ИБП выдает 170 вольт при работе от батареи

Обновлено: 04.07.2024

После входа в систему вы будете перенаправлены обратно к этому руководству и сможете подписаться на него.

Так что же такое напряжение? Что ж, это довольно абстрактный термин, но многие люди любят использовать термин "потенциальная энергия", о котором вы слышали в средней школе по физике, а затем тут же забыли.

Некоторым людям нравится проводить аналогию с водой для описания напряжения. Водяной насос похож на источник напряжения (также известный как батарея).
Насос прокачивает воду через гидравлическую систему, а источник напряжения проталкивает электроны через электронную систему.
Чем выше номинальное давление насоса, тем большую «работу» может выполнить вода.
Точно так же, чем выше напряжение, тем большую «работу» (Вт) могут выполнять электроны.

Напряжение используется для подачи питания (через батарею или настенную розетку), а также для передачи данных. Например, музыка записывается с микрофона в виде аналогового сигнала напряжения, и если этот сигнал напряжения подается на динамик, напряжение выполняет работу по перемещению воздуха и воспроизведению звука.
Напряжение также используется в цифровых схемах для обмена данными в двоичном формате, обычно 5 В или 3,3 В - это «1», а 0 В - «0», чередуя 1 и 0 миллионы раз в секунду, данные можно перемещать довольно быстро.

Не просто металлическая группа 80-х! Напряжение бывает двух видов (ням): переменный ток (AC) и постоянный ток (DC). Вот краткий обзор различий.

Напряжение постоянного тока — это то, что выходит из батарей. Аккумулятор на 9 В, и он в значительной степени поддерживает это напряжение постоянным, пока не разрядится. Химические реакции внутри батареи создают постоянное напряжение.
Электронные схемы очень любят постоянное напряжение.

Напряжение переменного тока — это то, что выходит из стены. Мы называем это 120 В переменного тока (вольт переменного тока), потому что генератор на электростанции в США создает напряжение, которое колеблется (переменное). В розетке в вашем доме напряжение не постоянное, а изменяется примерно от -120 В до 0 и снова от +120 В до 0 60 раз в секунду. В Европе это называется 240 В переменного тока, потому что напряжение изменяется примерно от -240 В до +240 В со скоростью 50 раз в секунду.
Технически напряжение действительно составляет от +170 В до -170 В в США, что составляет 120 В переменного тока, о котором мы упоминаем, -> 340 В от пика до пика. Поскольку мультиметры, как правило, показывают среднеквадратичное значение напряжения, проще просто указать его как 120 В переменного тока и помнить, что пиковое положительное и отрицательное напряжение каждое примерно в 1,5 раза превышает среднеквадратичное напряжение, а размах будет примерно в 3 раза больше, чем среднеквадратичное значение. мультиметр показывает синусоидальную форму волны! Вы можете прочитать все о размахе напряжения по сравнению со среднеквадратичным значением здесь

Напряжение переменного тока отлично подходит для электростанций, поскольку его легко преобразовать (с помощью трансформатора) до 50 кВ переменного тока для дальних поездок, а затем до 240 В переменного тока или 120 В переменного тока для безопасного питания вашего дома. Те большие гудящие серые штуки, которые вы видите рядом с гудящими зданиями, — это огромные трансформеры.
Двигатели (например, насос компрессора стиральной машины и холодильника) также любят работать от сети переменного тока.

Вы можете очень легко преобразовать напряжение переменного тока в напряжение постоянного тока, используя очень маленький трансформатор, чтобы понизить 120 В переменного тока до разумного уровня, например, 16 В переменного тока, а затем выпрямить его. Это в основном то, что находится внутри штепсельной вилки или блока питания вашего ноутбука.
Превратить постоянный ток в переменный намного сложнее, вам понадобится инвертор, который дороже, чем трансформаторы/выпрямители.

Батарейки питают только напряжение постоянного тока, а настенные вилки — только переменное напряжение. Тем не менее, вполне возможно иметь как переменное, так и постоянное напряжение в определенной точке:
Если переменное напряжение колеблется между -60 В и +60 В, оно имеет 120 Вразмах переменного тока и 0 В постоянного тока, потому что среднее напряжение -60 В и + 60В это 0В.
Если переменное напряжение колеблется между 0 В и 120 В, то оно имеет 120 В пик-пик переменного тока и 60 В постоянного тока, поскольку среднее напряжение 0 В и 120 В составляет 60 В.

На приведенном выше изображении осциллографа пунктирная горизонтальная линия в центре обозначает землю (0 В), а каждое пунктирное деление соответствует 5 В. Осциллограф отображает сигнал, который имеет составляющие как переменного, так и постоянного тока. Существует переменное напряжение (прямоугольная волна) высотой около 4 В при частоте около 100 Гц и постоянное (среднее значение) напряжение около 7 В. Используйте пунктирные деления, чтобы убедиться, что это так.

Проверьте, работает ли ваш блок питания, получаете ли вы 5 В от регулятора 7805?
Убедитесь, что ваша цепь получает достаточно энергии: когда все мигающие индикаторы горят, не слишком ли падает напряжение питания?
Проверьте сигналы, поступающие на микросхемы и исходящие от них, чтобы убедиться, что они соответствуют вашим ожиданиям после запуска и запуска схемы.
Проверка батарей, солнечных элементов, стенных вилок и розеток (осторожно!)
С помощью токоизмерительного резистора вы можете выполнять измерения тока в проекте, не повреждая измеритель.

