Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!
Щоб живити електроприлади, потрібно забезпечити номінальні значення параметрів електроживлення, заявлені в їх документації. Безумовно більшість сучасних електроприладів працюють від мережі змінного струму 220 Вольт, але буває так, що потрібно забезпечити харчування приладів для інших країн, де напруга інше або живити що-небудь від бортової мережі автомобіля. У цій статті ми розглянемо, як підвищити напругу постійного і змінного струму і що для цього потрібно.Підвищення змінної напруги
Підвищити змінну напругу можна двома способами - використовувати трансформатор або автотрансформатор. Основна різниця між ними полягає в тому, що при використанні трансформатора є гальванічна розв'язка між первинною і вторинною ланцюгом, а при використанні автотрансформатора її немає.
Цікаво! Гальванічна розв'язка - це відсутність електричного контакту між первинною (вхідний) ланцюгом і вторинної (вихідний).
Розглянемо часто виникають питання. Якщо ви потрапили за межі нашої неосяжної батьківщини і електромережі там відрізняються від наших 220 В, наприклад, 110В, то щоб підняти напругу з 110 до 220 Вольт потрібно використовувати трансформатор, наприклад, такий як зображений на малюнку нижче:
Слід сказати про те, що такі трансформатори можна використовувати «в будь-яку сторону». Тобто, якщо в технічній документації вашого трансформатора написано «напруга первинної обмотки 220В, вторинної - 110В» - це не означає, що його не можна підключити до 110В. Трансформатори оборотні, і, якщо на вторинну обмотку подати, ті ж 110В - на первинній з'явиться 220В або інше підвищене значення, пропорційні коефіцієнту трансформації.
Наступна проблема, з якою багато хто стикається - низька напруга в електромережі, особливо часто це спостерігається в приватних будинках і в гаражах. Проблема пов'язана з поганим станом і перевантаженням ліній електропередач. Щоб вирішити цю проблему - ви можете використовувати ЛАТР (лабораторний автотрансформатор). Більшість сучасних моделей можуть як знижувати, так і плавно підвищувати параметри мережі.
Схема його зображена на лицьовій панелі, а на поясненнях принципу дії ми зупинятися не будемо. ЛАТР продаються різних потужностей, той що на малюнку приблизно на 250-500 ВА (вольт-ампер). На практиці зустрічаються моделі до декількох кіловат. Такий спосіб підходить для подачі номінальних 220 Вольт на конкретний електроприлад.
Якщо вам потрібно дешево підняти напругу у всьому будинку, ваш вибір - релейний стабілізатор. Вони також продаються з урахуванням різних потужностей і модельний ряд підходить для більшості типових випадків (3-15 кВт). Пристрій заснований також на автотрансформаторі. Про те, як вибрати стабілізатор напруги для будинку, ми розповіли в статті, на яку посилалися.
Ланцюги постійного струму
Всім відомо, що на постійному струмі трансформатори не працюють, тоді як в таких випадках підвищити напругу? У більшості випадків постоянку підвищують за допомогою дроселя, польового або біполярного транзистора і ШІМ-контролера. Іншими словами, це називається безтрансформаторний перетворювач напруги. Якщо ці три основні елементи з'єднати як показано на малюнку нижче і на базу транзистора подавати ШІМ сигнал, то його вихідна напруга підвищиться в Ku раз.
Ku = 1 / (1-D)
Також розглянемо типові ситуації.
Припустимо ви хочете зробити підсвічування клавіатури за допомогою невеликого відрізка світлодіодної стрічки. Для цього цілком вистачить потужності зарядного від смартфона (5-15 Вт), але проблема в тому, що його вихідна напруга становить 5 Вольт, а поширені типи світлодіодних стрічок працюють від 12 В.
Тоді як підвищити напругу на зарядному пристрої? Найпростіше підвищити за допомогою такого пристрою як «dc-dc boost converter» або «імпульсний підвищує перетворювач постійної напруги».
Такі пристрої дозволяють підвищити напругу з 5 до 12 Вольт, і продаються як з фіксованою величиною, так і регульовані, що дозволить в більшості випадків підняти з 12 до 24 і навіть до 36 Вольт. Але врахуйте, що вихідний струм обмежений найслабшим елементом ланцюга, в обговорюваної ситуації - струмом на зарядному пристрої.
При використанні зазначеної плати вихідний струм буде менше вхідного в стільки разів, у скільки піднялося напруга на виході, без урахування ККД перетворювача (він в районі 80-95%).
Подібні пристрої будують на базі мікросхем MT3608, LM2577, XL6009. З їх допомогою можна зробити пристрій для перевірки реле регулятора не на генераторі автомобіля, а на робочому столі, регулюючи значення з 12 до 14 Вольт. Нижче ви бачите відео-тест такого пристрою.
Цікаво! Любителі саморобок часто задають питання «як підвищити напругу з 3, 7 В до 5 В, щоб зробити Power bank на літієвих акумуляторах своїми руками?». Відповідь проста - використовувати плату-перетворювач FP6291.
На подібних платах за допомогою шовкографії вказано призначення контактних майданчиків для підключення, тому схема вам не знадобиться.
Також часто виникає ситуація - необхідність підключити до автомобільного акумулятора 220 В прилад, а буває що за містом дуже потрібно отримати 220. Якщо бензинового генератора у вас немає - використовуйте автомобільний акумулятор і інвертор, щоб підвищити напругу з 12 до 220 Вольт. Модель потужністю в 1 кВт можна купити за 35 доларів - це недорогий і перевірений спосіб підключити 220В дриль, болгарку, котел або холодильник до 12В акумулятора.
Якщо ви водій вантажівки, вам не підійде саме зазначений вище інвертор, через те, що у вашій бортової мережі швидше за все 24 Вольта. Якщо вам потрібно підняти напругу з 24В до 220В - то зверніть на це увагу при покупці інвертора.
Хоча варто відзначити, що є універсальні перетворювачі, які можуть працювати і від 12, і від 24 вольт.
У випадках, коли потрібно отримати високу напругу, наприклад, підняти з 220 до 1000В, можна використовувати спеціальний умножитель. Його типова схема зображена нижче. Він складається з діодів і конденсаторів. Ви отримаєте на виході постійний струм, врахуйте це. Це подвоювач Латура-Делона-Гренашера:
А так виглядає схема несиметричного умножителя (Кокрофта-Уолтона).
З його допомогою ви можете підвищити напругу в потрібне число раз. Це пристрій будується каскадами, від числа яких залежить скільки вольт на виході ви отримаєте. У наступному відео описаний принцип роботи помножувача.
Крім цих схем існує ще безліч інших, нижче зображені схеми учетвертітеля, 6- і 8-кратних умножителей, які використовуються для підвищення напруги:
У висновку хотілося б нагадати про техніку безпеки. При підключенні трансформаторів, автотрансформаторів, а також роботі з інверторами і умножителями будьте обережні. Не торкайтеся токоведущіхчастей голими руками. Підключення слід виконувати при відключеному живленні від пристрою, а також уникати їх роботи у вологих приміщеннях з можливістю потрапляння води або бризок. Також не перевищуйте заявлений виробником ток трансформатора, перетворювача або блоку живлення, якщо не хочете, щоб він у вас згорів. Сподіваємося, надані поради допоможуть вам підвищити напругу до потрібного значення! Якщо виникнуть питання, задавайте їх у коментарях під статтею!
Напевно ви не знаєте:
- Що таке лінійне і фазну напругу
- Як зробити 380В з 220
- Що таке обмежувач перенапруги