Как повысить напряжение постоянного и переменного тока?
В быту и на производстве широко используются электрические и электронные приборы различного назначения. Необходимое условие их функционирования — подключение к электрической сети или иному источнику электрической энергии. Из соображений упрощения создания и последующей эксплуатации сети или источника целесообразно, чтобы выходное напряжение имело определенное значение. Например 220 В бытовой сети переменного тока и 12 В автомобильной сети постоянного тока.
На практике применяются сети как постоянного, так и переменного тока. Например, бытовая 220-вольтовая сеть функционирует на переменном токе, а бортовая автомобильная сеть использует постоянный ток. В зависимости от разновидности сети повышение напряжения до нужного значения решается в них по-разному.
При обращении к современной микроэлектронной элементной базе реализующие эти функции устройства при солидной выходной мощности обладают очень хорошими массогабаритными показателями. Для иллюстрации этого положения на рисунке 1 показан пример платы со снятым корпусом повышающего преобразователя постоянного тока.
Рис. Повышающий преобразователь постоянного тока бестрансформаторного типа
В этой статье мы рассмотрим, как повысить напряжение постоянного и переменного тока и как это делать правильно.
Разновидности трансформаторов
Рис. Схемы трансформатора и автотрансформатора
Классический трансформатор содержит две обмотки: первичную или входную с числом витков W1, а также вторичную или выходную с числом витков W2. Для трансформатора действует правило Uвыхода = K×Uвхода, где K = W2/W1 – коэффициент трансформации. Таким образом, в повышающем трансформаторе количество витков вторичной обмотки превышает таковое у первичной.
Повышающий авторансформатор содержит единственную обмотку с W2 витками. Сеть подключается на часть W1 ее витков. Повышение U происходит за счет того, что магнитное поле, создаваемое при протекании тока через входную часть общей обмотки, наводит ток уже во всей обмотке W2. Расчетная формула автотрансформатора аналогична обычному: Uвыхода = K×Uвхода, где K = W2/W1 – коэффициент трансформации.
Особенности трансформаторов
Эффективность функционирования трансформаторов наращивают применением сердечника из электротехнической стали. Этот компонент
- увеличивает КПД устройства за счет уменьшения рассеяния магнитного поля в окружающем пространстве;
- выполняет функцию несущей силовой основы для обмоток.
Неизбежные потери на вихревые тока уменьшают тем, что сердечник представляет собой наборный пакет из тонких профилированных изолированных пластин.
При прочих равных условиях целесообразно использовать трансформатор. Это связано с тем, что не пропускает постоянный ток, т. обеспечивает гальваническую развязку сети от приемника, позволяя добиться большей электробезопасности.
В отличие от компьютерных розеток, называемых RJ45, в различных странах при устройстве бытовых сетей электроснабжения устанавливают различные типа розеток. Известны, например, розетки, немецкого, французского, английского и иных стандартов или стилей. Поэтому на трансформатор малой мощности целесообразно возложить функции адаптера, который за счет разных типов вилок и гнезд обеспечивает механическое согласование сети и нагрузки. Пример такого устройства изображен на рисунке 3.
Рис. Пример обратимого маломощного трансформатора с возможностью согласования типов розеток
Лабораторные автотрансформаторы ЛАТР
ЛАТР востребованы не только в лабораториях. Они массово применяются в гаражах, на садовых участках и других местах, где из-за перегрузки и износа линии напряжение в розетке оказывается ниже минимально допустимого.
При колебаниях сетевого напряжения вместо обычного ЛАТР целесообразно использовать стабилизатор, куда он входит в виде одного из блоков.
Рис. Внешний вид одного из вариантов ЛАТР
Общий принцип увеличения постоянного напряжения в произвольное число раз
Трансформаторный способ увеличения напряжения не может применяться в сетях постоянного тока. Поэтому при необходимости решения этой задачи используют более сложные устройства, в основу функционирования которых положена следующая схема: постоянный входной ток используется для питания генератора, с выхода которого снимают переменный сигнал. Переменное напряжение увеличивают тем или иным образом, после чего выпрямляют и сглаживают для получения более высокого постоянного.
Рисунок 5. Обобщенная структурная схема повышающего преобразователя
Отдельные разновидности схем отличаются между собой:
- формой сигнала, снимаемого с выхода генератора (синусоидальное или близкое к нему, пилообразное, импульсное и т.д.);
- принципом увеличения генерируемого напряжения (трансформатор, умножитель);
- типом выпрямления и сглаживания напряжения перед подачей его на выход устройства.
В продаже доступны микроэлектронная элементная база, которая позволяет собирать преобразователи данной разновидности при наличии даже начальных навыков радиомонтажника.
Умножители
Умножители применяют в тех случаях, когда из переменного входного напряжения нужно получить постоянное, которое в кратное количество раз превышает входное.
Рис. Принципиальная схема умножителя
Коэффициент умножения можно нарастить увеличением количества каскадов.
Рис. Еще пример: умножитель в 6 и 8 разРис. Учетверитель напряжения
Общее для таких схем:
- мостовой принцип реализации для увеличения общего КПД устройства;
- использование конденсаторов для накапливания заряда;
- применение диодов как элемента выпрямления.
Техника безопасности
При сборке и использовании повышающих устройств вне зависимости от их разновидности необходимо соблюдать базовые положения правил техники безопасности. Главные из них:
- ни при каких условиях нельзя касаться незащищенными частями тела токоведущих элементов схем;
- запрещается даже кратковременное превышение максимальной нагрузки;
- устройства в обычном офисном исполнении нельзя эксплуатировать во влажных помещениях;
- оборудование следует защищать от попадания брызг воды.
Заключение
Приведем несколько областей использования устройств для увеличения напряжения.
Для переменного тока наиболее распространено использование повышающих трансформаторов для подключения различной европейской электронной и электротехнической техники к бытовой 110-вольтовой сети в США.
Примеры из области постоянного напряжения:
- мощность широко распространенных USB-зарядников достаточна для питания СД-ленты, но последние требуют для работы напряжения 12 В; для такой выгодно ситуации применение повышающего преобразователя;
- на 3,3-вольтовых литиевых аккумуляторах можно собрать power bank для мобильных телефонов;
- регулируемые устройства хорошо востребованы при выполнении настроек автомобильных генераторов.