Вы можете проверить напряжение только тогда, когда цепь включена. Если на входе нет напряжения (питание), то в цепи не будет напряжения для проверки! Он должен быть подключен (даже если кажется, что он не работает)

Напряжение всегда измеряется между двумя точками. Невозможно измерить напряжение только одним щупом, это все равно, что пытаться проверить непрерывность только одним щупом. В цепи должно быть два датчика. Если вам говорят проверить в точке или измерить напряжение в том или ином месте, на самом деле это означает, что вы должны поместить отрицательный (опорный, земляной, черный) щуп на землю (что вы должны определить по схеме или где-то еще). в инструкции) и положительный (красный) щуп в точке, которую вы хотите измерить.

Если вы получаете странные показания, используйте эталонное напряжение (подойдет даже батарея на 9 В), чтобы проверить показания напряжения. Старые батареи счетчиков и шаткие счетчики - проклятие вашего существования, но они в конечном итоге ударят! Хорошими местами для получения эталонного напряжения являются регулируемые настенные вилки, например, для сотовых телефонов. Два метра тоже неплохо :)

Напряжение является направленным. Если вы измеряете батарею с помощью красного/положительного щупа на черном/отрицательном контакте и черного щупа на положительном контакте, вы увидите отрицательное напряжение. Если вы считываете отрицательное напряжение в своей цепи и почти уверены (ха!), что этого не может быть, убедитесь, что вы подключаете черный щуп к эталонному напряжению (обычно к земле)

Напряжение постоянного и переменного тока сильно различаются. Убедитесь, что вы тестируете правильное напряжение. Для этого может потребоваться нажать кнопку выбора режима или изменить положение диска.

Если не указано иное, предполагается напряжение постоянного тока

Мультиметры имеют разный входной импеданс, который влияет на показания цепей с высоким импедансом. Например, измерение датчика с импедансом 1 МОм с помощью измерителя импеданса 1 МОм даст вам только половину правильного показания

Часто существует два отдельных режима для переменного и постоянного напряжения. У обоих будет V, но у одного будут две линии, одна пунктирная и одна сплошная (DC), а одна с волной рядом с ней (AC).

Данный измеритель имеет двойную линию для постоянного напряжения и 5 диапазонов от 200 мВ до 600 В. Символ молнии — мягкое напоминание о том, что это напряжение чрезвычайно опасно.

Существует также символ V-волны для переменного тока и два диапазона, поскольку большинство измеряемых напряжений переменного тока являются напряжениями питания и довольно большими. (Для небольших сигналов переменного тока лучше всего использовать осциллограф, поскольку вы сможете увидеть саму форму сигнала).

Этот индикатор имеет 5 диапазонов, верхний диапазон составляет 750 В переменного тока или 1000 В постоянного тока, для переключения между постоянным и переменным током вам нужно нажать кнопку постоянного/переменного тока в правом верхнем углу.

Когда датчики ни к чему не подключены, они должны отображать 0 В. Они могут немного мерцать, если обнаруживают окружающее напряжение (ваш дом представляет собой большой излучатель с напряжением 60 Гц, который может подключаться к щупам вашего измерителя).

Проверка батарей – очень полезный навык и один из лучших способов попрактиковаться с мультиметром

Первая батарея, которую мы протестируем, — новая щелочная батарея на 1,5 В. Это тип AAA, но элементы AA, C или D будут иметь такое же напряжение. Установите диапазон на 2 В постоянного тока.

Мы читаем 1,588 В, что может показаться вам ошибкой, ведь это батарея на 1,5 В, так что не должно быть 1,5 В? Не совсем так, 1,5 В, написанные сбоку, — это просто номинальное напряжение или «среднее», которое вы можете ожидать от батареи. 1,0 В и даже ниже.Посмотрите на этот график со страницы Duracell о напряжении щелочных батарей.

С помощью этого графика вы можете легко определить, насколько свежа ваша батарея и как долго она может работать.

Далее мы измеряем щелочную батарею 9 В. Если у нас по-прежнему установлен диапазон 2 В постоянного тока, мы получим загадочную цифру «1», указывающую на то, что диапазон превышен.

Для этой новой батареи мы получаем 9,6 В. Помните, что напряжение батареи является номинальной, а это означает, что "9 В" — это просто среднее напряжение батареи. В действительности оно начинается с 9,5 В, затем падает до 9, а затем медленно дрейфует до 7 В. Вы можете проверить кривую разряда в техническом описании Duracell 9V

Если мы хотим проверить перезаряжаемую батарею AA, и она настроена на диапазон 20 В постоянного тока, мы получим 1,3 В, что соответствует измерению полностью заряженной NiMH-батареи.

Если мы зафиксируем диапазон так, чтобы он составлял 2 В постоянного тока, мы можем получить дополнительную цифру точности. Точность этого счетчика, вероятно, не превышает 0,5 %, поэтому точность может не иметь большого значения.

Наконец, я тестирую литиевую батарейку типа «таблетка» на 3 В, напряжение 2,7 В, что означает, что срок службы подходит к концу.

Первый тип, который мы будем тестировать, — это адаптер на основе трансформатора.

Обратите внимание, что на этикетке написано «Трансформер» . Он также блочный и тяжелый, что также указывает на трансформер. Требуется входное напряжение 120 В переменного тока, только для США. Номинальный выход составляет 9 В постоянного тока при 300 мА. Символ полярности показывает, что середина положительная, а внешняя - отрицательная, поэтому мы размещаем заземляющий (черный) щуп снаружи, а положительный (красный) щуп внутри.

