Rafmagnsverkfræði: Hvað er spennaogur og hvað gerir hann? (Með dæmum)

Svæði: Grunnar af elektrú

China

Hvað er rafmagns viðbót?

Rafmagns viðbót (einnig þekkt sem rafmagns viðbót) er skilgreind sem tvíundar passíf legur rafmagnselementur sem veitir rafmagnsviðrótta straumflæði. Viðrótta er mælikvarði á mótsögn við straumflæði í viðbótu. Jo stærri viðbótar viðrótta, þá stærri óhliða við straumflæði. Það eru mörg mismunandi tegundir af viðbótum, eins og þermistór.

Í rafmagns- og tæknihringnum er aðalvirkni viðbótar að „mótsvara“ flæði elektróna, eða rafstraum. Því kallast hann „viðbót“.

Rafmagns viðbótar eru passíf legar rafmagnselementar. Þetta þýðir að þeir geta ekki birt neina orku í hringnum, heldur taka þeir orku og dreifa hana í formi hita svo lengi sem straum fer gegnum þá.

Mismunandi viðbótar eru notaðar í rafmagns- og tæknihringnum til að takmarka straumflæði eða framleiða spennusleit. Viðbótar eru fáanlegar í mörgum mismunandi viðrötta gildum frá brotum af Ohm (Ω) upp í milljónir Ohms.

Samkvæmt Ohm's lögum, er spenna (V) yfir viðbót beint samhverf við straum (I) sem fer gegnum hana. Hvor viðrótta R er fasti samhverfu.

Hvað gerir rafmagns viðbót?

Í rafmagns- og skynjarkerfi eru viðbótar notaðar til að takmarka og stjórna straum, deila spenna, stilla merki, veita forsendur virka hluta o.s.frv.

Til dæmis er oft sett saman margar viðbótar í rað til að takmarka straum sem fer í gegnum ljósútgáfa (LED). Aðrar dæmi verða ræddar hér fyrir neðan.

Verndast við spennubresti

Þegar snubber kerfi er notuð, er samsett úr viðbót og kapasítör í parallel með þýristri til að dæma um hratt stígandi spenna yfir þýristann. Þetta er kend sem snubber kerfi sem er notuð til að vernda þýristann við háa $\frac{dv}{dt}$ .

Viðbótar eru einnig notuð til að vernda LED ljós við spennubresti. LED ljós eru óþolinleik á háum straumi, og ef viðbót er ekki notuð til að stjórna straumi sem fer í gegnum LED, munu þau skemmtast.

Veita rétt spenna með því að búa til spennubrot

Hver hlutur í rafkerfi, eins og ljós eða flíkur, hefur ákveðna spennu. Til þess eru viðbótar notaðar til að veita rétt spenna með því að búa til spennubrot yfir hluti.

Hvað er raforkuviðmiðun mæld í (raforkueiningum)?

Eining SI kerfisins fyrir raforku (raforkuviðmiðun er mæld í) ohm og er táknuð með Ω. Einingin ohm (Ω) er nefnd eftir stóra tyska eðlisfræðingnum og stærðfræðingnum Georg Simon Ohm.

Í SI kerfi er einn ohm jafnt einu volt á ampera. Þannig,

$\begin{align*} 1\,\,Ohm = 1 \frac{Volt}{Ampere} \end{align*}$

Þar af leiðandi er raforku einnig mæld í volt á ampere.

Raforkur eru framleiddar og skilgreindar yfir vítt gildisbil. Þar af leiðandi eru afleiddar einingar raforkna gerðar eftir gildum þeirra eins og milliohm (1 mΩ = 10-3 Ω), kiloohm (1 kΩ = 103 Ω) og megaohm (1 MΩ = 106 Ω), o.s.frv.

Raforkusýni í rafkerfi

Það eru tvö helstu sýni sem notað eru fyrir raforkur í rafkerfum. Mörgasta sýnið fyrir raforku er zig-zag lína sem er almennt notuð í Norður-Ameríku.

Annað sýnið fyrir raforku er litill ferningur sem er almennt notuð í Evrópu og Ásíu, og þetta er kölluð alþjóðleg sýni fyrir raforku.

Sýnið fyrir raforkur er sýnt í myndinni hér fyrir neðan.

