온라인 저항 분배기. 전압 및 전류 분배기

전기 회로를 설계할 때 전압을 낮추고(여러 부분으로 나누어) 그 일부만 부하에 적용해야 하는 경우가 발생합니다. 이러한 목적을 위해 그들은 다음을 사용합니다. 전압 분배기. 이는 키르히호프의 제2법칙에 기초합니다.

가장 간단한 회로- 저항성 전압 분배기. 두 개의 저항 R1과 R2가 직렬로 연결됩니다.

~에 직렬 연결저항이 그들을 통해 흐른다 동일한 전류나.

결과적으로 옴의 법칙에 따라 저항기의 전압은 공칭 값에 비례하여 분배됩니다.

부하를 R1 또는 R2에 병렬로 연결합니다. 결과적으로 부하는 U R2와 동일한 전압을 갖습니다.

전압 분배기 애플리케이션의 예

전압 분배기로. 6볼트와 9볼트 배터리로만 작동할 수 있는 전구가 있다고 상상해 보세요. 이런 경우 전구를 배터리에 연결하면 전구가 타버릴 수 있습니다. 전구가 공칭 모드에서 작동하려면 9V 전압을 6V와 3V로 나누어야 합니다. 이 작업은 저항을 사용하는 가장 간단한 전압 분배기로 수행됩니다.
센서 매개변수 - 전압. 저항 요소의 저항은 온도와 같은 다양한 매개변수에 따라 달라집니다. 온도가 변하는 환경에 저항 중 하나를 배치합니다. 결과적으로 온도가 변하면 전압 분배기 중 하나의 저항이 변합니다. 분배기를 통과하는 전류가 변경됩니다. 옴의 법칙에 따르면 입력 전압은 두 저항 사이에 재분배됩니다.
전압 증폭기. 전압 분배기를 사용하여 입력 전압을 증폭할 수 있습니다. 이는 예를 들어 터널 다이오드의 전류-전압 특성 섹션에서 분배기 요소 중 하나의 동적 저항이 음수인 경우에 가능합니다.

저항성 전압 분배기 사용 시 제한 사항

저항기의 전압 분배기 저항 등급은 분배기에 연결된 부하의 정격 저항보다 100 - 1000배 낮아야 합니다. 그렇지 않으면 부하 저항으로 인해 분배기로 나누어진 전압의 양이 감소합니다.
전압 분배기인 저항 값이 작으면 유효 전력이 크게 손실됩니다. 분배기를 통해 큰 전류가 흐릅니다. 소진되지 않고 환경에 방출되는 이 양의 에너지를 소산할 수 있도록 저항을 선택하는 것이 필요합니다.
저항성 전압 분배기는 강력한 연결에 사용할 수 없습니다. 가전제품: 전기 기계, 발열체, 유도로.
전압 분배기의 활성 요소 손실로 인해 회로 효율성이 감소합니다.
정확한 결과를 얻으려면 전압 분배기에 정밀(고정밀) 저항을 사용해야 합니다.

전압 분배기는 전압 조정 문제에 대한 최적의 솔루션을 제공하므로 전자 제품에 널리 사용됩니다. 예를 들어 일부 벽 램프와 같은 가장 단순한 것부터 노멀라이저 권선을 전환하기 위한 제어 보드와 같이 매우 복잡한 것까지 다양한 도식적 솔루션이 있습니다. 주전원 전압.

전압 분배기란 무엇입니까? 공식은 간단합니다. 이는 전송 계수(별도 조정 가능)에 따라 입력에 대한 출력 전압 값을 조절하는 장치입니다.