Ай! 14В? Это не похоже на 9V на упаковке, это сломанная бородавка? Оказывается, это совершенно нормально. Настенные адаптеры на основе трансформатора (почти всегда) нерегулируемые, а это означает, что на выходе не гарантируется конкретное значение, а только то, что оно будет, по крайней мере, тем, что напечатано на коробке. Например, с этим адаптером это означает, что при потреблении 300 мА напряжение гарантированно будет выше 9 В.

Поскольку выход не регулируется, подаваемое напряжение будет падать по мере того, как от него будет потребляться больше тока, а это означает, что при разомкнутой цепи (ни к чему не подсоединен) измеренное выходное напряжение может достигать 14 В. В нашем руководстве по источникам питания для сетевых адаптеров на основе трансформатора это подробно рассматривается

Далее давайте проверим адаптер Switch-mode.

Обратите внимание, что он не квадратный, он намного тоньше, и хотя вы его не чувствуете, он довольно легкий для своего размера: внутри нет большого гудящего трансформатора!

Обратите внимание, что на этикетке указано «Переключение (не трансформатор)», и вы можете ввести мощность США или Европы. Как и адаптер-трансформер, он имеет центральную положительную полярность.

Настенные адаптеры с переключателем регулируются, что означает, что выходная мощность не падает от разомкнутой цепи до полной нагрузки.Это не сверхвысококачественный источник питания, напряжение составляет 12,2 В, что составляет менее 5% погрешности. Тем не менее, это намного лучше, чем 50% ошибка трансформатора!

Наконец, мы протестируем адаптер на 9 В переменного тока, который выдает переменное напряжение вместо постоянного. В основном это означает, что внутри все еще есть трансформатор, но нет выпрямителя. Это также нерегулируемая поставка.

Обратите внимание, что на этикетке написано «трансформатор». Требуется входное напряжение 120 В переменного тока, только для США. Номинальный выход составляет 9 В переменного тока при 300 мА. Выход указывается дважды, один раз вверху «AC/AC», а затем еще раз в обозначении выхода «9V AC».
Полярность отсутствует, поскольку адаптеры переменного тока неполяризованы: мощность переменного тока колеблется между положительным и отрицательным напряжением.

Проверяем выход, но получаем 0В! Именно тогда мы вспоминаем, что мультиметр должен быть в режиме переменного напряжения.

При переключении на переменный ток мы получаем хорошие показания, 10,5 В переменного тока. Это нерегулируемый источник питания, поэтому мы снова получим напряжение выше 9 В.

Если вы пытаетесь измерить что-то, что является только постоянным или переменным током, это очень просто, просто войдите в нужный режим и измерьте! Сложнее всего измерить цепь с переменным и постоянным напряжением.

Например, вот несколько попыток измерить выходной сигнал VCO x0xb0x, как показано на показанном здесь выходе осциллографа (тот же самый, что и выше).

Мы читаем 6,75 В постоянного тока, что примерно соответствует действительности.

Однако при попытке измерить переменный ток этот мультиметр выдает, казалось бы, случайное число. (Может быть, постоянное напряжение * 2 ?).

Впервые это руководство было опубликовано 29 июля 2012 г. Последний раз оно обновлялось 29 июля 2012 г.

Elgar GUPS — это защищенные сетевые «ИБП», которые принимают широкий диапазон потребляемой мощности переменного тока общего и военного назначения по всему миру. Без вмешательства оператора они автоматически выбирают соответствующие диапазоны входной мощности для работы в глобальном масштабе.

Серия GUPS была специально разработана, чтобы выдерживать суровые условия мобильных приложений. Они соответствуют требованиям к вибрации и ударам, указанным в MIL-STD-810E, методы 514.4 и 516.4. Их монтируемый в стойку алюминиевый корпус с крепежными элементами из нержавеющей стали выдерживает суровые условия и обеспечивает прочный и легкий корпус.

Возможности и преимущества

Защищенный
Широкий (глобальный) ввод
Резервное питание от батареи
Временное подавление (всплесков)
Подавление всплесков
Устранение искажений на входе

Удаленные компьютерные системы
Формирование выходного сигнала генератора двигателя
Связь
Удаленная спутниковая связь
Резервное копирование бортовой телеметрии
Геологоразведка
Инструментарий/каротаж нефтяного месторождения
Сбор данных
Военный C4I

Модель с универсальным выходом GUPS 2400U обеспечивает 115 В переменного тока, 60 Гц, стандартное для США питание или 230 В переменного тока, 50 Гц, международное питание (выбирается пользователем). Без вмешательства оператора он автоматически выбирает между двумя входными диапазонами от 85 до 140 В переменного тока и от 170 до 280 В переменного тока, допуская любую частоту от 45 до 450 Гц.

Elgar GUPS допускает переменную мощность, связанную с «мягкими» источниками, такими как двигатель/мотор-генератор.Обеспечивается стабильная выходная мощность без колебаний между входом генератора и батареи, независимо от того, как входная мощность изменяется в допустимых пределах. Это предотвращает разрядку аккумуляторной батареи и обеспечивает питание от аккумуляторной батареи в случае отказа генератора. Плавный пуск входного выпрямителя ИБП ограничивает пусковой ток во время запуска, предотвращая колебания напряжения источника переменного тока, которые могут повлиять на другие нагрузки.

