целом может быть даже больше, особенно если используются свинцово-кислотные батареи, которые слишком малы, слишком старые или повреждены. Падение напряжения будет происходить не только над кабелями, но и внутри самой батареи.

Пульсация связана с тем, что когда инвертор питает большую нагрузку, напряжение постоянного тока системы падает. Но напряжение системы восстанавливается после отключения нагрузки. Этот процесс изображен на рисунке ниже.

1. Измеренное напряжение на преобразователе нормальное. В этом примере оно составляет 12,6 В.

2. При включении большой нагрузки напряжение батареи падает до 11,5 В.

3. Когда нагрузка выключается, напряжение батареи обычно восстанавливается до 12,6 В.

Как создается пульсация?

1. Инвертор преобразует напряжение постоянного тока в напряжение переменного тока.

2. Нагрузка, подключенная к инвертору, создает переменный ток в инверторе.

3. Этот переменный ток вызывает (через инвертор) колеблющийся постоянный ток на батарее.

4. Результатом этого колебания постоянного тока является следующее:

— При пиковом постоянном токе напряжение батареи падает.

— Когда падает постоянный ток, напряжение батареи восстанавливается.

— Когда постоянный ток достигает пика, напряжение батареи снова падает.

— И так далее.

Напряжение постоянного тока будет расти и падать и больше не будет постоянным. Так называемые колебания. Он будет увеличиваться и уменьшаться 100 раз в секунду (100 Гц). Величина колебаний напряжения постоянного тока называется пульсирующим напряжением.

Можно измерить пульсации. Есть два способа:

— Использовать мультиметр. Выберите режим переменного тока на мультиметре. Измерьте через соединения постоянного тока инвертора. Теперь вы измеряете переменную составляющую постоянного напряжения. Это переменное напряжение является пульсирующим напряжением.

—  Используйте VEConfigure, он отслеживает пульсации.

При измерении пульсации помните, что это происходит только тогда, когда система находится под полной нагрузкой. То же самое относится и к падению напряжения. Пульсация может быть обнаружена только тогда, когда инвертор питает  полную нагрузку или когда зарядное устройство заряжается с высоким током.

Небольшая пульсация может существовать без ощутимого воздействия. Однако чрезмерная пульсация может оказать негативное влияние

— Срок службы инвертора будет сокращен.

— Конденсаторы в инверторе будут пытаться максимально сгладить пульсации, и в результате конденсаторы будут стареть быстрее.

— Срок службы остального оборудования постоянного тока в системе также будет сокращен. Они тоже страдают от пульсации.

— Батареи преждевременно стареют, каждая пульсация действует как мини-цикл для батареи. Из-за увеличения циклов батареи срок службы батареи уменьшится.

— Пульсация во время зарядки уменьшит зарядную мощность.

— Инверторы или инверторы / зарядные устройства имеют встроенную сигнализацию о пульсации. Существует два уровня тревоги о пульсации

— Предварительная сигнализация о пульсации: Индикаторы перегрузки и разряда батареи мигают, и через 20 минут устройство выключается.

—  Сигнал о полной пульсации. Индикаторы перегрузки и разряда батареи включены, и устройство отключается.

Вот уровни пульсации тревоги для различных напряжений:

  12V 24V 48V
Предупреждение о пульсации 1,5V 2.25V 3V
Отключение при пульсации 2.5V 3.75V 5V

Пульсация произойдет только при падении напряжения в системе. Чтобы устранить пульсации, вам нужно уменьшить падение напряжения. Это означает, что вам нужно уменьшить сопротивление на пути от батареи к инвертору и обратно к батарее. Для получения дополнительной информации см. Главу 2.5.

Чтобы исправить высокую пульсацию в системе, сделайте следующее: 

— Уменьшите длинные кабели батареи.

— Используйте более толстые кабели.

— Проверьте предохранители, шунты и разъединители батарей на предмет их подключения.

— Проверьте характеристики предохранителей, шунтов и выключателей батареи.

— Проверьте, нет ли ослабленных клемм и слабых кабельных соединений.

— Проверьте наличие грязных или корродированных соединений.

— Проверьте на наличие плохих, старых или слишком маленьких батарей.

— Всегда используйте компоненты хорошего качества.

3. Соединение аккумуляторных батарей.

Измерение сопротивления, в цепи и выходе

Измерение сопротивления, в цепи и выходе

Резистор является основным электронным компонентом. Сопротивляя потоку электронов простым и предсказуемым образом, резистор позволяет дизайнеру легко манипулировать токами и напряжениями, а токи и напряжения — вот что такое схемы.

Рекомендуемый уровень

начинающий

Перед измерением

Сопротивление или просто «значение» резистора определяет, как оно повлияет на схему, к которой он подключен. Вам нужно знать сопротивление вашего резистора — иногда приблизительное значение прекрасно, но иногда вам нужна точность. Значение резистора обычно указывается на самом компоненте, либо в старомодных цветных полосах, либо в печатных цифрах. Но это номинальные значения, а это означает, что фактическое сопротивление может быть на определенный процент выше или ниже указанного значения. Если допуск резистора составляет 10%, например, резистор «1000 Ом» может быть где угодно между 900 и 1100 Ом.

Зачем измерять «» src = «// www.allaboutcircuits.com/uploads/articles/VIR.jpg» />

Другими словами, напряжение, подаваемое в цепь, равно току, протекающему через цепь, умноженному на общее сопротивление схемы. Другим способом выражения такой же

Это означает, что ток, протекающий через цепь, равен напряжению, подаваемому в схему, разделенному на общее сопротивление цепи.