이전에는 상점 선반에서 두 개의 램프용으로 설계된 스콘스 램프를 자주 찾을 수 있었습니다. 그 특징은 램프 자체가 127V의 전압으로 작동하도록 설계되었다는 것입니다. 동시에 전체 시스템은 220V의 가정용 전원 공급 장치에 연결되어 매우 성공적으로 작동했습니다. 기적은 없습니다! 문제는 도체를 연결하는 방법이 전압 분배기에 지나지 않는다는 것입니다. 전기 공학의 기본, 즉 소비자를 기억합시다. 아시다시피 순차 연결 방식에서는 동일하지만 전압이 변합니다(옴의 법칙을 기억하세요). 따라서 램프가 있는 예에서는 동일한 유형의 램프를 직렬로 연결하여 공급 전압을 절반(110V)으로 줄입니다. 전압 분배기는 하나의 안테나에서 여러 TV로 신호를 분배하는 장치에서도 찾을 수 있습니다. 실제로 많은 예가 있습니다.

두 개의 저항 R1과 R2를 기반으로 하는 가장 간단한 전압 분배기를 살펴보겠습니다. 저항은 직렬로 연결되며 입력 전압 U는 저항을 연결하는 도체의 중간 지점에 추가 단자가 있습니다. 즉, 세 개의 끝이 있습니다. 두 개는 외부 단자(그 사이에 전압 U의 전체 값)이고 중간 단자는 U1과 U2를 형성합니다.

옴의 법칙을 사용하여 전압 분배기를 계산해 보겠습니다. I = U / R이므로 U는 전류와 저항의 곱입니다. 따라서 R1이 있는 구간에서는 전압이 U1이 되고, R2가 있는 구간에서는 전압이 U2가 됩니다. 전류는 다음과 같습니다. 완전한 회로에 대한 법칙을 고려하면 공급 U는 U1 + U2의 합입니다.

이 조건에서 전류는 얼마인가? 방정식을 일반화하면 다음과 같은 결과를 얻습니다.

나는 = U / (R1+R2)입니다.

여기에서 분배기 출력(U1 또는 U2일 수 있음)의 전압 값(U 종료)을 결정할 수 있습니다.

U 출구 = U * R2 / (R1+R2).

저항을 조절할 수 있는 분배기에는 여러 가지가 있습니다. 중요한 기능, 이는 계산 단계와 작동 중에 모두 고려해야 합니다.

우선, 이러한 솔루션은 강력한 소비자의 전압을 조절하는 데 사용할 수 없습니다. 예를 들어, 이런 방식으로 전기 모터에 전력을 공급하는 것은 불가능합니다. 그 이유 중 하나는 저항 자체의 값 때문입니다. 킬로와트 저항기가 존재한다면 이는 에너지의 상당 부분을 열의 형태로 발산하는 대규모 장치입니다.

연결된 부하의 저항 값은 분배기 자체의 회로보다 작아서는 안 됩니다. 그렇지 않으면 전체 시스템을 다시 계산해야 합니다. 이상적으로는 분배기의 R과 부하의 R 사이의 차이가 최대한 커야 합니다. R1과 R2의 값을 정확하게 선택하는 것이 중요합니다. 정격을 과대평가하면 초과로 이어지고, 과소평가하면 과열되어 난방에 에너지가 낭비되기 때문입니다.

분배기를 계산할 때 일반적으로 연결된 부하의 암페어보다 몇 배(예: 10) 큰 전류 값을 선택합니다. 다음으로 전류와 전압을 알고 총 저항(R1 + R2)을 계산합니다. 다음으로 R1과 R2의 가장 가까운 표준 값이 표에서 선택됩니다 (과도한 가열을 피하기 위해 허용 전력을 고려).

). 체인의 두 부분으로 생각할 수 있습니다. 어깨, 입력 전압과 동일한 전압의 합. 제로 전위와 중간점 사이의 어깨를 호출합니다. 낮추다, 그리고 다른 하나는 - 맨 위. 선형 및 비선형 전압 분배기가 있습니다. 선형에서는 입력 전압에 따라 출력 전압이 선형적으로 변화합니다. 이러한 분배기는 다양한 지점에서 전위와 작동 전압을 설정하는 데 사용됩니다. 전자 회로. 비선형 분배기에서 출력 전압은 비선형적으로 계수에 따라 달라집니다. 비선형 전압 분배기는 기능적 전위차계에 사용됩니다. 저항은 능동적이거나 반응적일 수 있습니다.

저항 전압 분배기

가장 간단한 저항성 전압 분배기는 두 개의 직렬 연결된 저항으로 구성되며 전압 소스에 연결됩니다. 저항은 직렬로 연결되어 있으므로 키르히호프의 첫 번째 법칙에 따라 저항을 통과하는 전류는 동일합니다. 옴의 법칙에 따라 각 저항기의 전압 강하는 저항에 비례합니다(이전에 설정한 전류는 동일함).

각 저항에 대해:

for 표현식을 for 표현식으로 나누면 다음과 같이 됩니다.
따라서 전압의 비율과 저항의 비율과 정확히 같습니다.
평등 사용
, 여기서 , 그리고
그리고 그것으로부터 현재의 관계를 표현하면 다음과 같습니다.

분배기의 출력 ()과 입력 () 전압을 연결하는 공식을 얻습니다.

전압 분배기의 부하 저항은 분배기의 자체 저항보다 훨씬 커야 하므로 계산 시 병렬로 연결된 이 저항은 무시될 수 있습니다. 실제로 특정 저항값을 선택하려면 원칙적으로 다음 알고리즘을 따르면 충분합니다. 먼저 부하가 꺼졌을 때 작동하는 분배기의 현재 값을 결정해야 합니다. 이 전류는 상당히 더 최신(일반적으로 값의 10배 초과)는 부하에 의해 소비되지만, 지정된 전류는 전압 소스에 과도한 부하를 생성해서는 안 됩니다. 현재 값을 기준으로 옴의 법칙에 따라 총 저항 값이 결정됩니다. 남은 것은 표준 시리즈에서 특정 저항 값을 취하는 것입니다. 그 값의 비율은 필요한 전압 비율에 가깝고 값의 합은 계산 된 값에 가깝습니다. 실제 분배기를 계산할 때 저항의 온도 계수, 공칭 저항 값의 허용 오차, 입력 전압 변경 범위, 분배기 부하 속성의 가능한 변경 및 최대 전력 손실을 고려해야 합니다. 저항기 - 할당된 전력을 초과해야 하며, 부하가 꺼졌을 때 소스 전류는 어디입니까(이 경우 가능한 최대 전류는 저항기를 통해 흐릅니다).

애플리케이션

전압 분배기는 중요한회로 설계에서. 예를 들어, 무효 전압 분배기로 간단한 전기 필터를 인용하고 비선형 전압 안정기로 파라 메트릭 전압 안정기를 사용할 수 있습니다.

전압 분배기는 AVM의 전기 기계 메모리 장치로 사용되었습니다. 이러한 장치에서 저장된 값은 가변 저항의 회전 각도에 해당합니다. 이러한 장치는 정보를 무기한 저장할 수 있습니다.

전압 증폭기

전압 분배기를 사용하여 입력 전압을 증폭할 수 있습니다. 예를 들어 터널 다이오드의 전류-전압 특성 섹션에서와 같이 a가 음수인 경우 가능합니다.

저항성 전압 분배기 사용의 제한 사항

분배기의 공칭 저항은 공칭 부하 저항보다 100 - 1000배 작아야 합니다.

전압 분배기인 작은 저항 값은 분배기에 큰 전류를 발생시킵니다. 저항의 가열로 인해 회로의 효율이 감소합니다.

강력한 전기 장치를 연결하는 데 저항성 전압 분배기를 사용할 수 없습니다. 전기 자동차, 가열 요소.

규제 및 기술 문서

GOST 11282-93 (IEC 524-75) - 저항성 DC 전압 분배기

메모

모래밭

위키미디어 재단.

2010.