Точный и стабильный выходной сигнал
Выходной сигнал точно регулируется, обеспечивая синусоидальную форму сигнала с низким уровнем искажений. Защита критической нагрузки максимальна, поскольку она постоянно питается от сетевого инвертора; выход никогда не зависит от состояния входа переменного тока, и нет переходных процессов переключения.

Низкий выходной импеданс позволяет управлять нелинейными нагрузками, которые потребляют токи с высоким коэффициентом амплитуды, например блоками питания компьютеров. Номинальная перегрузочная способность инвертора 200 % с пик-фактором более 3:1 обеспечивает улучшенную способность обеспечивать пусковой пусковой ток таких нагрузок. Технология высокочастотного преобразования энергии используется для быстрой динамической реакции на изменяющиеся условия нагрузки. Постоянная защита от перегрузки и короткого замыкания обеспечивает надежную работу.

Экранированный трансформатор используется для гальванической развязки выхода от входа переменного тока, входа постоянного тока и батареи. Выход дополнительно защищен сетями подавления, которые поглощают переходные процессы и выбросы высокой энергии, возникающие на входе переменного тока. Фильтрация электромагнитных помех и экранированный разделительный трансформатор обеспечивают поперечное и синфазное ослабление электрических помех.

Целостность ИБП определяется с помощью самопроверки, которая выполняется автоматически во время запуска. Надлежащая работа обеспечивается до включения критической нагрузки. После запуска эта функция также может быть выбрана пользователем вручную с передней панели.

Интерфейс связи
Интерфейс связи RS 232 предоставляет хост-системе информацию о рабочем состоянии и параметрах ИБП, таких как напряжение и ток. Имеются изолированные релейные контакты для дистанционного оповещения о потере входного питания переменного тока и предстоящем отключении при работе от батареи.

Аккумуляторы
GUPS 2400A и GUPS 2400U включают встроенный в выдвижной ящик модуль аккумуляторной батареи, который снимается с передней панели без использования инструментов; это позволяет обслуживать батарею, не снимая ИБП со стойки.

Срок службы батареи увеличен за счет автоматической управляемой микропроцессором выравнивающей и температурной компенсации во время зарядки.

Для GUPS 2400A и GUPS 2400U дополнительный внешний аккумулятор, устанавливаемый в стойку, увеличивает время резервного питания до 18 минут при полной номинальной нагрузке; несколько пакетов дополнительно расширяют резервную копию.

В этом учебном пособии будут рассмотрены различные способы, с помощью которых вы можете управлять своими электронными проектами. В нем будут подробно описаны параметры напряжения и тока, которые вы, возможно, захотите сделать. Это также будет учитывать дополнительные соображения, которые вы должны принять во внимание, если ваш проект является мобильным/удаленным или, другими словами, не будет сидеть рядом с сетевой розеткой.

Если это действительно ваш первый электронный проект, у вас есть возможность прочитать это руководство или придерживаться рекомендуемых материалов для проекта или макетной платы по вашему выбору. В комплект SparkFun Inventor’s Kit входит USB-кабель, необходимый для питания, и он отлично подходит для всех проектов в комплекте, а также для многих более сложных проектов. Если вы чувствуете себя перегруженным, лучше всего начать с этого комплекта.

Способы усилить проект

Вот некоторые из наиболее распространенных методов, используемых для поддержки проекта:

Питание через USB
Настольный блок питания переменного тока
Настенный адаптер переменного тока в постоянный (как для компьютера или ноутбука)
Батарейки

Какой вариант выбрать для реализации моего проекта?

Ответ на этот вопрос во многом зависит от конкретных требований вашего проекта.

Питание через USB

Если вы начинаете с набора SparkFun Inventor's Kit или другой базовой платы для разработки, вам, скорее всего, понадобится только USB-кабель. Arduino Uno является примером, для которого требуется только кабель USB A-B для подачи питания для запуска примеров схем в комплекте. Вот несколько USB-кабелей из нашего каталога для питания вашего проекта от USB-порта.

USB-кабель от A до B — 6 футов

Это стандартный кабель USB 2.0. Это самый распространенный периферийный кабель типа A-B Male/Male, обычный…

Кабель USB micro-B — 6 футов

USB 2.0 тип A на 5-контактный разъем micro USB. Это новый разъем меньшего размера для USB-устройств.Разъемы Micro USB составляют примерно половину…

Кабель SparkFun USB Mini-B — 6 футов

Это кабель с 5-контактным разъемом USB 2.0 типа A — Mini-B. Вы знаете, разъем mini-B, который обычно поставляется с концентраторами USB, камерами, MP3…

Кабель USB 3.1 от A до C — 3 фута

USB C — это фантастика. Но пока мы не переоборудовали все наши концентраторы, зарядные устройства и порты на USB C, вам нужен именно этот кабель…

Настольный блок питания переменного тока

Если вы занимаетесь сборкой проектов и регулярно тестируете схемы, настоятельно рекомендуется приобрести настольный блок питания переменного тока постоянного тока. Это позволит вам установить напряжение на определенное значение в зависимости от того, что вам нужно для вашего проекта. Это также дает вам некоторую защиту, поскольку вы можете установить максимально допустимый ток. Затем, если в вашем проекте произойдет короткое замыкание, блок питания стенда отключится, что, как мы надеемся, предотвратит повреждение некоторых компонентов вашего проекта.