Закон Ома применяется не только к целым схемам, но и к отдельным компонентам. С резистором энергия рассеивается по мере протекания тока через резистивный материал, и эта потеря энергии проявляется в виде падения напряжения, что является разницей между напряжениями на двух выводах резистора. Таким образом, закон Ома обеспечивает существенный подход к измерению значения резистора: если вы знаете падение напряжения на резисторе и ток, протекающий через резистор, вы знаете сопротивление.

Легкий путь

Наиболее распространенным и простым способом измерения сопротивления является цифровой мультиметр или DMM. Это незаменимое устройство знает все о законе Ома и с удовольствием делает для вас работу: когда вы подключаете клеммы резистора к двум зондам, он подает известный ток, измеряет результирующее падение напряжения и вычисляет сопротивление. Проблема в том, что этот подход работает только в том случае, если вы можете вывести резистор из схемы; показание DMM не может быть доверено, если клеммы резистора подключены к другим компонентам. Поэтому, если вам нужно знать значение резистора, который нельзя изолировать от других компонентов, вам придется быть более творческим.

Непростые способы

Независимо от конкретных обстоятельств конкретного измерения сопротивления основная стратегия остается неизменной: определять ток и напряжение, а затем рассчитывать сопротивление. Таким образом, цель определения значения резистора, встроенного в схему, заключается в том, чтобы как-то измерить падение напряжения на этом резисторе и ток, протекающий через него.

Падение напряжения можно измерить простым подключением двух датчиков DMM к двум клеммам резистора (помните, что цепь должна быть включена, чтобы это работало). Однако измерительный ток не так прост. Чтобы измерить ток, DMM должен быть соединен последовательно с током, протекающим через резистор, другими словами, ток, протекающий через резистор, должен поступать в один датчик DMM через измерительную схему DMM и из другого зонда. Это означает, что вам нужно найти удобный способ разбить текущий резистор, а затем подключить два датчика DMM к двум сторонам этой разомкнутой цепи; посмотрите на разъемы, перемычки и легко съемные компоненты как возможные места, чтобы вставить DMM в текущий путь. Тесты на мини-граббер часто очень полезны в этой задаче.

Если вы не можете найти способ использовать DMM для измерения тока, протекающего через резистор, есть еще один более сложный вариант: во-первых, получить другой резистор и измерить его точное значение с помощью DMM. Затем вам нужно найти способ вставить этот резистор в схему, чтобы он был последовательно с сопротивлением, которое вы пытаетесь измерить. Поскольку два резистора последовательно, вы знаете, что тот же ток протекает через оба. Измерьте падение напряжения на новом резисторе, затем используйте закон Ома для расчета тока. Этот же ток протекает через оригинальный резистор, поэтому после измерения падения напряжения на исходном резисторе вы можете использовать закон Ома для расчета его сопротивления.

Другой пример для анализа. OrCAD PSpice. Анализ электрических цепей

Другой пример для анализа

Рассмотрим теперь Т-образную схему с источником постоянного напряжения в 50 В и нагрузочным резистором R4=150 Ом (рис. 1.3). Сопротивление нагрузочного резистора может изменяться в произвольных пределах. Можно представить себе нагрузочный резистор как выходной (то есть подключенный на выход схемы).

Рис. 1.3. Т-образная схема

Как можно найти напряжение и ток на этом резисторе или, согласно обозначениям на рис. 1.3, напряжение V3 и ток I (ток, подходящий от узла 3 к узлу 0)?

Входное сопротивление схемы находится путем сложения R2 и R4 (получим 200 Ом), включения этой цепочки параллельно R3 (200||200=100 Ом) и добавления R1 (сумма будет равна 200 Ом). Таким образом, RBX=200 Ом. Ток источника (входной ток) равен V/RBX=50/200=0,25 А (ток направлен от плюсового полюса источника V).

Падение напряжения на R1 равно IR1=0,25·100=25 В на R3 равно V–VR1=50–25=25 В.

Падение напряжения на R4 определим из выражения для делителя напряжения:

Ток I находится как VR4/R4=18,75/150=0,125 А.

На рис. 1.3 напряжение на R4 обозначим как V3, точнее было бы обозначить это напряжение как V30. Можно выполнить анализ и другими методами, что мы и советуем вам проделать.

После того как у вас будут результаты ручного расчета, рассмотрим, как это делается на PSpice. Создайте файл с именем probe 2.cir со следующими командами:

Spice Analysis of a Tee Circuit

Vs 1 0 50V

R1 1 2 100

R2 2 3 50

R3 2 0 200

R4 3 0 150

.OP

.OPTION NOPAGE

.TF V(3) V

.END

Как обычно, такой файл начинается с заголовка и оканчивается командой . END. В этом файле появилась новая команда: .TF. Она выводит в выходном файле передаточную функцию (transfer function), которая представляет собой отношение выходного напряжения ко входному. В нашем случае выходное напряжение V(3) представляет собой падение напряжения на R4, а входное напряжение есть просто напряжение V источника питания. Вы сами выбираете, какое из напряжений сделать выходным, это может быть напряжение и на каком-либо другом резисторе. Для того чтобы определить передаточную функцию, можно просто взять отношение V(3)/V. В нашем случае оно равно 18,75/50 = 0,375.