Fyrirtækis WeChat skjámynd_1710134355893.png — Röðunspeningarmerki

Fyrirtækis WeChat skjámynd_1710134362141.png — Röðunspeningarmerki

Röðun og samsíða spenningar

Jöfnu fyrir röðunarspenningar

Næst genginn strik sýnir fjöldi spenningar n tengdur í röð.

Ef tvær eða fleiri spenningar eru tengdar í röð, þá er jafngildi spenninga röðunartengdu spenningar jafnt summu af einstaklegum spenningum.

Stærðfræðilega er þetta lýst sem

$\begin{align*} R_e_q_. = R_1 + R_2 + ........ + R_n \end{align*}$

$\begin{align*} R_e_q_. = \sum_{i=1}^{n} R_n \end{align*}$

Í röðstillingu er straumurinn sem fer í gegnum hverja einstaka viðsvarar á sama stöðu (þ.e. straumurinn í hverjum viðsvari er sá sami).

Dæmi

Svo sem sýnt er í vélrásinu hér að neðan eru þrír viðsvarar, 5 Ω, 10 Ω og 15 Ω, tengdir í röð. Finndu jafngildann viðsvararinn fyrir viðsvarana sem eru tengdir í röð.

Lausn:

Gefin gögn: $R_1 = 5 \,\,\Omega, R_2 = 10 \,\,\Omega$ og $\,\,R_3 = 15 \,\,\Omega$

Samkvæmt formúlu,

$\begin{align*} \begin{split} & R_e_q_. = R_1 + R_2 + ........ + R_n \\ & = 5 + 10 + 15 \\ & R_e_q_.= 30\,\,\Omega \end{split} \end{align*}$

Þannig fáum við jafngildan andstæða af röðunarsamböndum sem er 30 Ω.

(athugið að stöðugreiningin á myndinni að ofan segir 25 Ω. Þetta er villurit, rétt svar er 30 Ω)

Formúla fyrir andstæður í samsíða samböndum

Staðugreiningin hér að neðan sýnir fjöldi andstæða n tengdra í samsíða samböndum.

Ef tvær eða fleiri andstæður eru tengdar í samsíða samböndum, þá er jafngildi andstæðunnar í samsíða samböndum jafnt margföldunarefni summu margföldunarefnis hverrar einstökurrar andstæðu.

Stærðfræðilega er þetta skilgreint sem

$\begin{align*} \frac{1}{R_e_q_.} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} + ........ + \frac{1}{R_n} \end{align*}$

$\begin{align*} R_e_q_. = \sum_{i=1}^{n} \frac{1}{R_n} \end{align*}$

Í samhliða tengingu er spenna sem fer í gegnum hverja einstaka viðmótshluta staðfest (þ.e. spennan í gegnum hver viðmótshlut er sú sama).

Viðmótsnet (dæmi um notkun)

Strömulindarviðmót fyrir LED

Að lindast af straumi er mjög mikilvægt í LED. Ef of mikið af straumi fer í gegnum LED mun það skemmta. Því er notað strömulindarviðmót til að lindast af eða minnka strauminn í gegnum LED.

Straumlindarviðmöt eru tengd í samhliða við LED til að lindast af straumnum sem fer í gegnum LED og halda honum á öruggu gildi. Til dæmis, eins og sýnt er í myndinni hér fyrir neðan, er strömulindarviðmótið tengt í samhliða við LED.

Reikna Nefnuð Gildi Straumlindarviðmóts

Þegar reiknað er gildi strömulindarviðmóts, þarf að vita þrjár eiginleika eða stærðir LED:

Framspenna LED (frá gögnasniði)
Hámarksframstraumur LED (frá gögnasniði)
VS = spenna úr efni

Framspenna er spennan sem þarf til að kveikja LED, og hún er venjulega á milli 1,7 V til 3,4 V, eftir lit LED. Hámarksframstraumur er samfelldur straumur sem fer í gegnum LED, og hann er venjulega um 20 mA fyrir grunnleg LED.

Nú máum við reikna nauðsynlega gildið á straumstjórnunarandri með eftirfarandi jöfnu,

$\begin{align*} R = \frac{V_S - V_F}{I_F} \end{align*}$

Þar sem, $V_S$ = spenna

$V_F$ = framhliðarspenningur

$I_F$ = hámarksframhliðarstræmi

Skulum sjá dæmi um að reikna nauðsynlega gildið á straumstjórnunarandri með ofangreindri jöfnu.