Блок питания — многодиапазонный, постоянный ток 84 В, 10 А

Этот многодиапазонный источник питания постоянного тока от B&K Precision способен заменить несколько источников питания на вашем рабочем столе по предложению…

Блок питания — многодиапазонный, постоянный ток 42 В, 20 А

Импульсный блок питания — 36 В пост. тока, 3 А

Этот импульсный блок питания постоянного тока от B&K Precision представляет собой компактный блок питания мощностью 108 Вт, обеспечивающий 1–36 В и 0–3 А от основной…

Импульсный блок питания — 20 В пост. тока, 5 А

Этот импульсный блок питания постоянного тока от B&K Precision представляет собой компактный блок питания мощностью 100 Вт, обеспечивающий 1–20 В и 0–5 А от трех…

Настенные адаптеры переменного тока в постоянный

Специальный источник питания переменного тока в постоянный часто используется после проверки схемы. Этот вариант также отлично подходит, если вы часто используете одну и ту же макетную плату снова и снова в своих проектах. Эти настенные адаптеры обычно имеют заданное выходное напряжение и ток, поэтому важно убедиться, что выбранный вами адаптер имеет правильные характеристики для проекта, который вы будете питать, и не должен превышать эти характеристики. Вот несколько настенных адаптеров из каталога, рассчитанных на несколько ампер.

Блок питания настенного адаптера — 12 В постоянного тока, 600 мА (гнездо типа «бочонок»)

Это высококачественный настенный адаптер переменного тока в постоянный, который обеспечивает регулируемое выходное напряжение 12 В постоянного тока при токе до 600 мА.

Блок питания настенного адаптера — 9 В постоянного тока, 650 мА (цилиндрический разъем)

Это высококачественный настенный блок питания с переключением переменного тока в постоянный, 9 В, 650 мА, изготовленный специально для SparkFun Elect…

Настенное зарядное устройство USB — 5 В, 1 А (черное)

В наши дни USB все чаще внедряется в качестве стандарта подключения к источнику питания, но у вас не всегда есть компьютер под рукой...

Блок питания настенного адаптера — 5 В постоянного тока, 2 А (USB Micro-B)

Это высококачественный настенный блок питания USB Micro-B с переключением переменного тока в постоянный, 5 В, 2000 мА, разработанный специально для S…

Чтобы узнать о других актуальных проектах, ознакомьтесь с некоторыми из этих блоков питания из нашего каталога. Просто убедитесь, что вы выбрали кабель, подходящий для вашего региона, на странице рекомендуемых продуктов.

Импульсный источник питания для светодиодов Mean Well — 5 В постоянного тока, 5 А

Это импульсный источник питания мощностью 40 Вт с одним выходом от Mean Well, который был специально разработан для работы со светодиодами…

Импульсный источник питания Mean Well — 24 В постоянного тока, 18,8 А

Этот импульсный источник питания Mean Well имеет выходное напряжение 24 В постоянного тока, 18,8 А, 451,2 Вт.

Импульсный источник питания Mean Well — 12 В постоянного тока, 12,5 А

Этот импульсный источник питания Mean Well имеет выходное напряжение 12 В постоянного тока, 12,5 А, 150 Вт.

Импульсный источник питания Mean Well — 5 В постоянного тока, 18 А

Это импульсный блок питания мощностью 100 Вт с одним выходом от Mean Well.

Батарейки

Если вы хотите, чтобы ваш проект был мобильным или базировался в удаленном месте, где вы не можете получать электропитание переменного тока от сети, аккумуляторы — это то, что вам нужно. Батарейки бывают самые разные, поэтому обязательно ознакомьтесь с последними частями этого руководства, чтобы точно определить, что выбрать. Распространенный выбор включает щелочные, перезаряжаемые NiMH AA и ионно-литиевые полимеры. Вот несколько аккумуляторов из каталога.

Литий-ионный аккумулятор — 2 Ач

Это очень тонкие и чрезвычайно легкие аккумуляторы на основе литий-ионного химического состава. Каждая ячейка выдает номинальное напряжение 3,7 В при 200…

Маломощный литий-ионный аккумулятор — 2,5 Ач (USB)

Мы взяли классический портативный перезаряжаемый ионно-литиевый аккумулятор и изменили его конструкцию, чтобы сделать его пригодным для использования при низком уровне заряда…

Щелочная батарея 9 В

Это стандартные щелочные батареи на 9 В от Rayovac. Даже не думайте пытаться перезарядить их. Используйте их с умом…

Аккумулятор NiMH 2500 мА·ч — AA

Если для вашего проекта требуется определенное напряжение или немного больший ток от батареи, попробуйте добавить повышающий преобразователь или импульсный стабилизатор. Вы можете взять переменное напряжение от вашей батареи и вывести заданное напряжение 5В. В зависимости от платы и компонентов, используемых в вашем проекте, вы можете потенциально выводить 9 В или 10 В в зависимости от конфигурации. Вам просто нужно убедиться, что у вас есть необходимые компоненты для создания вашей схемы, чтобы выводить напряжения выше 5 В. Вот несколько преобразователей из нашего каталога.