Команда .OPTION с опцией NOPAGE предотвращает вывод ненужных заголовков и колонтитулов. В нашем примере применение этой команды не приводит к существенному изменению выходного файла, и в ней нет особой необходимости. Но лучше автоматически включать эту команду во все входные файлы. Она освободит вас от необходимости ручного исключения некоторых лишних строк при редактировании выходного файла.

Запустите моделирование на PSpice с помощью команды RUN и выберите prob2.out. Вспомните, что необходимо избавиться от лишних строк в выходном файле, и распечатайте его копию для дальнейшего изучения. Проверим падение напряжения на R3. Оно обозначено как V(2) в выходном файле. Проверим также падение напряжения на R4, которое обозначено как V(3) на рис. 1.3. Ток источника питания представлен как -2,5Е-1 или -0,25 А. Совпадает это значение с полученным нами при предварительном расчете? Теперь можно посмотреть и дополнительную информацию, полученную с помощью команды .TF. Эта строка всегда содержит имя источника питания. Проверим наши вычисления RBX=200 Ом. То же значение получено и при помощи PSpice.

А чему равно выходное сопротивление? Так как в качестве выходного напряжения в строке .TF введено V(3), то выходное сопротивление представляет собой сопротивление цепи между узлами 3 и 0 при закороченном источнике питания V (именно закороченном, а не просто исключенном). В схеме для вычисления выходного сопротивления резисторы R1 и R3 соединены параллельно, эта цепочка соединена последовательно с R2, а вся полученная комбинация резисторов подсоединена параллельно R4. Проверьте, что сопротивление такого соединения составляет Rвых=65,63 Ом. Во многих случаях желательно сравнить выходное напряжение с входным. Иногда отношение этих напряжений называют коэффициентом усиления по напряжению. В цепях, содержащих один источник питания и пассивные компоненты (например резисторы, как на рис. 1.3), коэффициент усиления не может превышать 1. В нашем случае он составляет 0,375.

Таким образом, мы сравнили результаты расчета и анализа на PSpice простой резистивной цепи. Необходимо отметить, что мы не ставили цели использовать инструмент PSpice для понимания теории цепей. Если вы не знаете, как вычислить общее сопротивление цепи, составленной из резисторов при последовательном и параллельном соединении, то компьютерный анализ вряд ли сможет обучить вас этому. На самом деле, напротив, вы скорее обнаружите, что разобраться в результатах анализа на PSpice легче, имея опыт ручного расчета схем.

Вы, конечно, можете спросить: «А для чего же нам тогда PSpice?» Есть две причины, по которым эта программа может вам пригодиться. Поняв на простых схемах, как работает PSpice, вы сможете применить этот инструмент к значительно более сложным цепям, которые рассчитать вручную далеко не просто. И кроме того, вы сможете разобраться в различных расчетах на PSpice, широко применяемых в настоящее время в профессиональной деятельности.

Запомним, что строка, представляющая источник питания, начинается с V, а строка, представляющая резистор, — с R. Удобно применять обозначения, отражающие структуру исследуемой цепи, например, VS или VIN для источника питания и RS для его внутреннего сопротивления.

Рассмотрим наиболее распространенные методы анализа цепей и применение PSpice для проверки важнейших теорем электротехники.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Что это — падение напряжения

Для человека, который знаком с электрооборудованием на уровне простого пользователя (знает, где и как включить/выключить), многие используемые электриками термины кажутся какой-то бессмыслицей. Например, чего только стоит «падение напряжения» или «сборка схемы». Куда и что падает? Кто разобрал схему на детали? На самом же деле, физический смысл происходящих процессов, скрывающийся за большинством этих слов, вполне доступен для понимания даже со школьными знаниями физики.

Чтобы объяснить, что такое падение напряжения, необходимо вспомнить, какие вообще напряжения бывают в электрической цепи (имеется в виду глобальная классификация). Их всего два вида. Первый – это напряжение источника питания, который подключен к рассматриваемому контуру. Оно может также называться приложенным ко всей цепи. А второй вид – это именно падение напряжения. Может быть рассмотрено как в отношении всего контура, так и любого отдельно взятого элемента.

На практике это выглядит следующим образом. Например, если взять обычную лампу накаливания, вкрутить ее в патрон, а провода от него подключить в домашнюю сетевую розетку, то приложенное к цепи (источник питания – проводники – нагрузка) напряжение составит 220 Вольт. Но стоит нам с помощью вольтметра замерять его значение на лампе, как станет очевидно, что оно немного меньше, чем 220. Так произошло потому, что возникло падение напряжения на электрическом сопротивлении, которым обладает лампа.

Пожалуй, нет человека, который не слышал бы о законе Ома. В общем случае формулировка его выглядит так:

I = U / R,

где R – активное сопротивление цепи или ее элемента, измеряется в Омах; U – электрическое напряжение, в Вольтах; и, наконец, I – ток в Амперах. Как видно, все три величины непосредственно связаны между собой. Поэтому, зная любые две, можно довольно просто вычислить третью. Конечно, в каждом конкретном случае придется учесть род тока (переменный или постоянный) и некоторые другие уточняющие характеристики, но основа – вышеуказанная формула.

Электрическая энергия – это, фактически, движение по проводнику отрицательно заряженных частиц (электронов). В нашем примере спираль лампы обладает высоким сопротивлением, то есть замедляет перемещающиеся электроны. Благодаря этому возникает видимое свечение, но общая энергия потока частиц снижается. Как видно из формулы, с уменьшением тока уменьшается и напряжение. Именно поэтому результаты замеров у розетки и на лампе различаются. Эта разница и является падением напряжения. Данная величина всегда учитывается, чтобы предотвратить слишком большое снижение на элементах в конце схемы.

Падение напряжения на резисторе зависит от его внутреннего сопротивления и силы протекающего по нему тока. Также косвенное влияние оказывают температура и характеристики тока. Если в рассматриваемую цепь включить амперметр, то падение можно определить умножением значения тока на сопротивление лампы.

Но далеко не всегда удается вот так просто с помощью простейшей формулы и измерительного прибора выполнить расчет падения напряжения. В случае параллельно подключенных сопротивлений нахождение величины усложняется. На переменном токе приходится дополнительно учитывать реактивную составляющую.

Рассмотрим пример с двумя параллельно включенными резисторами R1 и R2. Известно сопротивление провода R3 и источника питания R0. Также дано значение ЭДС – E.

Приводим параллельные ветки к одному числу. Для этой ситуации применяется формула:

R = (R1*R2) / (R1+R2)

Определяем сопротивление всей цепи через сумму R4 = R+R3.

Рассчитываем ток:

I = E / (R4+r)

Остается узнать значение падение напряжения на выбраном элементе:

U = I * R5

Здесь множитель «R5» может быть любым R — от 1 до 4, в зависимости от того, какой именно элемент схемы нужно рассчитать.

Как рассчитать ток, протекающий через резистор? – Restaurantnorman.com

Как рассчитать ток, протекающий через резистор?

В соответствии с законом Ома падение потенциала V на резисторе при протекании через него тока рассчитывается по уравнению V=IR, где I — сила тока в амперах (А), а R — сопротивление в омах (Ом).

Как найти ампер по напряжению и сопротивлению?

Закон и сила Ома

  1. Чтобы найти напряжение, (В) [В = I x R] В (вольты) = I (амперы) x R (Ом)
  2. Чтобы найти ток, ( I ) [ I = V ÷ R ] I (амперы) = V (вольты) ÷ R (Ом)
  3. Чтобы найти сопротивление, ( R ) [ R = V ÷ I ] R (Ом) = V (вольт) ÷ I (ампер)
  4. Чтобы найти мощность (P) [ P = V x I ] P (ватты) = V (вольты) x I (амперы)

Как проверить напряжение на резисторе с помощью мультиметра?

Как измерить напряжение мультиметром

  1. Измерьте напряжение, подаваемое аккумуляторной батареей.Далее измерьте напряжение на резисторе.
  2. Измерьте напряжение на резисторе.
  3. Измерьте напряжение на светодиоде.
  4. Напряжение, подаваемое аккумулятором, падает на резистор и светодиод.

Почему на резисторе нет падения напряжения?

Нет, страница правильная. Падение напряжения на резисторе равно току через резистор, умноженному на сопротивление. Ток равен нулю, поэтому и падение напряжения равно нулю, и на выходе присутствует Vs.

Падение напряжения на нагрузке?

Падение напряжения на электрической нагрузке пропорционально мощности, доступной для преобразования в этой нагрузке в другую полезную форму энергии.

Каково падение напряжения на резисторе 10 Ом?

Падение напряжения на сопротивлении 10 Ом -> Vr1 = 10 * i1 = 10 × 0,227 вольт. …

Указывает ли нулевое падение напряжения на открытый путь?

Когда мы подключаем сопротивление или нагрузку к его клеммам, напряжение вызывает ток, обратно пропорциональный значению сопротивления. Разомкнутая цепь — это просто сопротивление, значение которого очень-очень велико (теоретически бесконечно), поэтому ток через нее (на открытом воздухе) равен нулю.

Почему напряжение падает до нуля?

Кинетическая энергия электронов преобразуется в световую и тепловую энергию, замедляя электроны. Так почему же напряжение полностью падает на резисторе? Если бы сопротивление было небольшим, разве электронам не нужно было бы затратить лишь небольшую работу и, следовательно, немного замедлиться?

Что происходит с напряжением после резистора?

ПОНИМАНИЕ И РАСЧЕТ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫХ ЦЕПЕЙ ОСНОВНЫЕ ПРАВИЛА Напряжение, подаваемое на последовательную цепь, равно сумме отдельных падений напряжения.Падение напряжения на резисторе в последовательной цепи прямо пропорционально размеру резистора. Если цепь разорвется в какой-либо точке, ток не будет течь.

Насколько падает напряжение на резисторе?

Это означает, что падение напряжения на каждом из них равно общему напряжению цепи, деленному на количество резисторов в цепи, или 24 В/3 = 8 В.

Как измерить ток осциллографом

Хотя измерение тока с помощью цифрового мультиметра не является чем-то необычным, измерение тока, который изменяется во времени, требует использования осциллографа.Большинство осциллографов напрямую измеряют только напряжение, а не ток, однако вы можете измерить ток с помощью осциллографа одним из двух способов.

  1. Измерьте падение напряжения на шунтирующем резисторе: Некоторые конструкции блоков питания могут иметь встроенные шунтирующие резисторы для обеспечения обратной связи. Один из методов заключается в измерении дифференциального падения напряжения на таком резисторе. Обычно это маломощные резисторы, часто менее 1 Ом.
  2. Измерение тока с помощью токового пробника:  При использовании в сочетании с функциями измерения напряжения осциллографа токовые пробники позволяют выполнять множество важных измерений мощности, таких как мгновенная мощность, средняя мощность и фаза.

Чтобы ваши текущие измерения были максимально точными, необходимо выбрать и правильно применить наиболее подходящий метод. Каждый из двух вышеперечисленных методов имеет свои преимущества и недостатки, которые мы рассмотрим ниже.

Как измерить ток как падение напряжения на шунтирующем резисторе

Если в источник питания постоянного тока встроен токоизмерительный резистор («шунтирующий» резистор), это наиболее удобный подход.

Измерение падения напряжения на чувствительном резисторе с помощью активного дифференциального пробника даст хорошие результаты, при условии, что синфазный сигнал находится в пределах указанного рабочего диапазона пробника, а падение напряжения достаточно велико .

Однако использование дифференциального пробника для сигналов низкого уровня требует некоторого внимания к уменьшению шума в измерительной системе.

  • Используйте наименьшее возможное затухание пробника и ограничьте полосу пропускания пробника или осциллографа, чтобы уменьшить шум измерительной системы.
  • Также имейте в виду, что емкость и сопротивление щупа будут параллельны измерительному резистору, и хотя они предназначены для минимизации воздействия на тестируемое устройство, вы должны знать, что они существуют.

Особенности конструкции при измерении тока с помощью шунтирующего резистора

Установка чувствительного резистора последовательно с нагрузкой требует тщательного проектирования. По мере увеличения значения сопротивления падение напряжения на ампер увеличивается в соответствии с законом Ома, что улучшает качество измерения тока. Однако рассеиваемая мощность в резисторе увеличивается пропорционально квадрату тока, и необходимо учитывать дополнительное падение напряжения. Кроме того, резисторы добавляют в схему индуктивное сопротивление.

И не забывайте, что входная емкость дифференциального пробника появляется параллельно измерительному резистору, образуя RC-фильтр.

Если вы добавляете в цепь измерительный резистор, постарайтесь добавить его как можно ближе к земле , чтобы свести к минимуму синфазные сигналы на резисторе, которые измерительная система должна отклонять. И, в отличие от высокопроизводительных токовых пробников, характеристика подавления синфазных сигналов при измерении дифференциального напряжения имеет тенденцию падать с повышением частоты, снижая точность измерений высокочастотных токов с помощью чувствительных резисторов.

Как измерить ток с помощью токового пробника

Прохождение тока через проводник приводит к тому, что вокруг проводника формируется поле электромагнитного потока. Датчики тока предназначены для определения силы этого поля и преобразования его в соответствующее напряжение для измерения с помощью осциллографа.

Позволяет просматривать и анализировать текущие формы сигналов с помощью осциллографа. При использовании в сочетании с возможностями измерения напряжения осциллографа токовые пробники также позволяют выполнять широкий спектр измерений мощности.В зависимости от математических возможностей осциллографа, эти измерения могут включать мгновенную мощность, действительную мощность, полную мощность и фазу.

Существует два основных типа токовых пробников для осциллографов:

  • Датчики переменного тока
  • Датчики переменного/постоянного тока.

Принцип действия трансформатора

Оба типа используют принцип действия трансформатора для измерения переменного тока (AC) в проводнике.

Для действия трансформатора по проводнику должен протекать переменный ток.Этот переменный ток вызывает создание и разрушение поля потока в соответствии с амплитудой и направлением тока. Когда чувствительная катушка помещается в это магнитное поле, изменяющееся магнитное поле индуцирует пропорциональное напряжение на катушке за счет простого действия трансформатора. Затем этот сигнал напряжения, связанный с током, обрабатывается и может отображаться на осциллографе в виде масштабированного по току сигнала.

Типы токовых пробников

Простейшие пробники переменного тока представляют собой пассивные устройства, представляющие собой просто катушку, намотанную в соответствии с точными спецификациями на магнитный сердечник, например из ферритового материала. Некоторые из них представляют собой сплошные тороиды и требуют, чтобы пользователь проложил проводник через сердечник. В токоизмерительных пробниках с разъемным сердечником используется точно спроектированная механическая система, которая позволяет открывать сердечник и зажимать его вокруг проводника без разрыва тестируемой цепи. Токовые пробники с разъемным сердечником обладают высокой чувствительностью и работают без питания, но они механически жесткие и обычно имеют небольшую апертуру, что может ограничивать их универсальность.

Пробники переменного тока

, основанные на технологии катушки Роговского, являются альтернативой токоизмерительным пробникам со сплошным и разъемным сердечником.Катушка Роговского использует воздушный сердечник и является механически гибкой, что позволяет открывать катушку и наматывать ее на провод или вывод компонента. А поскольку сердечник не является магнитным материалом, катушки Роговского не насыщаются магнитным полем при высоких уровнях тока, даже в тысячи ампер. Однако они, как правило, имеют более низкую чувствительность, чем датчики с разъемным сердечником, и им требуются активные формирователи сигналов для интеграции сигнала с катушки и, следовательно, требуется источник питания.

Для многих приложений преобразования энергии пробник переменного/постоянного тока с разъемным сердечником является наиболее универсальным, точным и простым в использовании решением.Датчики переменного/постоянного тока используют трансформатор для измерения переменного тока и устройство на эффекте Холла для измерения постоянного тока. Поскольку они включают в себя активную электронику для поддержки датчика Холла, датчики переменного/постоянного тока требуют для работы источник питания. Этот источник питания может быть отдельным источником питания или может быть интегрирован в некоторые осциллографы.

Как найти падение напряжения на резисторе? – М.В.Организинг

Как найти падение напряжения на резисторе?

Теперь, когда мы знаем силу тока в цепи (помните, что сила тока не меняется в последовательной цепи), мы можем рассчитать падение напряжения на каждом резисторе, используя закон Ома (V = I x R).

При измерении падения напряжения на резисторе Вольтметр должен быть подключен?

Как следует из названия, «вольтметр» — это прибор, используемый для измерения напряжения (В), т. е. разности потенциалов между любыми двумя точками в цепи. Для измерения напряжения (разности потенциалов) вольтметр должен быть подключен параллельно компоненту, напряжение которого вы хотите измерить.

Какой прибор измеряет падение напряжения на резисторе, чтобы определить значение его сопротивления?

Амперметр представляет собой чувствительный измеритель тока с небольшим параллельным резистором.Идеальный вольтметр будет иметь бесконечное полное сопротивление, так что он не будет потреблять ток из тестируемой цепи. Идеальный амперметр будет иметь нулевое сопротивление, чтобы не вносить дополнительного падения напряжения в цепь.

Как измеряется напряжение на резисторе на печатной плате?

Если вы хотите измерить напряжение на элементе цепи, таком как резистор, вы помещаете вольтметр параллельно резистору. Вольтметр показан на принципиальной схеме как V в круге и действует как еще один резистор.

Как проверить напряжение на печатной плате?

Как использовать мультиметр на печатной плате

  1. Подключите щупы мультиметра к мультиметру, соблюдая правильную полярность.
  2. Выберите функцию мультиметра для измерения напряжения или сопротивления, повернув функциональную ручку или выбрав функциональную кнопку.
  3. Отключите электрическое устройство, частью которого является печатная плата.

Как узнать, неисправен ли резистор?

Если вы хотите узнать, исправен резистор или нет, вы можете попробовать использовать разные стороны щупа для измерения сопротивления дважды.Другими словами, если результат показывает, что значение больше значения сопротивления в два раза, значит, резистор неисправен. Потребуется мультиметр.

Что происходит, когда перегорает резистор?

Когда резистор выходит из строя, ток обычно протекает через сгоревший резистор без какого-либо сопротивления и, таким образом, проходит бесконтрольно. Другие компоненты в цепи могут быть повреждены из-за протекания избыточного тока./span>

Как узнать, исправен ли мой SMD-резистор?

Черный щуп подключается к клемме «СОМ» на мультиметре, а красный щуп подключается к клемме, отмеченной символом сопротивления в омах.Поверните циферблат мультиметра на настройку сопротивления. Выключите цепь, содержащую резистор, который вы хотите измерить./span>

Как проверить резистор мультиметром?

Выберите случайный резистор и установите мультиметр на значение 20 кОм. Затем прижмите щупы к ножкам резистора с таким же усилием, с каким вы нажимаете клавишу на клавиатуре. Измеритель будет считывать одну из трех вещей: 0,00, 1 или фактическое значение резистора.

Можно ли проверить резистор в цепи?

Наиболее распространенным и простым способом измерения сопротивления является цифровой мультиметр или цифровой мультиметр.Проблема в том, что этот подход работает только в том случае, если вы можете убрать резистор из цепи; показаниям цифрового мультиметра нельзя доверять, если клеммы резистора подключены к другим компонентам.

Как проверить резистор аналоговым мультиметром?

Как измерить сопротивление аналоговым мультиметром

  1. Шаг 1. Отключите питание цепи или оборудования.
  2. Шаг 2. Включите аналоговый мультиметр.
  3. Шаг 3. Установите мультиметр на измерение в омах.
  4. Шаг 4. Вставьте свинцовые зонды или зажимы.
  5. Шаг 5. Проверьте аналоговый мультиметр.
  6. Шаг 6. Проверьте сопротивление в цепи или проводе.

Как проверить напряжение мультиметром?

Как измерить переменное напряжение

  1. Поверните ручку управления на ṽ. Некоторые цифровые мультиметры (DMM) также включают m ṽ .
  2. Сначала вставьте черный провод в разъем COM.
  3. Затем вставьте красный провод в гнездо VΩ.
  4. Подсоедините измерительные провода к цепи: сначала черный провод, затем красный.
  5. Считайте результат измерения на дисплее.

Как рассчитать напряжение?

Закон и сила Ома

  1. Чтобы найти напряжение, (В) [В = I x R] В (вольты) = I (амперы) x R (Ом)
  2. Чтобы найти ток, ( I ) [ I = V ÷ R ] I (амперы) = V (вольты) ÷ R (Ом)
  3. Чтобы найти сопротивление, ( R ) [ R = V ÷ I ] R (Ом) = V (вольт) ÷ I (ампер)
  4. Чтобы найти мощность (P) [ P = V x I ] P (ватты) = V (вольты) x I (амперы)

Как преобразовать вольты в амперы?

Как перевести вольты в амперы? Формула для преобразования вольт в ампер при фиксированной мощности: амперы = ватты / вольты. 2] = sqrt [90 000 + 63 156,7] = sqrt [153 156] = 391,35 Ом. Наконец, рассчитайте мощность в ваттах, используя формулу P (ватты) = V x I. Продолжая: P (ватты) = 120 x 0,30 = 36 ватт/диапазон >

Что такое единица сопротивления в системе СИ?

Ом

Что такое удельное сопротивление?

Удельное сопротивление определяется как сопротивление, оказываемое на единицу длины и единицы площади поперечного сечения при приложении известной величины напряжения.

Как иначе называется удельное сопротивление?

Удельное сопротивление может означать: Удельное электрическое сопротивление (также известное как удельное электрическое сопротивление) Удельное сопротивление дыхательных путей (исходная/функциональная остаточная емкость (FRC)

Как определить сопротивление провода?

Установите мультиметр на самый высокий доступный диапазон сопротивления.Функция сопротивления обычно обозначается символом единицы сопротивления: греческой буквой омега (Ом) или иногда словом «Ом». Соедините два измерительных щупа вашего измерителя вместе. Когда вы это сделаете, измеритель должен зарегистрировать сопротивление 0 Ом.

В чем разница между сопротивлением и удельным сопротивлением?

Сопротивление между двумя концами провода представляет собой отношение разности потенциалов двух точек к току, протекающему через проводник. Удельное сопротивление или удельное сопротивление материала определяется как сопротивление единицы длины и единицы поперечного сечения этого материала.

Какие есть 5 типов резисторов?

Этот резистор имеет две клеммы, которые в основном используются для подключения других компонентов в цепи. Типы фиксированных резисторов: поверхностный, толстопленочный, тонкопленочный, проволочный, металлооксидный и металлопленочный резистор./span>

Расчет падения напряжения

Связанные ресурсы: контрольно-измерительные приборы

Расчет падения напряжения

 

Падение напряжения определяется как уменьшение подаваемой энергии источника напряжения по мере того, как электрический ток проходит через пассивные элементы (элементы, не питающие напряжение) электрической цепи. Падение напряжения на внутренних сопротивлениях источника, на проводниках, на контактах и ​​на разъемах нежелательно; подведенная энергия теряется (рассеивается). Желательны падения напряжения на нагрузках и других активных элементах цепи; подведенная энергия совершает полезную работу. Напомним, что напряжение представляет собой энергию на единицу заряда. Например, электрический обогреватель может иметь сопротивление десять Ом, а провода, питающие его, могут иметь сопротивление 0,2 Ом, что составляет около 2% от общего сопротивления цепи.Это означает, что примерно 2% подаваемого напряжения теряется в самом проводе. Чрезмерное падение напряжения может привести к неудовлетворительной работе и повреждению электрического и электронного оборудования.

 

Национальные и местные электротехнические нормы и правила могут устанавливать нормы максимально допустимого падения напряжения в электропроводке, чтобы обеспечить эффективность распределения и правильную работу электрооборудования. Максимально допустимое падение напряжения варьируется в зависимости от страны.В электронном дизайне и передаче энергии используются различные методы для компенсации влияния падения напряжения в длинных цепях или там, где необходимо точно поддерживать уровни напряжения. Самый простой способ уменьшить падение напряжения — увеличить диаметр проводника между источником и нагрузкой, что снижает общее сопротивление. Более сложные методы используют активные элементы для компенсации нежелательного падения напряжения.

Падение напряжения в цепях переменного тока: импеданс

В цепях переменного тока противодействие протеканию тока возникает из-за сопротивления (так же, как и в цепях постоянного тока).Цепи переменного тока также представляют собой второй вид противодействия протеканию тока: реактивное сопротивление. Это «суммарное» сопротивление (сопротивление «плюс» реактивное сопротивление) называется импедансом. Полное сопротивление в цепи переменного тока зависит от расстояния и размеров элементов и проводников, частоты переменного тока и магнитной проницаемости элементов, проводников и их окружения.

Падение напряжения в цепи переменного тока является произведением тока и импеданса (Z) цепи.Электрический импеданс, как и сопротивление, выражается в омах. Электрический импеданс представляет собой векторную сумму электрического сопротивления, емкостного реактивного сопротивления и индуктивного сопротивления. Он выражается формулой E=IZ, аналогичной закону Ома для цепей постоянного тока.

Падение напряжения в проводке здания

Большинство цепей в доме не имеют достаточного тока или длины, чтобы вызвать высокое падение напряжения. В случае очень длинных цепей, например, при соединении дома с отдельным зданием на том же участке, может потребоваться увеличить размер проводников сверх минимального требования для номинального тока цепи.Цепи с большой нагрузкой также могут потребовать увеличения размера кабеля, чтобы соответствовать требованиям по падению напряжения в правилах электропроводки.

Нормы и правила электропроводки устанавливают верхний предел допустимого падения напряжения в ответвленной цепи. В Соединенных Штатах Национальный электротехнический кодекс (NEC) рекомендует не более 5% падения напряжения на выходе. Канадские электротехнические нормы требуют не более 5% перепада между входом в сервис и точкой использования. Правила Великобритании ограничивают падение напряжения до 4% от напряжения питания.

Расчет падения напряжения

В ситуациях, когда проводники цепи проходят на большие расстояния, рассчитывается падение напряжения. Если падение напряжения слишком велико, проводник цепи должен быть увеличен, чтобы поддерживать ток между точками. Расчеты для однофазной цепи и трехфазной цепи немного отличаются.