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기술 번역가 가이드

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DC를 분할하기 위한 전기 장치 또는 교류조각으로. 모든 D.N. 활성 또는 반응으로 구성됩니다. 전기저항. 보통 D.n. 전압을 측정하는데 사용됩니다. 낮은데...... 위대한 소련 백과사전

저항기, 커패시터 또는 인덕터로 구성된 전기 회로 요소를 통해 기존 직접 또는 교류 전압의 일부만 제거(사용)할 수 있는 전기 장치입니다. 에… … 기술백과사전

전압 분배기는 저항을 사용하여 고정된 전압 값을 얻습니다. 이 경우, 출력 전압 U out은 다음 관계식에 의해 입력 전압 U in(가능한 부하 저항을 고려하지 않고)과 관련됩니다.

U 출력 = U x x (R2 / R1 + R2)

쌀. 1. 전압 분배기

예. 저항 분배기를 사용하면 저항이 100kOhm인 부하의 소스에서 1V의 전압을 얻어야 합니다. 직류 전압 5V. 필요한 전압 분배 비율 1/5 = 0.2. 우리는 그림에 표시된 다이어그램과 같은 분배기를 사용합니다. 1.

저항 R1 및 R2의 저항은 100kOhm보다 훨씬 작아야 합니다. 이 경우 분배기를 계산할 때 부하 저항을 무시할 수 있습니다.

따라서 R2 / (R1 +R2) R2 = 0.2

R2 = 0.2R1 + 0.2R2.

R1 = 4R2

따라서 R2 = 1kOhm, R1 - 4kOhm을 선택할 수 있습니다. 저항 R1은 ±1%의 정확도(전력 0.25W)로 금속 필름을 기반으로 만들어진 표준 저항기 1.8 및 2.2kOhm을 직렬로 연결하여 얻습니다.

분배기 자체는 1차 소스(이 경우 1mA)의 전류를 소비하며 이 전류는 분배기 저항의 저항이 감소함에 따라 증가한다는 점을 기억해야 합니다.

지정된 전압 값을 얻으려면 고정밀 저항기를 사용해야 합니다.

단순한 저항기 전압 분배기의 단점은 부하 저항이 변하면 분배기의 출력 전압(U out)도 변한다는 것입니다. U에 대한 부하의 영향을 줄이려면 최소 부하 저항보다 최소 10배 작은 저항 R2를 선택해야 합니다.

저항 R1 및 R2의 저항이 감소하면 입력 전압 소스에서 소비되는 전류가 증가한다는 점을 기억하는 것이 중요합니다. 일반적으로 이 전류는 1~10mA를 초과해서는 안 됩니다.

저항기는 전체 전류의 특정 비율을 분배기의 해당 암으로 보내는 데에도 사용됩니다. 예를 들어, 그림의 다이어그램에서 도 2에서, 전류 I는 저항 R1 및 R2의 저항에 의해 결정되는 총 전류 I 입력의 일부입니다. I out = I in x (R1 / R2 + R1)이라고 쓸 수 있습니다.

예. 화살 측정기다음과 같은 경우에는 전체 규모로 벗어납니다. DC움직이는 코일에서는 1mA입니다. 능동 저항코일 권선은 100Ω입니다. 입력 전류 10mA에서 기구 바늘이 최대한 편향되도록 저항을 계산합니다(그림 3 참조).

쌀. 2 전류 분배기

쌀. 3.

현재 분할 계수는 다음 관계식에 의해 결정됩니다.

I out / I in = 1/10 = 0.1 = R1 / R2 + R1, R2 = 100Ω.

여기에서,

0,1R1 + 0.1R2 = R1

0,1R1 + 10 = R1

R1 = 10/0.9 = 11.1옴

저항기 R1에 필요한 저항은 ±2%(0.25W)의 정확도로 후막 기술을 기반으로 제작된 저항이 9.1Ω과 2Ω인 두 개의 표준 저항기를 직렬로 연결하여 얻을 수 있습니다. 그림에서 그 점을 다시 한번 주목해 보자. 3 저항 R2는 .

우수한 전류 분할 정확도를 보장하려면 고정밀(± 1%) 저항기를 사용해야 합니다.

입력 및 출력 전압이 전달 비율에 의해 관련되는 장치입니다. 분배기는 전압의 합이 입력 전압과 동일한 숄더라고 불리는 회로의 두 부분으로 생각할 수 있습니다. 대부분의 경우 전압 분배기는 두 개의 저항으로 구성됩니다. 이러한 분배기를 저항이라고 합니다. 이러한 분배기의 각 저항을 숄더라고 합니다. 지면에 연결된 어깨를 아래쪽, 플러스에 연결된 어깨를 위쪽이라고 합니다. 두 개의 저항이 연결되는 지점을 중간 다리 또는 중간 지점이라고 합니다. 아주 간단하게 말하면 중간어깨 부분을 수영장으로 상상하시면 됩니다. 전압 분배기를 사용하면 전압을 접지로 "배출"(하단 다리의 저항 감소)하거나 풀에 전압을 "부어"(상단 다리의 저항 감소) 두 개의 "게이트웨이"를 제어할 수 있습니다. 따라서 분배기를 사용하여 원래 전압의 일부만 얻을 수 있습니다.

전압 분배기의 개략도

고려 중인 예에서는 9V의 전압이 입력(Uin)에 적용됩니다. 출력(Uout)에서 5V를 얻어야 한다고 가정합니다. 전압 분배기의 저항을 계산하는 방법은 무엇입니까?

전압 분배기 계산

많은 사람들은 분배기의 저항을 계산하는 공식이 없다는 사실에 직면합니다. 실제로 이러한 공식은 도출하기 쉽습니다. 하지만 가장 먼저 해야 할 일이 있습니다. 명확성을 위해 끝부터 계산을 시작하겠습니다. 저항 값을 알고 출력 전압을 계산해 봅시다.

R1과 R2를 통해 흐르는 전류는 중간 암(Uout)에 아무것도 연결되지 않은 한 동일합니다. 저항의 총 저항은 다음과 같습니다. 직렬 연결저항의 합과 같습니다.

Rtot = R1 + R2 = 400 + 500 = 900옴

옴의 법칙을 사용하여 저항을 통해 흐르는 전류의 강도를 찾습니다.

I = Uin / Rtot = 9V / 900Ω = 0.01A = 10mA

이제 하단 암의 전류(R2를 통과하는 전류)를 알았으므로 하단 암의 전압을 계산합니다(다시 옴의 법칙).

Uout = I * R2 = 0.01A * 500Ω = 5V

또는 계산 체인을 단순화합니다.

Uout = Uin * (R2 / (R1+R2))

약간의 수학과 기타 지식을 적용하고 옴의 법칙으로 모든 것을 맛보면 다음 공식을 얻을 수 있습니다.

R1 = (Uin-Uout)/Id+In

R2 = Uout / ID

여기 ID그리고 ~ 안에- 각각 분배기 전류 및 부하 전류. 안에 일반적인 경우, 이것이 어떤 종류의 전류인지 알 필요조차 없습니다. 그냥 동등하게 받아들여도 됩니다 ID= 0.01A(10mA), ~ 안에= 0. 즉, 부하가 없는 분배기를 고려합니다. 이는 전압 측정에만 분배기를 사용하는 한 허용됩니다(지식 기반의 모든 예에서는 정확히 그런 방식으로 사용됩니다). 그러면 수식이 단순화됩니다.

R1 = (Uin-Uout) * 100

R2 = Uout * 100

추신 이것은 전혀 중요하지 않지만 참고: 100은 중요하지 않습니다. 물리량. 그 조건을 받아들인 후 ID우리의 것은 항상 0.01A와 같습니다. 이는 단순히 0.01을 분자에 전달하여 얻은 계수입니다.

우리는 다음을 확인합니다:

입력 전압은 9V이고 출력에서 5V를 얻고 싶습니다. 값을 공식에 대체하면 다음을 얻습니다.

R1 = (9-5) * 100 = 400옴

R2 = 5 * 100 = 500옴

모든 것이 적합합니다!