Преобразователь SparkFun Buck-Boost

SparkFun Buck-Boost Converter – это удобная дополнительная плата питания, которая позволяет точно настроить мощность вашего проекта…

Зарядное устройство/бустер SparkFun LiPo — 5 В/1 А

Зарядное устройство/бустер SparkFun 5V/1A LiPo — это серьезная схема для выработки одного ампера от литий-полимерного аккумулятора при напряжении 5 В.…

LiPower — повышающий преобразователь

Плата LiPower основана на невероятно универсальном повышающем преобразователе TPS61200. Плата настроена для использования с Li…

Повышающий/понижающий инвертирующий импульсный регулятор

Преобразователь/регулятор постоянного тока в постоянный MC34063A. Имеет входной диапазон от 3В до 40В, выходной ток переключения до 1,5А. Шаг вперед, шаг…

Напряжение/ток

Сколько напряжения мне нужно для проекта X?

Это во многом зависит от схемы, поэтому на этот вопрос нет простого ответа. Однако большинство плат для разработки микропроцессоров, таких как Arduino Uno, имеют встроенный регулятор напряжения. Это позволяет нам подавать напряжение в указанном диапазоне выше регулируемого напряжения. Многие микропроцессоры и интегральные схемы на макетных платах работают при напряжении 3,3 В или 5 В, но имеют регуляторы напряжения, способные работать от 6 В до 12 В.

Питание поступает от источника питания, а затем регулируется регулятором напряжения, так что каждый чип питается постоянным напряжением, даже если потребляемый ток может колебаться в разное время. Здесь, в SparkFun, мы используем блоки питания 9 В для многих наших продуктов, которые работают в диапазоне от 3,3 В до 5 В. Однако, чтобы проверить, какие напряжения являются безопасными, рекомендуется проверить техническое описание регулятора напряжения на макетной плате, чтобы узнать, какой диапазон напряжений рекомендован производителем.

Сколько тока мне нужно для проекта X?

Этот вопрос также зависит от макетной платы и микропроцессора, которые вы используете, а также от того, какие схемы вы планируете к ним подключать. Если ваш блок питания не может дать вам количество сока, необходимого для проекта, схема может начать вести себя странным, непредсказуемым образом. Это также известно как затемнение.

Как и в случае с напряжением, рекомендуется свериться с техническими описаниями и оценить, что может потребоваться различным элементам схемы. Также лучше округлить и предположить, что вашей цепи потребуется больше тока, чем не обеспечивать достаточный ток. Если ваша схема включает в себя элементы, требующие большого количества тока, такие как двигатели или большое количество светодиодов, вам может потребоваться большой источник питания или даже отдельные источники питания для микропроцессора и дополнительных двигателей. В противном случае падение мощности может привести к перезагрузке микропроцессора, недостаточному крутящему моменту двигателя или неполному загоранию светодиодов. Опять же, всегда в ваших интересах получить источник питания, рассчитанный на более высокий ток, и не использовать дополнительные средства по сравнению с источником питания, который не может обеспечить достаточную мощность.

Не знаете, сколько тока потребляет ваш проект?

После того как вы какое-то время поиграетесь со схемами, вам будет легче оценить величину тока, требуемую для вашего проекта. Тем не менее, распространенные способы выяснить это экспериментально — либо использовать настольный источник переменного тока постоянного тока, который имеет показания тока, либо использовать цифровой мультиметр для измерения тока, поступающего в вашу цепь во время ее работы. Это даст вам общее представление о том, какой источник питания выбрать для вашего проекта.

Если вы не знаете, как измерять ток с помощью мультиметра, ознакомьтесь с нашим руководством по мультиметру.

Электроэнергия немного похожа на воздух, которым вы дышите: вы не задумываетесь о ней, пока она не исчезнет. Сила просто «там», постоянно удовлетворяющая все ваши потребности. Только во время сбоя питания, когда вы входите в темную комнату и инстинктивно нажимаете бесполезный выключатель света, вы понимаете, насколько важна энергия в вашей повседневной жизни. Вы используете его для обогрева, охлаждения, приготовления пищи, охлаждения, освещения, звука, вычислений, развлечений. Без него жизнь может стать несколько обременительной.

Электроэнергия поступает от электростанции в ваш дом через удивительную систему, называемую энергораспределительной сетью.

Сетка является общедоступной. Если вы живете в пригороде или сельской местности, скорее всего, она открыта для всеобщего обозрения. На самом деле это настолько публично, что вы, вероятно, даже не замечаете этого. Ваш мозг, скорее всего, игнорирует все линии электропередач, потому что слишком часто их видел. В этой статье мы рассмотрим все оборудование, которое обеспечивает электричеством ваш дом. В следующий раз, когда вы посмотрите на энергосистему, вы сможете ее увидеть и понять, что происходит!

Электростанция
Электроэнергия начинается на электростанции. Практически во всех случаях силовая установка состоит из вращающегося электрогенератора. Что-то должно вращать этот генератор — это может быть водяное колесо плотины гидроэлектростанции, большой дизельный двигатель или газовая турбина. Но в большинстве случаев генератор вращает паровая турбина. Пар может быть создан путем сжигания угля, нефти или природного газа. Или пар может исходить от ядерного реактора, подобного этому, на атомной электростанции Shearon Harris недалеко от Роли, Северная Каролина:

Независимо от того, что вращает генератор, коммерческие электрические генераторы любого размера генерируют так называемую трехфазную электроэнергию переменного тока. Чтобы понять трехфазное питание переменного тока, полезно сначала понять однофазное питание.