Расчет падения напряжения в одной фазе:

ВД = [2 х Д х П х В ]/1000
VD% = [VD/напряжение источника] x 100

Расчет трехфазного падения напряжения:

VD = [( 2 x L x R x I)/1000] x .866
VD% = [VD/напряжение источника] x 100

Где:

VD = Падение напряжения (температура проводника 75°C) в вольтах

VD% = падение напряжения в процентах (VD ÷ напряжение источника x 100). Именно это значение обычно называют «падением напряжения» и оно указывается в NEC 215.2(A)(4) и во всем NEC.

L = длина фидера цепи в одну сторону (в футах)

R = коэффициент сопротивления согласно NEC, глава 9, таблица 8, в Ом/кфут

I = ток нагрузки (в амперах)

Напряжение источника = Напряжение ответвленной цепи в источнике питания.Обычно напряжение источника составляет 120, 208, 240, 277 или 480 В.

Как найти напряжение на последовательном резисторе? – Heyiamindians.com

Как найти напряжение на последовательном резисторе?

Закон Ома гласит, что V=I*R, где V — напряжение, I — ток, а R — сопротивление. В последовательной цепи падение напряжения на каждом резисторе будет прямо пропорционально размеру резистора. В параллельной цепи падение напряжения на каждом резисторе будет таким же, как и на источнике питания.

Как рассчитать напряжение на резисторе?

Вы берете основную формулу E = I x R, решаете для R -> R = E / I. Другими словами, берете требуемое падение напряжения (в вольтах) и делите на ток (в амперах) в резисторе и определить сопротивление (R) в омах.

Что происходит с напряжением на каждом резисторе, когда резисторы соединены последовательно?

Один и тот же ток протекает через каждую часть последовательной цепи. Напряжение, подаваемое на последовательную цепь, равно сумме отдельных падений напряжения.Падение напряжения на резисторе в последовательной цепи прямо пропорционально размеру резистора.

Какое максимальное напряжение на резисторе?

Максимальное рабочее напряжение — это максимальное напряжение, которое резистор может постоянно выдерживать без образования дуги. Максимальное рабочее напряжение часто выражается как «Vrms». мощность через деталь составит 562,5 Вт. Это намного превышает номинальную мощность детали.

Одинаково ли напряжение на последовательных резисторах?

Резисторы, соединенные последовательно. Резюме. Резисторы, соединенные последовательно, пропускают один и тот же ток, но падение напряжения на них не одинаково, так как их отдельные значения сопротивления создают разные падения напряжения на каждом резисторе, что определяется законом Ома (V = I*R).

Какова формула напряжения в последовательной цепи?

В уроке 3 закон Ома (ΔV = I • R) был представлен как уравнение, связывающее падение напряжения на резисторе с сопротивлением резистора и током на резисторе. Уравнение закона Ома можно использовать для любого отдельного резистора в последовательной цепи.

Почему падает напряжение на резисторе?

Когда электроны проходят через сопротивление, они теряют энергию при взаимодействии с электронами в проводящем материале.Когда энергия передается материалу, он получает тепловую энергию, поэтому его температура повышается. Движущиеся электроны теряют потенциальную энергию и, следовательно, происходит падение напряжения.

Почему меняется напряжение в последовательной цепи?

Когда ток проходит через каждый резистор в последовательной цепи, он создает разность потенциалов на каждом отдельном сопротивлении. Чем больше значение сопротивления, тем выше падение напряжения на этом резисторе.

Как найти максимальное напряжение на резисторе?

Вы уже рассчитали общее сопротивление RT, поэтому можете сразу рассчитать максимальное напряжение на сети резисторов, используя V=I∗1RT.

Как найти максимальное значение резистора?

Возьмите номинальное значение и умножьте его на 1 + ваш допуск, который равен (1+0,1). Затем возьмите номинальное значение и умножьте его на 1 – допуск, или (1-0,1). Максимально возможное значение 517 К.

Различно ли напряжение на каждом из резисторов для каждого резистора?

В последовательной цепи ток на каждом резисторе одинаков. Падение напряжения (I•R) будет одинаковым для каждого резистора, поскольку ток при и сопротивление каждого резистора одинаковы.Таким образом, разность электрических потенциалов на любой из лампочек будет такой же, как и на любой другой лампочке.

Как рассчитать количество резисторов в серии?

Обсуждение для (e) 1 Сопротивления серии добавить: Rs = R1 + R2 + R3 +…. 2 Один и тот же ток протекает через каждый резистор последовательно. 3 Отдельные последовательно соединенные резисторы не получают общее напряжение источника, а делят его.

Как рассчитать падение напряжения на резисторах?

Падение напряжения на резисторе такое же, как напряжение источника постоянного тока. Это следует из закона Кирхгофа о напряжении, который гласит, что все напряжения в данной цепи «контур» должны в сумме равняться нулю.

Всегда ли напряжение резистора одинаково?

Ток всегда одинаков в любой точке цепи. При расчете напряжения не имеет значения, где находится резистор на цепи. Вы можете взять резисторы и переместить их, и у вас все равно будет одинаковое напряжение на каждом из них. Мы будем использовать пример схемы с тремя последовательно соединенными резисторами: R 1, R 2 и R 3.

Как резисторы соединяются последовательно и параллельно?

Три резистора, соединенные последовательно с батареей (слева) и эквивалентное одиночное или последовательное сопротивление (справа). Чтобы убедиться в том, что последовательно включенные сопротивления действительно складываются, давайте рассмотрим потери электроэнергии, называемые падением напряжения, в каждом резисторе на рис. 2.