Dregilandaandrir

Dregilandaandrir eru andrir sem nota á í rafmagnslogik skemmunum til að tryggja ákveðinn staða fyrir merki.

Með öðrum orðum, dregilandaandrir eru notuð til að tryggja að snór sé dreginn í hátt logisk stig þegar engin inntak er til staðar. Dregilniðurandrir vinna svipað og dregilandaandrir, nema að þeir dregi snór í lágt logisk stig.

Nútím IC, mikrostjórar og digið logik skemma hafa mörg inntak og úttak, og þessi inntök og úttök þurfa að vera rétt stillt. Því er notað dragandi spennuvænting til að tryggja að inntaksstimpill mikrostjóra eða digið logik skemma sé stilt á kjört stöðu.

Dragandi spennuvænting er notuð í sameiningu við transistors, lyklar, hnappar o.s.frv., sem bresta fyska tengslin með næstu hlutum við jörð eða VCC. Til dæmis, sýnir myndin hér fyrir neðan draganda spennuvæntingskraft.

企业微信截图_17101346272890.png — Dragandi spennuvæntingarkraftur

企业微信截图_17101346341956.png — Dragandi spennuvæntingarkraftur

Svo sem sýnt er, þegar lykillinn er lokaður, fer inntaksspenna (Vin) á mikrostjóra eða skemman í jörð, en þegar lykillinn er opinn, er inntaksspenna (Vin) á mikrostjóra eða skemman dregin upp að stigi inntaksspennis (Vin).

Þannig getur dragandi spennuvænting stilt inntaksstimpil mikrostjóra eða skemmu þegar lykillinn er opinn. Ef engin dragandi spennuvænting væri, væru inntakin á mikrostjóra eða skemmu flutt, þ.e. í hátt óbundna stöðu.

Typisk gildi fyrir dragandi spennuvænting er 4,7 kΩ en það getur breyst eftir forritun.

Spennusvif yfir spennuvænting

Spennusvif yfir spennuvænting er ekki annað en gildi spennu yfir spennuvæntinguna. Spennusvif er einnig kend sem IR svif.

Svo sem við vitum, er spennuvænting passiv raforka sem veitir rafmagnarviðspörun við straum. Þannig skapar hún spennusvif ef straum fer yfir spennuvæntinguna, samkvæmt ohms reglum.

Stærðfræðilega má orfár á milli spennuskilsmarka útfæra sem,

$\begin{align*} V (Voltage \,\, Drop) = I * R \end{align*}$

Merki fyrir IR-fall (Spenna)

Til að ákveða merkið fyrir spennufallið á spennuskilsmarki er stefna straumsins mjög mikilvæg.

Látum okkur skoða spennuskilsmark með viðmiðun R þar sem straumur (I) fer frá punkti A til punkts B eins og sýnt er í myndinni hér fyrir neðan.

Því miður er punktur A í hærri potensli en punktur B. Ef við ferðumst frá A til B, þá er V = I R neikvætt, d.v.s., -I R (það er, fall í potensi). Símilega, ef við ferðumst frá punkti B til punkts A, þá er V = I R jákvætt, d.v.s., +I R (það er, stígur í potensi).

Af þessu er klart að merki spennufallsins á spennuskilsmarki fellur undir stefnu straumsins í þeim spennuskilsmarki.

Liturakóðar spennuskilsmarka

Liturakóðar spennuskilsmarka eru notaðir til að greina spennu eða viðmiðunarsverð og prósentuhagmark svæðis. Liturakóðarnir notast við littekar bánd til að auðkennda þau.

Sjámyndin hér fyrir neðan sýnir fjóra litteka bánd prentuð á spennuskilsmark. Þrjú bænd eru prentuð hvort síðan annað, en fjórða bándið er prentað smátt frá þriðja bándinu.

4 band resistor color code — Fjórar littekar bándar á spennuskilsmark

Fyrstu tvær band á vinstri hlið stendu fyrir mikilvægar aukastafi, þriðja band stendur fyrir tugakerfi, og fjórða band stendur fyrir mörkun.

5 band resistor code — Liturakóði fyrir 5-banda viðbót

Táknmyndin að neðan sýnir mikilvæga aukastafi, tugakerfi og mörkun fyrir mismunandi litakóða viðbóta.

Aðalatriði:

Gullbandið og silfurbandið er alltaf sett til hægri.
Viðbótarverðið er alltaf lesið frá vinstri til hægri.
Ef það er ekki mörkunarbundið band, finndu hliðina með bandi nær leitinni og gerðu það fyrsta bandið.

Dæmi (Hvernig á að reikna viðbótarverð?)

Svo sem sýnt er myndinni að neðan, hefur kólviðbót með litakóða fyrsta ring af grænum, annan af bláum, þriðja af rauðum og fjórða af gullins lit. Finndu eiginleika viðbótarinnar.

Lausn:

Eftirfarandi táknmynd fyrir litakóða viðbóta,

Grænn	Blár	Rauður	Gullrósugulur
5	6	102	${\pm 5}{\%}$

$\begin{align} R = 56 10^2 \Omega \SI{\pm 5}{\%} \,\, \end{align*}$

Þannig er gildi viðmotsins $5600\,\,\Omega$ með ${\pm 5}{\%}$ spönn.

Svo er gildi viðmotsins á milli

$5600 + 5 \% = 5600 + 280 = 5880 \,\,\Omega$

$5600 - 5 \% = 5600 - 280 = 5320 \,\,\Omega$

Svo er gildi viðmotsins á milli $5880\,\,\Omega$ og $5320\,\,\Omega$ .

Stafur eða bókstafur (RKM kóði)

Þegar spennuvirkar eru svo litlir að litakóðun sé erfitt að nota, er stafur eða bókstafur notaður til að skilgreina þá. Þetta er einnig kend sem RKM kóði.

Stafirnir sem notaðir eru til að kóða spennuvirkja eru R, K og M. Þegar stafur er á milli tveggja tugabrotastafa, virkar hann eins og kommur. Til dæmis, stafurinn R merkir Ohm, K merkir Kilo ohm, og M merkir Mega ohm. Skoðum nokkur dæmi af þessu.

Móttaka	Stafur
0.3 Ω	R3
0.47 Ω	R47
1 Ω	1R0
1 KΩ	1K
4.7 KΩ	4K7
22.3 MΩ	22M3
9.7 MΩ	9M7
2 MΩ	2M

Dæmi – bókstafur eða tölustafur

Tolufjöldi er merktur sem

Stafur	Tolerans
F	${\pm 1}{\%}$
G	${\pm 2}{\%}$
J	${\pm 5}{\%}$
K	${\pm 10}{\%}$
M	${\pm 20}{\%}$

Dæmi – Við stafkóða:

Móttaka	Stafur
$3.5\,\,\Omega {\pm 5}{\%}$	3R5J
$4.7\,\,\Omega {\pm 10}{\%}$	4R7K
$9.7\,\,M\Omega {\pm 2}{\%}$	9M7G

Tegundir spennaþverra

Það er allskyns tegunda spennaþverra, hver með sér einkennilegar eiginleika og ákveðna notkun.

Það eru tvær grunn-tegundir spennaþverra í boði: Fæst spennaþverar og Breytanlegar spennaþverar. Bæði tegundir eru listuð hér að neðan.

Fæstar spennaþverar

Fæstar spennaþverar eru mest notaðar tegund spennaþvera. Þær eru almennt notaðar í rafmagnsskipanir til að stjórna og reglulega réttum skilyrðum í skipun. Tegundir fæstra spennaþverna eru listuð hér að neðan.

Kolspennaþverar (Kolspennaþverar)
Kolhaufsspennaþverar
Kolskinnspennaþverar
Hittspennaþverar (Hitaspennaþverar)
Tráðispennaþverar
Yfirborðsspennaþverar
Málmaskinnspennaþverar
Málmoksidspennaþverar
Dikkt málmskinnspennaþverar
Létt málmskinnspennaþverar
Fóilskinnspennaþverar
Prentaðar kolspennaþverar
Ammeterskiptingar (Straumskenningar)
Röðspennaþverar

Breytanlegar spennaþverar

Breytanlegar spennaþverar bestuð af einu eða fleiri fæstum spennaþveraelementum og skyfri. Þessar gefa þrjár tengingar við elementin; tvær eru tengdar við fæsta spennaþveraelementin, en þriðja er skyfrinn. Með því að færa skyfrið á mismunandi tengingar getum við breytt gildi spennaþvers.

Tegundir breytanlegra spennaþverna eru listuð hér að neðan.