Фото предоставлено Министерством энергетики США
A разбивка основных электростанций в
США по типам

Электростанция: переменный ток
В вашем доме есть однофазная электростанция. Вы обычно говорите о бытовом электроснабжении как об однофазном 120-вольтовом питании переменного тока. Если вы воспользуетесь осциллографом и посмотрите на мощность в обычной настенной розетке в вашем доме, вы обнаружите, что мощность на настенной розетке выглядит как синусоида, и эта волна колеблется между -170 вольт и 170 вольт. вольт (пики действительно находятся на уровне 170 вольт; эффективное (среднеквадратичное) напряжение составляет 120 вольт). Скорость колебаний синусоиды составляет 60 циклов в секунду. Осциллирующая мощность, подобная этой, обычно называется переменным током или переменным током. Альтернативой переменному току является постоянный ток. Батареи производят постоянный ток: постоянный поток электронов течет только в одном направлении, от отрицательного к положительному выводу батареи.

Переменный ток имеет как минимум три преимущества перед постоянным током в распределительной сети:

Большие электрические генераторы естественным образом генерируют переменный ток, поэтому преобразование в постоянный потребует дополнительного шага.
Для работы трансформаторов требуется переменный ток, и мы увидим, что электрораспределительная сеть зависит от трансформаторов.
Преобразовать переменный ток в постоянный легко, но дорого преобразовывать постоянный ток в переменный, поэтому лучше выбрать тот или иной переменный ток.

Электростанция: трехфазное питание
Электростанция одновременно вырабатывает три разные фазы переменного тока, и эти три фазы смещены друг от друга на 120 градусов. Из каждой электростанции выходит четыре провода: три фазы плюс нейтраль или общая для всех трех проводка. Если бы вы посмотрели на три фазы на графике, то относительно земли они выглядели бы так:

В трехфазном питании нет ничего волшебного. Это просто три отдельные фазы, синхронизированные и смещенные на 120 градусов.

Почему три фазы? Почему не один, два или четыре? В однофазном и двухфазном питании бывает 120 моментов в секунду, когда синусоида пересекает ноль вольт. При трехфазном питании в любой момент одна из трех фаз приближается к пику. Таким образом, мощные трехфазные двигатели (используемые в промышленности) и такие устройства, как трехфазное сварочное оборудование, имеют одинаковую выходную мощность. Четыре фазы существенно не улучшат ситуацию, но добавят четвертый провод, поэтому естественной расчетной точкой является трехфазный.

А как насчет этой "земли", о которой говорилось выше? Энергетическая компания по существу использует землю в качестве одного из проводов в энергосистеме. Земля — довольно хороший проводник, и она огромна, поэтому создает хороший обратный путь для электронов. (Производители автомобилей делают что-то подобное; они используют металлический корпус автомобиля в качестве одного из проводов в электрической системе автомобиля и прикрепляют отрицательный полюс аккумулятора к корпусу автомобиля.) «Земля» в распределительной сети буквально означает «земля». земля», которая окружает вас, когда вы выходите на улицу. Это грязь, камни, грунтовые воды и т. д. земли.

Передающая подстанция
Трехфазная мощность выходит из генератора и поступает на передающую подстанцию на электростанции. На этой подстанции используются большие трансформаторы для преобразования напряжения генератора (на уровне тысяч вольт) в чрезвычайно высокое напряжение для передачи на большие расстояния по сети передачи.

Типичная подстанция на электростанции

Сзади видно несколько трехпроводных опор, отходящих от подстанции. Типичные напряжения для передачи на большие расстояния находятся в диапазоне от 155 000 до 765 000 вольт, чтобы уменьшить потери в линии. Типичное максимальное расстояние передачи составляет около 300 миль (483 км). Линии электропередачи высокого напряжения сразу бросаются в глаза. Обычно они состоят из огромных стальных башен, вот таких:

Все подобные опоры имеют три провода для трех фаз. Многие башни, подобные тем, что показаны выше, имеют дополнительные провода, идущие по вершинам башен. Это заземляющие провода, предназначенные в первую очередь для привлечения молнии.

Распределительная сеть
Чтобы электроэнергия могла быть полезной для дома или бизнеса, она выходит из сети передачи и передается в распределительную сеть. Это может происходить в несколько этапов. Место, где происходит преобразование «передачи» в «распределение», находится на электроподстанции. Электроподстанция обычно выполняет две или три функции:

В нем есть трансформаторы, которые понижают напряжение передачи (в диапазоне десятков или сотен тысяч вольт) до напряжения распределения (обычно менее 10 000 вольт).
Он имеет "шину", которая может разделить мощность распределения по нескольким направлениям.
Он часто имеет автоматические выключатели и выключатели, так что подстанция может быть отключена от сети передачи или отдельные распределительные линии могут быть отключены от подстанции, когда это необходимо.

Типичная небольшая подстанция

Коробка на переднем плане — это большой трансформатор. Слева от него (и вне кадра, но показано на следующем снимке) входящая мощность от сети передачи и набор переключателей для входящей мощности. Справа находится распределительная шина и три регулятора напряжения.

Линии электропередачи, входящие на подстанцию и проходящие через коммутатор башня

Выключатель и главный трансформатор

Теперь на сцену выходит распределительный автобус.

Распределительная шина
Электроэнергия поступает от трансформатора на распределительную шину:

В этом случае шина распределяет мощность по двум отдельным наборам распределительных линий с двумя разными напряжениями. Меньшие трансформаторы, прикрепленные к шине, снижают мощность до стандартного линейного напряжения (обычно 7200 вольт) для одного набора линий, в то время как мощность уходит в другом направлении при более высоком напряжении главного трансформатора. Энергия покидает эту подстанцию двумя наборами из трех проводов, каждый из которых идет по дороге в другом направлении:

Провода между этими двумя полюсами — это "растяжки" для поддержки. Они не проводят ток.