Автомобильный аккумулятор с подключенным к нему повышающим преобразователем может эффективно питать за городом такие 220-вольтовые устройства как телевизор, магнитофон, дрель.
Устройства для увеличения постоянного и переменного напряжения имеют обширную область применения, серьезно отличаясь друг от друга схемотехнически.
Выбор конкретной реализации зависит от ряда факторов, основные среди которых:
- соотношение входного и выходного напряжения;
- мощность питаемой нагрузки
- уровень жесткости требований электробезопасности.
На практике можно воспользоваться как покупными, так и самодельными устройствами. Большинство самодельных схем доступны для воспроизведения при наличии даже среднего уровня подготовки в области электротехники и схемотехники.
Низкое или пониженное напряжение. Как повысить напряжение в сети
Почему в наших электрических сетях низкое или пониженное напряжение хорошо известно. Основные причины — старение электрических сетей, плохое их обслуживание, износ основного оборудования, неверное планирование сетей, значительный рост потребления энергии. В результате мы имеем миллионы потребителей, получающих низкое напряжение. Хорошо, если в сети параметры падают до 200 Вольт, часто бывает что в домах 180, 160 и даже 140 Вольт.
Как известно, напряжение в сети не одинаково у потребителей, подключенных к одной линии передач. Чем дальше потребитель находится от распределительного устройства, тем ниже будет его значение. Конечно, в этой ситуации необходимо повысить напряжение.
К понижению напряжения также приводит существенное увеличение мощности каждого потребителя в сети. Сейчас трудно найти дом, в котором есть только один чайник, один телевизор, один холодильник и пять лампочек. А ведь это примерный расчёт потребления электричества в советские годы, в то время в домах устанавливали автоматы (пробки) на 6,5 Ампер. Не сложный расчёт 6,5 х 220 показывает, что максимальная мощность электрических одновременно включенных приборов не должна была превышать 1,5 кВт. Сегодня один хороший чайник берет 2 кВт. В результате сеть просаживается, получаем низкое напряжение.
Ещё одно явление современной жизни, приводящее понижению параметров тока — сезонность и периодичность возрастания нагрузки. Особенно хорошо это явление можно проследить в дачных поселках. Летом потребление растёт: дачники приезжают, поливают, строят, варят, парят, охлаждают, качают, смотрят, вентилируют, сверлят, пилят, косят, отмечают, употребляют, закусывают — ну в целом «потребляют».
А зимой нет никого — холодно и скучно. В результате летом напряжение падает, а зимой растёт. В выходные дни дачники приезжают, поливают, строят, варят, парят, охлаждают, качают, смотрят, вентилируют, сверлят, пилят, косят, отмечают, употребляют, закусывают — ну в целом опять «потребляют». А в рабочие дни нет никого — тихо и скучно.
В результате в выходные дни напряжение падает, а в рабочие — растёт.
Чем опасно низкое и пониженное напряжение
Электрические приборы, которыми мы пользуемся, рассчитаны на входное напряжение в диапазоне 220—230 Вольт плюс-минус 5 %.
Исходя из этого определяются все электрические параметры приборов: общее сопротивление, сопротивление отдельных частей схемы, длина и сечение всех проводников, количество витков в обмотках двигателей и электромагнитах, параметры транзисторов, резисторов, конденсаторов, трансформаторов, нагревательных элементов.
Если в сети низкое или пониженное напряжение, то электрические приборы могут работать не корректно, не эффективно или вовсе не работать. Низкое напряжение может привести к поломке прибора, перегреву, дополнительному износу или даже возгоранию устройства. Вот почему обязательно нужно повысить напряжение.
Какие приборы чувствительны к этой проблеме, а какие нет?
Легко переносят пониженное напряжение осветительные приборы: лампочки накаливания будут работать, но свет будут давать более тусклый. Будут работать и электроплиты, но менее эффективно. Легко переносят низкое напряжение современные телевизоры, оснащенные импульсными источниками питания с широким диапазоном входного напряжения. Наиболее чувствительны к низкому напряжению электродвигатели, электромагниты, платы управления.
Низкое напряжение приводит к существенному (кратному) увеличению нагрузки на обмотки электродвигателей. Чем ниже напряжение, тем больше сила тока в этих приборах. В результате могут перегреться и даже расплавиться провода, прибор сгорит. Вот почему холодильники и насосы не могут даже включиться при низком напряжении, от полного сгорания их спасает встроенная защита, отключающая прибор.
Для нормально работы электродвигателей необходимо повысить напряжение.
Низкое напряжение опасно и для элементов электронного управления различных сложных приборов. При пониженном напряжении микросхемы и процессоры работают не корректно, что приводит к отключению прибора или его поломке. Нельзя эксплуатировать при низком напряжении современные колонки отопления, они имеют и электронное управление и электронасосы.
Для нормально работы электронных устройств необходимо повысить напряжение.
Как повысить напряжение в сети
Чтобы повысить напряжение в сети есть два основных способа. Первый добиваться от энергетиков нормализации параметров электрического питания. Писать жалобы, ходить на приёмы к чиновникам, проводить экспертизы, идти в суд. Метод правильный, но очень трудный. Второй способ повысить напряжение — использовать современные стабилизаторы.
Конечно, этот способ работает не всегда, если напряжение очень низкое (меньше 120 вольт), то этот способ не сработает. Если вы решили использовать стабилизаторы чтобы повысить напряжение в вашем доме, нужно определиться с параметрами тока и величиной нагрузки. Исходя из этих параметров проводить выбор стабилизатора. Можно установить один мощный стабилизатор на входе в дом и обеспечить нормализацию параметров тока во всех помещениях.
Этот способ самый эффективный, но требует вложения средств, профессионального монтажа, специального помещения.
Можно установить несколько локальных маленьких стабилизаторов в наиболее важных местах. Этот способ более простой и менее затратный. В первую очередь, необходимо повысить напряжение до нормального для таких потребителей как: насосы, холодильники, кондиционеры, газовые колонки.
Повысить напряжение с помощью стабилизаторов Skat и Teplocom
Большой выбор надежных стабилизаторов Skat и Teplocom вы найдете в разделе «Стабилизаторы напряжения». Высокое качество стабилизаторов напряжения Skat и Teplocom гарантируется 20-летним опытом производства электрооборудования.
На заводе введена, поддерживается и эффективно действует система управления качеством на основе принципов стандарта ISO 9001. Вся продукция компании соответствует требованиям стандартов ИСО 14001 и OHSAS 18001.
Стабилизаторы напряжения рекомендованы специалистами компаний: Vaillant, Baxi, Junkers, Thermona, Bosch, Buderus, Alphatherm, Gazeco, Termet, Chaffoteaux, Sime.
Надежная заводская гарантия — 5 лет!
Как увеличить напряжение — защита от перепадов напряжения
Часто люди сталкиваются с такой проблемой, как в сети понижается напряжение, и уже не работают бытовые электрические приборы. Несведущие люди впадают в панику и звонят в разные инстанции, чтобы вызвать специалиста. Но чтобы приборы нормально работали, нужно знать, как самостоятельно это сделать.
Причины снижения напряжения
Если в электрической сети низкое напряжение, не выходящее за границы допустимых норм, то это вполне нормально, так как при транспортировке энергии на линии теряется ее некоторая часть. При обычных условиях уровень этих потерь должен иметь допустимые значения. Но со временем оборудование изнашивается, и потребление электричества увеличивается.
Повышение расхода энергии заметно в своих домах при увеличении количества электрических устройств. Постепенно возникает такая ситуация, когда сеть не может нормально функционировать и обеспечивать энергией потребителей. При увеличении нагрузки толщина проводов, кабелей и мощность оборудования не изменяется.
Многие электрические устройства должны функционировать при нормальном напряжении 220-230 В. Если эта величина уменьшается, и становится ниже, то эффект от приборов значительно уменьшается, и большинство из них совсем не работают, либо выходят из строя.
Стабилизатор напряжения
Это наиболее приемлемый метод. Стабилизатор может быть с ручным или автоматическим управлением. Стабилизатор с системой автоматики самостоятельно удерживает необходимую мощность, а ручной приходится настраивать своими руками. Раньше такие приборы были во многих домах, так как электричество в сети имело большие перепады, да и в настоящее время подача электроэнергии часто изменяется. Когда люди на работе, то напряжение нормальное, а вечером, когда все дома, и работают многие устройства, то напряжение может давать сбои.
В таких случаях стабилизатор выполняет две задачи – во-первых, он увеличивает неожиданно уменьшившееся напряжение, позволяя приборам непрерывно функционировать, а во-вторых, он создает безопасность, и предотвращает появление замыканий из-за перепадов питания. Стабилизатор является необходимым устройством, но достаточно дорогостоящим, поэтому если у вас нет в доме старого стабилизатора, то лучше его не приобретать, а воспользоваться другим методом.
Чаще всего стабилизатор постоянно находится в подключенном состоянии, защищая устройства. Многие из них имеют световую индикацию, указывающую на уровень напряжения и режима работы.
Принцип работы стабилизатора
Действие этого прибора основывается на изменении числа витков трансформатора, при помощи тиристоров, реле или щеток. Защитная схема от пониженного напряжения очень простая. При нормальной величине напряжения, указанного в руководстве к прибору, стабилизатор может сгладить перепады, выдавая на выходе 220 вольт с допуском не более 8%. При снижении напряжения за допустимые границы, стабилизатор отключает питание, и выдает звуковой и световой сигнал.
Необходимо выяснить, как работает алгоритм действия стабилизатора при низком напряжении. При значительном падении напряжения менее 150 вольт напряжение на выходе может достигать 130% от значения питающей величины. При уменьшении U на выходе стабилизатора до 180 вольт он обесточивает сеть, делая напряжение равным нулю.
При увеличении наибольшего напряжения сети более 260 вольт устройство может поддерживать выходную величину около 90% от значения питания. При увеличении напряжения до 255 вольт, нагрузка также отключается от электрической сети.
Восстановление характеристик напряжения питания дает возможность возобновить подключение питания на нагрузку, однако происходит это при условии, позволяющем предотвратить вредное для потребителя внезапное изменение питания.
Также, стабилизатор обладает определенной заданной эксплуатационной температурой (до 120 градусов). Если этот параметр отклоняется более, чем на 10 градусов, то питание также может отключиться. Когда температура понизится, то допустимой величины (около 85 градусов), то питание автоматически восстановится. Многие регуляторы напряжения сети имеют автоматические системы, производящие аварийное выключение питания, если напряжение превысило допустимую величину тока. Это достигается путем применения регулятора для подсоединения нагрузки, больше разрешенной величины.
Отсюда можно сделать вывод, что увеличить напряжение в сети не настолько трудно, необходимо лишь вникнуть в эту проблему более глубоко.
Повышающий трансформатор
Вторым методом является покупка трансформатора, который способен увеличить напряжение. Но для правильного выбора трансформатора, необходимо ознакомиться с определенными расчетами. Первичная обмотка должна быть рассчитана на 220 вольт, а вторичная – должна выдавать недостающую часть напряжения.
Для определения нужного числа витков следует пользоваться формулами:
Iн = Рн / Uн и Р = U2 x I2
В первом выражении можно определить ток вторичной обмотки. Далее, используя второе выражение, можно определить мощность Р. По таким данным можно узнать, какие параметры трансформатора необходимы. Основными характеристиками при подборе трансформатора являются мощность и напряжение на выходе.
Перед повышением напряжения и монтажа трансформатора, нужно спланировать место установки. Обычно их устанавливаю в подвалах. Если вы живете в квартире, то лучше установить его в кладовке или подсобном помещении, где нет людей.
Электрический генератор
Другим вариантом решения задачи стало применение электрогенератора. Но при этом есть вопросы частых остановок и запусков, так как автоматические системы, когда низкое напряжение, сразу обесточивают сеть и включают в работу генератор. Далее напряжение восстанавливается, так как сеть разгружается, и генератор снова выключается. В момент запуска генератора дом на какое-то время остается без питания, электрические устройства также отключаются, а затем включаются вместе с генератором.
Другие способы повышения напряжения
Для того, чтобы увеличить низкое напряжение, существует много разных способов, которыми пользуются многие жильцы квартир и загородных домов.
- Применение автотрансформаторов. Их устройство дает возможность увеличить напряжение на 50 вольт. Они применяются чаще всего в электрических сетях с низким напряжением, в деревне, где напряжение падает часто, и считается обычным явлением. Используя автотрансформатор можно также и уменьшать напряжение. При их выборе следует учитывать мощность, в противном случае они будут сильно нагреваться.
- Низкое напряжение можно привести в норму путем использования умножителя, который является особым устройством, собранным из конденсаторов и диодов. Такие умножители используются для питания кинескопов, увеличивая напряжение до 27 тысяч вольт.
- С помощью электродвижущей силы. Если в источнике энергии можно настраивать ЭДС специальным регулятором, то можно увеличить значение ЭДС этого источника. Повышение напряжения произойдет на столько, на сколько повысится ЭДС.
- Низкое напряжение можно повысить, изменяя сопротивление. Зависимость напряжения от сопротивления, следующая: во сколько уменьшится сопротивление, во столько и увеличится напряжение.
- Если нельзя повысить напряжение одним из этих способов, то можно использовать их совместно. Например, для увеличения напряжения в цепи в 12 раз, нужно повысить ЭДС источника в два раза, снизить длину проводов в два раза, и повысить площадь их сечения в три раза.
Что делать, если низкое напряжение в электрической сети.
Как повысить постоянное и переменное напряжение — Электро Помощь
Чтобы питать электроприборы, нужно обеспечить номинальные значения параметров электропитания, заявленные в их документации.
Безусловно большинство современных электроприборов работают от сети переменного тока 220 Вольт, но бывает так, что нужно обеспечить питание приборов для других стран, где напряжение другое или запитать что-нибудь от бортовой сети автомобиля. В этой статье мы рассмотрим, как повысить напряжение постоянного и переменного тока и что для этого нужно.
Цепи постоянного тока
Всем известно, что на постоянном токе трансформаторы не работают, тогда как в таких случаях повысить напряжение? В большинстве случаев постоянку повышают с помощью дросселя, полевого или биполярного транзистора и ШИМ-контроллера.
Другими словами, это называется бестрансформаторный преобразователь напряжения. Если эти три основных элемента соединить как показано на рисунке ниже и на базу транзистора подавать ШИМ сигнал, то его выходное напряжение повысится в Ku раз.
Также рассмотрим типовые ситуации.
Допустим вы хотите сделать подсветку клавиатуры с помощью небольшого отрезка светодиодной ленты. Для этого вполне хватит мощности зарядного от смартфона (5-15 Вт), но проблема в том, что его выходное напряжение составляет 5 Вольт, а распространенные типы светодиодных лент работают от 12 В.
Тогда как повысить напряжение на зарядном устройстве? Проще всего повысить с помощью такого устройства как «dc-dc boost converter» или «импульсный повышающий преобразователь постоянного напряжения».
Такие устройства позволяют повысить напряжение с 5 до 12 Вольт, и продаются как с фиксированной величиной, так и регулируемые, что позволит в большинстве случаев поднять с 12 до 24 и даже до 36 Вольт. Но учтите, что выходной ток ограничен самым слабым элементом цепи, в обсуждаемой ситуации – током на зарядном устройстве.
Подобные устройства строят на базе микросхем MT3608, LM2577, XL6009. С их помощью можно сделать устройство для проверки реле регулятора не на генераторе автомобиля, а на рабочем столе, регулируя значения с 12 до 14 Вольт. Ниже вы видите видео-тест такого устройства.
На подобных платах с помощью шелкографии указано назначение контактных площадок для подключения, поэтому схема вам не понадобится.
Также часто возникающая ситуация — необходимость подключить к автомобильному аккумулятору 220В прибор, а бывает что за городом очень нужно получить 220В.
Модель мощностью в 1 кВт можно купить за 35 долларов – это недорогой и проверенный способ подключить 220В дрель, болгарку, котёл или холодильник к 12В аккумулятору.
Если вы водитель грузовика, вам не подойдёт именно указанный выше инвертор, из-за того, что в вашей бортовой сети скорее всего 24 Вольта. Если вам нужно поднять напряжение с 24В до 220В – то обратите на это внимание при покупке инвертора.
Хотя стоит отметить, что есть универсальные преобразователи, которые могут работать и от 12, и от 24 вольт.
А так выглядит схема несимметричного умножителя (Кокрофта-Уолтона).
С его помощью вы можете повысить напряжение в нужное число раз. Это устройство строится каскадами, от числа которых зависит сколько вольт на выходе вы получите. В следующем видео описан принцип работы умножителя.
Кроме этих схем существует еще множество других, ниже изображены схемы учетвертителя, 6- и 8-кратных умножителей, которые используются для повышения напряжения:
В заключении хотелось бы напомнить о технике безопасности. При подключении трансформаторов, автотрансформаторов, а также работе с инверторами и умножителями будьте аккуратны. Не касайтесь токоведущихчастей голыми руками.
Подключения следует выполнять при отключенном питании от устройства, а также избегать их работы во влажных помещениях с возможностью попадания воды или брызг. Также не превышайте заявленный производителем ток трансформатора, преобразователя или блока питания, если не хотите, чтобы он у вас сгорел.
Как повысить постоянное и переменное напряжение
Чтобы питать электроприборы, нужно обеспечить номинальные значения параметров электропитания, заявленные в их документации. Безусловно большинство современных электроприборов работают от сети переменного тока 220 Вольт, но бывает так, что нужно обеспечить питание приборов для других стран, где напряжение другое или запитать что-нибудь от бортовой сети автомобиля. В этой статье мы рассмотрим, как повысить напряжение постоянного и переменного тока и что для этого нужно.
Как увеличить напряжение постоянного тока?
» Прочее »
Вопрос знатокам: Есть источник питания постоянного тока 12В 2,4А, как повысить выходное напряжение до 14В?
Лучшие ответы
не проще ли найти источник на 14. зачем заново изобретать велосипед.
У разных источников по разному. Проще всего добавить ещё один источник последовательно с этим на 2 вольта 2. 4 Ампера.
Если практически, то никак без добавления ещё одного источника.
Применить инвертор. Схему смотри на материнской плате питание процессора.
нуна хреновину ставить типа инвертора. Я запитываю ноут через такое устройство, тока у меня вход12, выход 19.
Привет, Дмитрий. Если ненадолго и источник батарея — подогреть ее. Но быстро сдохнет. Можно трансформатором Тесла, но это уже пульсирующий ток, а стабилизировать — цельный геморрой. Предполагаю, что легче переделать твой источник, домотав вторичную обмотку трансформатора прямо поверху с последовательным ее подключением к существующей. Выпрямительную часть можно не переделывать. Два дополнительных вольта она выдержит.
Подойдёт стабилизатор напряжения на микросхеме КРЕН. Поищи и почитай про них в Интернете.
неужели 2v так критичны…. Верно выше говорят, что преобразователь городить нет смысла. А проектируемое/применяемое устройство должно работать от 8 и до 16 в как минимум, и не зависеть в столь большой степени от напряжения питания, разве что требуется прецизионный источник напряжения. (представь TV который переставал бы нормально работать при напряж менее 200v или более 230…
У тебя на проводах много падает. 80м для витой пары — это много. Протяни проводом с большим сечением или сделай стабилизированный БП помощнее…
А не проще источник поставить рядом с камерой? 80 метров — это многовато. Alex Startseff, а что Вы имеете в виду под стабилизированным БП помощнее? Как падало у человека 2В на проводах, так и будет падать. Не источником же тока запитывать.
Радикальное и самое лучшее решение преддлагает Alex Startseff !!!И Михайи Грязнофф!Но сли всё-таки хочется поднять напряжен ие источника, то есть два пути:1. Простой, но не всегда срабатывает — просто ПЕРЕСТРОИТЬ источник питания на 14 вольт. На такой большой ток он наверняка импульсный, и наверняка с запасом. И достаточно перепаять один из резисторов датчика напряжения в цепи обратной связи (обычно через опторон). Любой грамотный электронщик сделает это за 30 минут работы.
Критика ИДИОТСКИХ ответов. Абсолютную чушь написали:— Serge Butchkoff — на питани и процессора стоят насколько параллельных ПОНИЖАЮЩИХ преобразователя. Не катит. — Кузнецов Михаил — во первых микросхемы К14хЕН («»КРЕН») — линейные понижающие преобразователи. И на такие токи их нет. Да и то сказать — почти ТРИ ампера — и линейный стабилизатор! Да ему радиатор в пол квадратного метра нужен будет. — Виктор Заяц — во первых у вас всё-таки НЕ батарея. Во вторых подогрев свежей батареи НЕ повысит её напряжен ие на 2 вольта, чушь какая.
Ну а предлагать «трансформатором Тесла» для такого устройства — это действительно гемморой, проще им такую болезнь лечить…. Это ж «тесланутым» быть надо!
Александр R9AAA Прокудин:
Еще варианты в догонку:— Если БП все же линейный то выдернуть стабилизатор из БП и поставить его рядом с камерой. — Применить 4-х проводную схему питания: БП остается там, где был, но точки подключения цепи обратной связи по напряжению для стабилизатора БП по проводам выносятся к камере. Схема с компенсацией потерь напряжения на соединительных проводах однако.
— В магазинах полным-полно китайских блоков питания с напряжениями вплоть до 21 В «как бы для ноутбука».
Вы ничего не написали о типе камеры. Если портативная камера наблюдения, то они потребляютнезначительный ток и проблема решается установкой демфирующего конденсатора большойемкости (необходим в любом случае) в непосредственной близости от камеры. Либо использовать маломощный блок питания (выпрямитель+стабилизатор с15-20в на 12в (простая схема) возле камеры (как предложил Александр) , а передовать по проводам переменное напряжение около 15-20в,С помощью обычного трансформатора.
В любом случае не рекомендую использовать для передачи видеосигнала витую пару (если так) , т. возможны как высокочастотные, так и низкочастотные наводки, тем более в непосредственной близости питающих проводов большой длины. Выход камеры (видео, как и вход приемника) согласован с нагрузкой 75 ом. Потому для видео необходимо использовать коаксиальный кабель.
Рискуете потерять камеру используя самодельные штучки.
-ответ
Это видео поможет разобраться
Ответы знатоков
Будь практичней, возми два светосильных светодиода и включал!
физику в школе прогуливал))
Резистором можно только понизить напряжение. Не стоит заниматься чепухой.
постоянное напряжение можно сложить ( ДВА ИСТОЧНИКА) или сделать из него переменное необходимой величины при необходимости выпрямить
Если что ты не знаешь закон Ома, у холодной лампы сопротивление пониженное, вот и уходят в короткое твои зарядки, потому как они импульсные
Схемы трансформаторного питания строятся по двум вариантам
«Трансформатор – выпрямитель — стабилизатор» — классическая схема питания, обладающая простотой построения, но большими габаритными размерами;
«Выпрямитель — импульсный генератор – трансформатор – выпрямитель – стабилизатор» — схема импульсного источника питания, обладающая малыми габаритными размерами, но имеющая более сложную схему построения.
Самое главное достоинство указанных схем питания – наличие гальванической развязки первичной и вторичной цепи питания. Это снижает опасность поражения человека электрическим током, и предотвращает выход аппаратуры из строя по причине возможного замыкания токоведущих частей устройства на «ноль».
Но иногда, возникает потребность в простой, малогабаритной схеме питания, в которой наличие гальванической развязки не важно. И тогда мы можем собрать простую конденсаторную схему питания. Принцип её работы заключается в «поглощении лишнего напряжения» на конденсаторе.
Для того, чтобы разобраться в том, как это поглощение происходит, рассмотрим работу простейшего делителя напряжения на резисторах.
Делитель напряжения состоит из двух резисторов R1 и R2. Резистор R1 – ограничительный, или по другому называется добавочный. Резистор R2 – нагрузочный (Rн), он же является внутренним сопротивлением нагрузки.
Предположим, что нам необходимо из напряжения 220 вольт получить напряжение 12 вольт. Указанные U2 = 12 вольт должны падать на сопротивлении нагрузки R2. Это означает, что остальное напряжение U1 = 220 – 12 = 208 вольт должно падать на сопротивлении R1.
Допустим, что в качестве сопротивления нагрузки мы используем обмотку электромагнитного реле, а активное сопротивление обмотки реле R2 = 80 Ом.
Тогда по закону Ома, ток, протекающий через обмотку реле, будет равен: Iцепи = U2/R2 = 12/80 = 0,15 ампер. Указанный ток должен течь и через резистор R1.
Зная, что на этом резисторе должно падать напряжение U1 = 208 вольт, по закону Ома определяем его сопротивление:
R1 = UR1 / Iцепи = 208/0,15 = 1 387 Ом.
Определим мощность резистора R1: Р = UR1 * Iцепи = 208 * 0,15 = 31,2 Вт.
Для того, чтобы этот резистор не грелся от рассеиваемой на нём мощности, реальное значение его мощности необходимо увеличить в раза два, это приблизительно составит 60 Вт. Размеры такого резистора довольно внушительны. И вот здесь нам пригодится конденсатор!
Мы знаем, что любой конденсатор в цепи переменного тока обладает таким параметром, как «реактивное сопротивление» — сопротивление радиоэлемента изменяющееся в зависимости от частоты переменного тока. Реактивное сопротивление конденсатора определяется по формуле:
- где п – число ПИ = 3,14, f – частота (Гц), С – ёмкость конденсатора (фарад).
- Заменив резистор R1 на бумажный конденсатор С, мы «забудем» что такое резистор внушительных размеров.
- Реактивное сопротивление конденсатора С должно приблизительно равняться ранее рассчитанному значению R1 = Хс = 1 387 Ом.
- Преобразовав формулу заменив местами величины С и Хс, мы определим значение ёмкости конденсатора:
С1 = 1 / (2*3,14*50*1387) = 2,3*10-6 Ф = 2,3 мкФ
- Это может быть несколько конденсаторов с требуемой общей ёмкостью, включенных параллельно, или последовательно.
- Схема бестрансформаторного (конденсаторного) питания будет выглядеть следующим образом:
Но изображённая схема работать будет, но не так как мы планировали! Заменив массивный резистор R1 на один, или два малогабаритных конденсатора, мы выиграли в размерах, но не учли одно — конденсатор должен работать в цепи переменного тока, а обмотка реле – в цепи постоянного тока. На выходе нашего делителя переменное напряжение, и его необходимо преобразовать в постоянное. Это достигается вводом в схему диодного выпрямителя разделяющего входную и выходную цепь, а так же элементов сглаживающих пульсацию переменного напряжения в выходной цепи.
Окончательно, схема бестрансформаторного (конденсаторного) питания будет выглядеть следующим образом:
Конденсатор С2 — сглаживающий пульсации. Для исключения опасности поражения электрическим током от накопленного напряжения в конденсаторе С1, в схему введен резистор R1, который шунтирует конденсатор своим сопротивлением.
При работе схемы он своим большим сопротивлением не мешает, а после отключения схемы от сети, в течение времени, определяемого секундами, через резистор R1 происходит разряд конденсатора.
Время разряда определяется обыкновенной формулой:
где Rн – сопротивление нагрузки, в нашем случае это – сопротивление обмотки реле Р1.
Учитывая, что при работе в переменном напряжении в конденсаторе происходят перезарядные процессы, а также сдвиг фазы тока по отношению к фазе напряжения, необходимо брать конденсатор на напряжение в 1,5…2 раза больше того напряжения, которое подаётся в цепь питания. При сети 220 вольт, конденсатор должен быть рассчитан на рабочее напряжение не менее 400 вольт.
По указанной выше формуле можно рассчитать значение ёмкости схемы бестрансформаторного питания для любого устройства, работающего в режиме постоянной нагрузки.
Для работы в условиях переменной нагрузки, меняется также ток и напряжение выходной цепи.
Для стабилизации выходного напряжения обычно применяют стабилитроны, или эквивалентные транзисторные схемы, ограничивающие выходное напряжение на необходимом уровне. Одна из таких схем показана на рисунке ниже.
Вся схема включена в сеть 220 вольт постоянно, а реле Р1 включается в цепь и выключается с помощью выключателя S1. В качестве выключателя может быть и полупроводниковый прибор, например транзистор.
Транзисторный каскад VT1 включен параллельно нагрузке, он исключает увеличение напряжения во вторичной цепи. Когда нагрузка отключена, ток течёт через транзисторный каскад.
Если бы этого каскада не было, то при отключении S1 и отсутствии другой нагрузки, на выводах конденсатора С2 напряжение могло бы достигнуть максимального сетевого – 315 вольт.
Стоит отметить, что при расчёте схем автоматики с реле, необходимо учитывать, что напряжение срабатывания реле, как правило, равно его номинальному (паспортному) значению, а напряжение удержания реле во включенном состоянии приблизительно в 1,5 раза меньше номинального.
Поэтому, рассчитывая схему, изображённую выше, оптимально вести расчёт конденсатора для режима удержания, а напряжение стабилизации сделать равным номинальному (или чуть выше номинального). Это позволит работать всей схеме в режиме меньших токов, что повышает надёжность.
Таким образом, для расчета емкости конденсатора С1 в схеме с коммутируемой нагрузкой, параметр Uвх мы берём равным не 12 вольт, а в полтора раза меньше – 8 вольт, а для расчёта ограничительного (стабилизирующего) транзисторного каскада – номинальное 12 вольт.
С1 = 1 / ( 2 * 3,14 * 50 * ( (220 * 80) / 8 – 80 ) ) = 1,5 мкФ В качестве стабилизирующего элемента при малых токах можно использовать стабилитрон. При больших токах стабилитрон не годится – слишком малая у него рассеиваемая мощность. Поэтому в таком случае оптимально использовать транзисторную схему стабилизации напряжения. Расчёт стабилизирующего транзисторного каскада основан на использовании порога открытия биполярного транзистора, при достижении напряжения база-эмиттер 0,65 вольта (на кристалле кремния). Но учтите, что для разных транзисторов это напряжение колеблется в пределах 0,1 вольта, не только по типам, но и по экземплярам транзисторов. Поэтому напряжение стабилизации на практике может немного отличаться от рассчитанного значения.
Расчёт делителя смещения каскада стабилизации проводится всё по тем же формулам делителя напряжения, при известных Uвх. дел. = 12 вольт, Uвых. дел. = 0,65 вольт и токе транзисторного делителя, который должен быть приблизительно в двадцать раз меньше тока протекающего через ёмкость С1. Этот ток легко найти:
Как повысить переменное и постоянное напряжение?
В быту и на производстве широко используются электрические и электронные приборы различного назначения. Необходимое условие их функционирования — подключение к электрической сети или иному источнику электрической энергии.
Из соображений упрощения создания и последующей эксплуатации сети или источника целесообразно, чтобы выходное напряжение имело определенное значение.
Например 220 В бытовой сети переменного тока и 12 В автомобильной сети постоянного тока.
На практике применяются сети как постоянного, так и переменного тока. Например, бытовая 220-вольтовая сеть функционирует на переменном токе, а бортовая автомобильная сеть использует постоянный ток. В зависимости от разновидности сети повышение напряжения до нужного значения решается в них по-разному.
При обращении к современной микроэлектронной элементной базе реализующие эти функции устройства при солидной выходной мощности обладают очень хорошими массогабаритными показателями. Для иллюстрации этого положения на рисунке 1 показан пример платы со снятым корпусом повышающего преобразователя постоянного тока.
Рис. Повышающий преобразователь постоянного тока бестрансформаторного типа
В этой статье мы рассмотрим, как повысить напряжение постоянного и переменного тока и как это делать правильно.
Повышение переменного напряжения
Рис. Схемы трансформатора и автотрансформатора
Классический трансформатор содержит две обмотки: первичную или входную с числом витков W1, а также вторичную или выходную с числом витков W2. Для трансформатора действует правило Uвыхода = K×Uвхода, где K = W2/W1 – коэффициент трансформации. Таким образом, в повышающем трансформаторе количество витков вторичной обмотки превышает таковое у первичной.
Повышающий авторансформатор содержит единственную обмотку с W2 витками. Сеть подключается на часть W1 ее витков. Повышение U происходит за счет того, что магнитное поле, создаваемое при протекании тока через входную часть общей обмотки, наводит ток уже во всей обмотке W2. Расчетная формула автотрансформатора аналогична обычному: Uвыхода = K×Uвхода, где K = W2/W1 – коэффициент трансформации.
Особенности трансформаторов
Эффективность функционирования трансформаторов наращивают применением сердечника из электротехнической стали. Этот компонент
- увеличивает КПД устройства за счет уменьшения рассеяния магнитного поля в окружающем пространстве;
- выполняет функцию несущей силовой основы для обмоток.
Неизбежные потери на вихревые тока уменьшают тем, что сердечник представляет собой наборный пакет из тонких профилированных изолированных пластин.
При прочих равных условиях целесообразно использовать трансформатор. Это связано с тем, что не пропускает постоянный ток, т. обеспечивает гальваническую развязку сети от приемника, позволяя добиться большей электробезопасности.
Особенность трансформатора — его обратимый характер, т. в зависимости от ситуации он может одинаково успешно выполнять функции повышающего и понижающего устройства. Единственное серьезное ограничение — необходимость соблюдения штатных режимов работы первичной и вторичной обмоток.
В отличие от компьютерных розеток, называемых RJ45, в различных странах при устройстве бытовых сетей электроснабжения устанавливают различные типа розеток.
Известны, например, розетки, немецкого, французского, английского и иных стандартов или стилей.
Рис. Пример обратимого маломощного трансформатора с возможностью согласования типов розеток
Лабораторные автотрансформаторы ЛАТР
ЛАТР востребованы не только в лабораториях. Они массово применяются в гаражах, на садовых участках и других местах, где из-за перегрузки и износа линии напряжение в розетке оказывается ниже минимально допустимого.
При колебаниях сетевого напряжения вместо обычного ЛАТР целесообразно использовать стабилизатор, куда он входит в виде одного из блоков.
Рис. Внешний вид одного из вариантов ЛАТР
Повышение постоянного напряжения
Трансформаторный способ увеличения напряжения не может применяться в сетях постоянного тока.
Поэтому при необходимости решения этой задачи используют более сложные устройства, в основу функционирования которых положена следующая схема: постоянный входной ток используется для питания генератора, с выхода которого снимают переменный сигнал. Переменное напряжение увеличивают тем или иным образом, после чего выпрямляют и сглаживают для получения более высокого постоянного.
Рисунок 5. Обобщенная структурная схема повышающего преобразователя
Отдельные разновидности схем отличаются между собой:
- формой сигнала, снимаемого с выхода генератора (синусоидальное или близкое к нему, пилообразное, импульсное и т.д.);
- принципом увеличения генерируемого напряжения (трансформатор, умножитель);
- типом выпрямления и сглаживания напряжения перед подачей его на выход устройства.
В продаже доступны микроэлектронная элементная база, которая позволяет собирать преобразователи данной разновидности при наличии даже начальных навыков радиомонтажника.
Умножители
Умножители применяют в тех случаях, когда из переменного входного напряжения нужно получить постоянное, которое в кратное количество раз превышает входное.
Рис. Принципиальная схема умножителя
Коэффициент умножения можно нарастить увеличением количества каскадов.
Рис. Еще пример: умножитель в 6 и 8 раз
Рис. Учетверитель напряжения
Общее для таких схем:
- мостовой принцип реализации для увеличения общего КПД устройства;
- использование конденсаторов для накапливания заряда;
- применение диодов как элемента выпрямления.
Техника безопасности
При сборке и использовании повышающих устройств вне зависимости от их разновидности необходимо соблюдать базовые положения правил техники безопасности. Главные из них:
- ни при каких условиях нельзя касаться незащищенными частями тела токоведущих элементов схем;
- запрещается даже кратковременное превышение максимальной нагрузки;
- устройства в обычном офисном исполнении нельзя эксплуатировать во влажных помещениях;
- оборудование следует защищать от попадания брызг воды.
Заключение
- Приведем несколько областей использования устройств для увеличения напряжения.
- Для переменного тока наиболее распространено использование повышающих трансформаторов для подключения различной европейской электронной и электротехнической техники к бытовой 110-вольтовой сети в США.
- Примеры из области постоянного напряжения:
- мощность широко распространенных USB-зарядников достаточна для питания СД-ленты, но последние требуют для работы напряжения 12 В; для такой выгодно ситуации применение повышающего преобразователя;
- на 3,3-вольтовых литиевых аккумуляторах можно собрать power bank для мобильных телефонов;
- регулируемые устройства хорошо востребованы при выполнении настроек автомобильных генераторов.
- Автомобильный аккумулятор с подключенным к нему повышающим преобразователем может эффективно питать за городом такие 220-вольтовые устройства как телевизор, магнитофон, дрель.
- Устройства для увеличения постоянного и переменного напряжения имеют обширную область применения, серьезно отличаясь друг от друга схемотехнически.
- Выбор конкретной реализации зависит от ряда факторов, основные среди которых:
- соотношение входного и выходного напряжения;
- мощность питаемой нагрузки
- уровень жесткости требований электробезопасности.
На практике можно воспользоваться как покупными, так и самодельными устройствами. Большинство самодельных схем доступны для воспроизведения при наличии даже среднего уровня подготовки в области электротехники и схемотехники.
Видео
Довольно большое количество промышленных электроприводов и технологических процессов для своего питания используют постоянный ток. Причем в таких случаях довольно часто необходимо изменять значение этого напряжения.
Такие виды транспорта как метрополитен, троллейбусы, электрокары и другие виды транспорта получают питающее напряжения из сетей постоянного тока с неизменным напряжением. Но ведь многие из них нуждаются в изменении значения напряжения, подводимого к якорю электродвигателя.
Классическими средствами получения необходимых значений являются резистивное регулирование и система генератор-двигатель, или система Леонардо. Но эти системы являются устаревшими, и встретить их можно довольно редко (особенно систему генератор-двигатель).
Более современными и активно внедряемыми сейчас являются системы тиристорный преобразователь-двигатель, импульсный преобразователь двигатель. Рассмотрим каждую систему более подробно.
Резисторное регулирование
Для регулирования пускового тока и напряжения, подводимого к электродвигателю, в якорную цепь последовательно якорю (или якорю и обмотке возбуждения в случае двигателя последовательного возбуждения) подключают резисторы:
Таким образом, регулируется ток, подводимый к электрической машине. Контакторы К1, К2, К3 шунтируют резисторы при необходимости изменения какого-либо параметра или координаты электропривода. Этот способ довольно еще широко распространен, особенно в тяговых электроприводах, хотя ему сопутствуют большие потери в резисторах и, как следствие, довольно низкий КПД.
Система генератор-двигатель
В такой системе необходимый уровень напряжения формируется путем изменения потока возбуждения генератора:
Наличие в такой системе трех электромашин, больших массогабаритных показателей и длительного времени ремонта при поломках, а также дорогостоящего обслуживания и большую инерционность такой установки сделали КПД такой машины очень низким. Сейчас систем генератор-двигатель практически не осталось, все они активно заменяются на системы тиристорный преобразователь – двигатель ТП-Д, который обладает рядом преимуществ.
Тиристорный преобразователь – двигатель
Получила свое массовое развитие в 60-х годах, когда начали появляться тиристоры. Именно на их базе были созданы первые статичные маломощные тиристорные преобразователи. Такие устройства подключались напрямую к сетям переменного тока:
Регулирование напряжения происходит путем изменения угла открывания тиристора. Регулирование через тиристорный преобразователь имеет ряд преимуществ перед установкой генератор-двигатель, такие как высокое быстродействие и КПД, плавное регулирование напряжения постоянного и много других.
Преобразователь с промежуточным звеном постоянного напряжения
Здесь все немного сложнее. Чтоб получить постоянное напряжение необходимой величины применяют еще вспомогательные устройства, а именно инвертор, трансформатор, выпрямитель:
Здесь постоянный ток преобразуют в переменный с помощью инвертора тока, потом с помощью трансформатора понижают или повышают (в зависимости от надобности), а потом снова выпрямляют.
Значительно удорожает установку наличие трансформатора и инвертора, укрупняет систему, чем снижает КПД. Но есть и плюс – гальваническая развязка между сетью и нагрузкой из – за наличия трансформатора.
На практике такие устройства встречаются крайне редко.
Импульсные преобразователи постоянного напряжения
Это пожалуй самые современные устройства регулирования в цепях постоянного тока. Его можно сравнить с трансформатором, поскольку поведение импульсного преобразователя подобно трансформатору с плавно меняющимся количеством витков:
Такие системы активно заменяют электроприводы с резистивным регулированием, путем подключения их к якорю машины последовательно, вместо резистивно-контакторной группы.
Их довольно часто применяю в электрокарах, а также довольно большую популярность они обрели в подземном транспорте (метрополитен).
Такие преобразователи выделяют минимум тепла, что не нагревает тоннелей и могут реализовывать режим рекуперативного торможения, что является большим плюсом для электроприводов с частым пуском и торможением.
Большим плюсом таких устройств есть то, что они могут осуществить рекуперацию энергии в сеть, плавно регулируют скорость нарастания тока, обладают высоким КПД и быстродействием.
Как увеличить напряжение постоянного тока
Рассмотрим простой блок питания.
Здесь мы видим три элемента, трансформатор, диодный мост и конденсатор. Трансформатор понижает сетевое напряжение, диодный мост его выпрямляет, а конденсатор сглаживает пульсации.
В простых блоках питания, только трансформатор ответственен за напряжение. Остальные компоненты имеют к напряжению лишь косвенное отношение.
Для несведущих в электронике, самый простой способ повысить напряжение после диодного моста, это повышающий преобразователь. Например, такой:
Данная модель маломощная, она способна преобразовывать ток в напряжение, с эффективностью примерно 80% и в сравнительно небольших пределах, но существуют и мощные преобразователи.
Если вы не боитесь паяльника, то самый простой способ немного повысить напряжение после трансформатора, это замена диодов.
Если заменить диоды моста с кремневых, на подходящие диоды Шотки, то можно повысить напряжение примерно на 1 вольт. Дело в том, что на стандартных кремневых диодах, теряется около 0,65 вольт напряжения.
— Эта энергия уходит на нагрев диода. На диодах Шотки, теряется примерно 0,2 вольта.
Так как в диодном мосте ток протекает через два диода, то на нем теряется 1,3 вольта, в случае кремневых диодов, или 0,4 вольта, в случае диодов Шотки.
Увеличение номинала конденсатора, может лишь уменьшить пульсации, при условии, что трансформатор способен выдавать достаточный ток, но не увеличить напряжение. Хотя, конечно, в некоторых случаях, этого бывает достаточно, чтобы прибор заработал.
Если вы немного разбираетесь в электронике, то можно применить следующую схему, умножителя напряжения.
Здесь напряжение повышается в два раза, естественно за счет уменьшения максимального тока, тоже в два раза.
Если вам необходимо увеличить напряжение во много раз, то можете применить следующую схему:
Чем больше в диодов и конденсаторов будет в цепочке, тем выше напряжение, тем ниже ток.
Во многих случаях, самый рациональный способ повышения напряжения, это увеличение количества витков вторичной обмотки трансформатора.
Какой бы метод вы не избрали, стоит помнить о габаритной мощности трансформатора. Мощность это ток, умноженный на напряжение P=U*I. Если в результате повышения напряжения с трансформатора будет отбираться завышенный ток, то габаритная мощность может быть превышена и трансформатор сгорит.
Source: www. bolshoyvopros