Sjálfstillaanlegir viðbótar
Potentíómælar
Breytanlegir viðbótar (Rheostat)
Viðbótar árásakerfi (Viðbótaumsvipting)
Varistors (Ólínuar viðbótar)
Ljósáhæftur viðbót (LDR) eða ljósáhæftur viðbót
Trimmers

Aðrir sérstakir gerðir af viðbótum eru:

Vatnsviðbót (Vatns rheostat, væskurhestr)
Ballast viðbót
Fenolmóldunaraflar viðbót
Cermet viðbótar
Tantal viðbótar

Stærðir viðbóta (Algengustu gildi viðbóta)

Stærðir viðbóta eru skiptar í nokkrar seríur af staðalvörðum viðbótagildum. Árið 1952 ákvað Alþjóða rafmagnssamtök að ákvarða staðalvörð og viðmið til að auka samhengi milli hluta og að lækka framleiðslu viðbóta.

Þessi staðalvörð eru kölluð E-seríur eftir IEC 60063 valdir tölur. Þessar E-seríur eru flokkuð sem E12, E24, E48, E96 og E192 með 12, 24, 48, 96 og 192 mismunandi gildum innan hverrar áratugaeiningar.

Algengustu viðbótagildin eru lýst hér fyrir neðan. Þetta eru E3, E6, E12 og E24 staðalviðbótagildi.

E3 staðalviðbótasería:

E3 viðbótaserían er algengasta viðbótagerð notuð í rafmagnsframleiðslu.

1.0

2.2

4.7

E6 staðalrás viðmið:

E3 viðmið er einnig oft notað, og býður upp á stóra val af algengum viðmiða gildum.

1,0	1,5	2,2
3,3	4,7	6,8

E12 staðalrás viðmiðuður:

1,0	1,2	1,5
1,8	2,2	2,7
3,3	3,9	4,7
5,6	6,8	8,2

E24 staðalrásarröð:

1.0	1.1	1.2
1.3	1.5	1.6
1.8	2.0	2.2
2.4	2.7	3.0
3.3	3.6	3.9
4.3	4.7	5.1
5.6	6.2	6.8
7.5	8.2	9.1

请注意，根据您的要求，表格中的数字无需翻译，因此它们保持不变。如果需要对表格中的其他内容进行翻译，请提供具体的文本内容。

Spennubirtingar eru venjulega skilgreindar með ${\pm 20}{\%}$ , ${\pm 10}{\%}$ , ${\pm 5}{\%}$ , ${\pm 2}{\%}$ , og ${\pm 1}{\%}$ .

Hvað er spennubirting gerð af?

Þegar kemur að notkun, er birt flóknar efni sem notað eru til að framleiða spennubirtingu.

Spennubirtingar eru framleiddar úr kolvi eða kopar, sem gera það erfitt fyrir rafstraum að fara í gegnum rafla.
Almennasta tegundin og almennt notuð spennubirting er kolspennubirting sem er best notuð í lágörugum rafrænum kerfum.
Manganín og constantan leysingar eru notuð til að framleiða staðalraðstillaðar spennubirtingar vegna hárrafmótstaðar og lægrar hitastigsgripa.
Manganín fóli og línur eru notaðar til að framleiða viðbótarstiklar eins og strömfjölga viðbótarstiklar, vegna þess að manganín hefur næstum engan hitastuðul viðbótarstiklsins.
Nikkel-kopar-mangán legir er notaður til að framleiða staðal viðbótarstikla; línurafinna viðbótarstikla, nákvæmur línurafinna viðbótarstikla o.s.frv. Þessi legr hefur samsetning: Nikkel = 4%; Kopar = 84%; Mangán = 12%.

Hvaða notkun er algengasta fyrir viðbótarstikla (notkun viðbótarstikla)

Sumar af notkun viðbótarstikla eru:

Viðbótarstiklar eru notaðir í forstækkara, svifnema, fjölfaldur mælir, modúlendur, demodúlendur, sendendur o.s.frv.
Ljósstjórnaðir viðbótarstiklar eru notaðir í rænnigangsvarnum, flammskyggjendum, myndvinnsluvélmum o.s.frv.
Línurafinna viðbótarstiklar eru notaðir í viðbót við strömfjölga þegar mikil stökka, jafnt straumstýring og nákvæm mæling er nauðsynleg.