В следующий раз, когда вы будете ехать по дороге, вы сможете взглянуть на линии электропередач совсем в другом свете. В типичной сцене, изображенной справа, три провода наверху полюсов — это три провода для трехфазного питания. Четвертый провод ниже на столбах — это провод заземления. В некоторых случаях на одних и тех же опорах будут проложены дополнительные провода, как правило, телефонные линии или линии кабельного телевидения.

Как упоминалось выше, эта конкретная подстанция вырабатывает два разных напряжения. Провода с более высоким напряжением необходимо снова ослабить, что часто происходит на другой подстанции или в небольших трансформаторах где-то дальше по линии. Например, вы часто будете видеть большую зеленую коробку (возможно, 6 футов / 1,8 метра со стороной) возле входа в подразделение. Он выполняет понижающую функцию для подразделения.

Банк регуляторов
Вы также найдете банки регуляторов, расположенные вдоль линии, под землей или в воздухе. Они регулируют напряжение на линии, чтобы предотвратить условия пониженного и повышенного напряжения.

Типичный регуляторный банк

---> Вверху находятся три переключателя, которые позволяют при необходимости отключать этот блок регуляторов для обслуживания:

--->На данный момент у нас есть типичное линейное напряжение около 7200 вольт, проходящее через окрестности по трем проводам (с четвертым заземляющим проводом ниже на столбе):

Отводы
Дому требуется только одна из трех фаз, поэтому обычно вы видите три провода, идущие по главной дороге, и отводы для одной или двух фаз, отходящие на боковые улицы. На изображении ниже показан ответвитель от 3 фаз к 2 фазам, при этом две фазы отходят вправо:

Вот переход от 2-фазного к 1-фазному, при этом одна фаза уходит вправо:

В доме
И, наконец, мы подошли к проводу, по которому в ваш дом подается электричество! Мимо типичного дома проходит набор столбов с одной фазой питания (на 7200 вольт) и заземляющим проводом (хотя иногда на столбе бывает две или три фазы, в зависимости от того, где дом расположен в распределительной сети). В каждом доме к столбу прикреплен барабан трансформатора, вот так:

Во многих пригородных районах распределительные линии проложены под землей, а в каждом или двух домах есть трансформаторные будки.

---> Вот некоторые подробности того, что происходит на полюсе:

Задачей трансформатора является снижение напряжения с 7200 В до 240 В, что соответствует обычному бытовому электроснабжению. Давайте посмотрим на этот столб еще раз, снизу, чтобы увидеть, что происходит:

Напряжение 240 вольт поступает в ваш дом через обычный счетчик ватт-часов, подобный этому:

Счетчик позволяет энергетической компании взимать плату за прокладку всех этих проводов.

Защитные устройства: предохранители
Предохранители и автоматические выключатели являются предохранительными устройствами. Допустим, у вас в доме не было предохранителей или автоматических выключателей и что-то «пошло не так». Что возможно могло пойти не так? Вот несколько примеров:

Двигатель вентилятора выгорает на подшипнике, заклинивает, перегревается и плавится, что приводит к прямому соединению между питанием и землей.
Провод в лампе отсоединяется и напрямую соединяет питание с землей.
Мышь перегрызает изоляцию провода и напрямую подключает питание к земле.
Кто-то случайно пропылесосил пылесосом провод лампы, перерезав его в процессе и напрямую подключив питание к земле.
Человек вешает картину в гостиной, и гвоздь, использованный для этой картины, протыкает линию электропередач в стене, напрямую соединяя питание с землей.

Когда линия электропередач на 120 вольт соединяется напрямую с землей, ее жизненной целью является прокачка как можно большего количества электроэнергии через соединение. В такой ситуации загорится либо устройство, либо провод в стене. (Провод в стене будет нагреваться, как элемент в электрической духовке, то есть очень горячий!). Предохранитель — это простое устройство, предназначенное для чрезвычайно быстрого перегрева и перегорания в такой ситуации. В предохранителе тонкий кусок фольги или проволоки быстро испаряется, когда через него проходит перегрузочный ток. Это сразу убивает питание провода, защищая его от перегрева. Предохранители необходимо заменять каждый раз, когда они перегорают. Автоматический выключатель использует тепло от перегрузки для отключения выключателя, поэтому автоматические выключатели можно сбрасывать.

Затем электроэнергия поступает в дом через типичную панель автоматического выключателя, как показано выше.

Защитные устройства: автоматические выключатели

Внутри панели автоматического выключателя (справа) вы можете увидеть два первичных провода от трансформатора, входящих в главный автоматический выключатель вверху. Главный выключатель позволяет при необходимости отключить питание всей панели. В этой общей конфигурации все провода для разных розеток и ламп в доме имеют отдельный автоматический выключатель или предохранитель:

Если автоматический выключатель включен, электроэнергия проходит по проводу в стене и в конечном итоге достигает конечного пункта назначения — розетки.

Какая невероятная история! Все это оборудование понадобилось для подачи энергии от электростанции к свету в вашей спальне.

В следующий раз, когда вы будете ехать по дороге и смотреть на линии электропередач или в следующий раз будете включать свет, вы будете лучше понимать, что происходит. Сеть распределения электроэнергии — поистине невероятная система.

Читайте также: