Расчёт делителя напряжения

Резистивный делитель напряжения представляет элементарную схему для понижения напряжения. Состоять он может из двух или более элементов. Простейший делитель можно представить в виде двух участков цепи, которые называют плечами. Одно из них, которое располагается между положительной точкой потенциала и нулевой, — верхнее, а другое, между отрицательной и минусовой, — нижнее.

Такая схема используется для снижения напряжения как в постоянных, так и переменных цепях. Суть процесса заключается в следующем.

• На резистивную схему от источника питания подаётся напряжение U.
• Через резисторы последовательного участка цепи, образованного резисторами R1 и R2, начинает протекать ток.
• В результате на каждом из них выделяется какое-то количество энергии, т. е. возникает падение напряжения.

Сумма напряжений на всём размахе линии равняется значению разности потенциалов источника питания. В соответствии с формулой: U = I*R падение напряжения прямо пропорционально силе тока и величине сопротивления. Учитывая, что ток, протекающий через резисторы, одинаковый, справедливыми будут формулы U1 = I*R1 и U2= I*R2.

Тогда общее падение напряжение на участке будет равно U = I *(R1+ R2). Исходя из этого можно найти силу тока: I = U /(R1+ R2). Используя эти два выражения, можно получить окончательные формулы для расчёта падения напряжения на каждом элементе:

• U1 = R1*U/(R1+R2);
• U2 = R2*U/(R1+R2).

Практическое применение такого делителя очень распространено из-за несложности реализации понижения напряжения. Например, пусть источник питания выдаёт 12 В, а на нагрузку необходимо подать 6 В, при этом её сопротивление составляет 10 кОм. Для решения такой задачи рекомендуется использовать резисторы, сопротивление которых в десять раз меньше нагрузочного значения, поэтому, приняв R 1 = 1 кОм и подставив все известные значения в формулу напряжения на резисторе, получится, что 6 = R 2*12 (1000+ R 2) отсюда R 2 = 1 кОм.

Теперь, зная все величины, можно проверить верность расчёта. Падение разности потенциалов на первом элементе высчитывается как U 1 = 1000*12/(1000+1000) = 6 В, а общее напряжение — Uобщ = U 1+ U 2 = 12 В, что соответствует значению источника питания.

Следует отметить, что использование резисторов для понижения используется только при маломощных нагрузках, так как часть энергии превращается в тепло, а коэффициент полезного действия (КПД) очень низкий.

Причины пониженного напряжения с сети

1. Аварии в сетях электроснабжения. Не всегда аварийные ситуации приводят к полному отключению потребителей, случаются и такие, когда напряжение на участках сети понижается ниже допустимых пределов.
2. Перегрузки сети. Происходят в районах по соседству с промышленными объектами. В спальных районах перегрузки возникают в жаркие дни из-за массового использования устройств кондиционирования и вентиляции и в холодные – из-за подключения обогревателей.
3. Нарушение контактов в электрощитах. Увеличение сопротивления в месте контакта приводит к нагреву, что еще больше увеличивает его сопротивление. И так – до полного обрыва.
4. Использование мощных электроприемников в сетях, не рассчитанных для их работы. Сварочный аппарат, работающий у соседей, вызывает понижение напряжения, так как сечение проводов сети не рассчитано на потребляемый им ток.
5. Не соответствие электропроводки существующей нагрузке. В старом жилом фонде проводка не рассчитана на подключение такого количества современных бытовых проборов, используемых теперь повсеместно.
6. Проектные ошибки. Например, при подключении коллективных автостоянок в целях экономии сечение кабелей занижают. При подключении мощных потребителей увеличенное сопротивление кабельной линии гасит часть напряжения и до абонента доходит его пониженное значение.

Как повысить напряжение в сети до 220 вольт

Если вы написали заявление в компанию о недостаточном напряжении в сети и компания никак не реагирует и не проводит замену трансформатора на более мощный, а так же не меняет магистраль проводов на более мощное сечение, то вам придется устранять эту проблему самостоятельно.

Поставщики электричества устраняя недостаточное напряжение сети сталкиваются с очень большими затратами и идут на это неохотно.

Увеличить или понизить напряжение можно и самостоятельно. Повышающий фактор всегда могут сыграть дополнительные установки, но при подключении на повышение придется приобрести немало документов, поэтому не многие решаются усилить подачу самостоятельно, это касается и той ситуации, когда напряженка высокая и ее нужно понизить. Иногда, лучший вариант – это жалоба и напряг специалистов.

Одним вариантом решения проблемы с недостаточным напряжением является подвод к дому трех фаз, но для этого вам необходимо получить разрешение в энергосбыте.

Если вы получили такое разрешение, то на вводе в дом ставим переключатель фаз и при нужде используем не загруженную.

Еще несколько вариантов решения проблемы с недостаточным напряжением в сети, а именно:

1. Проводим монтаж на вводе в дом стабилизатора напряжения, но не забывайте, то, что если напряжение будет меньше 160 вольт, то в этом случае он бесполезен. Качественный стабилизатор стоит очень дорого и если по вашей улице установят десяток стабилизаторов, то сеть упадет до предела, и он не будет эффективным.2. Выполняем установку повышающего трансформатора с подобными параметрами. Вся проблема в том, что такой трансформатор будет выдавать необходимое напряжение, если на линии оно будет не достаточным, но если напряжение на линии нормализуется, то он поднимет его до 260 вольт и до высшего придела и все бытовые приборы просто сгорят. Для избегания такой ситуации необходимо установить реле, которое разорвет цепь при достижении предела.3. Также можно установить дополнительное заземление на вводе в дом. С такой установкой понижается сопротивление нуля и проводки в целом. Но такой способ повышения напряжения в сети очень опасный. Есть вероятность, что при ремонте можно перепутать этот провод с фазой и получить короткое замыкание сети, но это не самое опасное. Самое опасное если обрыв произойдет в подстанции и напряжение может пойти через этот кабель и этим самым повлечет за собой серьезные проблемы.4. Для собственного дома идеальным вариантом будет установка преобразователя энергии с накопителем. Это самый радикальный вариант.

Преобразователь с накопителем дает возможность получать нормальное напряжение сети в случае отключения электричества. Работает он по принципу бесперебойника для компьютера, но при этом имеет мощность от 3 до10 кВт. Также он может быть подключен к дизельному генератору, который начинает работать после отключения электроэнергии.

Результат понижения напряжения

Распространено явление, когда входное напряжение определяется ниже установленной нормы. Проседание по длине кабеля возникает по причине прохождения высокого тока, который вызывает увеличение сопротивления. Также потери возрастают на линиях большой протяженности, что характерно для сельской местности.

Согласно нормативам, потери от трансформатора до самого удаленного участка должны составлять не более 9%. Результат отклонения параметров от нормы может быть следующим:

• сбой работы энергозависимых установок и оборудования, осветительных приборов;
• выход электроприборов из строя при низких показателях напряжения на входе;
• снижение вращающего момента при пуске электродвигателя или компрессорной установки;
• пусковой ток приводит к перегреву и отключению двигателя;
• неравномерная токовая нагрузка в начале линии и на удаленном конце;
• осветительные приборы работают вполнакала;
• потери электроэнергии, недоиспользование мощности тока.

Низкое напряжение в сети: почему это происходит

Пониженное или слабое появление нагрузки электросети для частного дома это не редкость. Так же очень часто не хватает мощности для дачи. Этот факт доставляет много неудобств, не говоря о том, что человек не может воспользоваться помощью стиральной машины.

Что делать в такой ситуации, куда позвонить, пожаловаться, а самое главное как самостоятельно проверить качество электросети?

Недостаточное напряжение в сети является крайне неприятной ситуацией, но с ней сталкиваются практически все. Если освещение плохое и лампочка обозначает только свое присутствие, то это далеко не большая проблема.

Хуже будет, когда стирка не возможна, кипячение воды нереально, никак не приготовить еду на электрической печке или работа холодильника проходит с перебоями.

Такое часто случается при напряжении в сети меньше чем 180 вольт. Если все работает при таком напряжении, то это не очень хорошо влияет на приборы и процесс работы проходит более длительное время.

Выделим несколько основных причин низкого напряжения:

Сечение кабеля, который входит в дом неправильное;

Подключение выключателя выполнено не правильным образом;

Трансформатор подстанции перезагружается или частично вышел из строя;

Сечение магистральной линии маленькое;

Перекошенные фазы.

Это были перечислены самые распространенные причины. Если вы поняли что причина низкого напряжения в вашем доме такая как в 1-ом, 2-ом или 6-ом пункте, то исправление причины можно выполнить самостоятельно.

Если вам подходят остальные 3 причины или одна из них, то вам стоит обратиться в обслуживающие станции.

Внешние признаки понижения напряжения

• Резкое или плавное изменение яркости ламп накаливания.
• Внезапные отключения бытовой техники: телевизоров, компьютеров, стиральных машин.
• Гудение компрессора холодильника и его нагрев.
• Переход UPS на работу от аккумулятора, о чем он сообщает прерывистым звуковым сигналом.
• Не нормальное поведение бытовой техники.

Наименьшее напряжение в сети соответствует вечернему времени, когда начинается активное использование бытовой техники. В сельской местности — это время приезда дачников, то есть выходные и праздничные дни.

Если Вам показалось, что напряжение в сети понижено – отключите от сети всю бытовую технику и проверьте величину напряжения в ней. Если нет под рукой вольтметра или мультиметра, а ситуация регулярно повторяется – обратитесь в энергоснабжающую организацию с жалобой.

Защита от пониженного напряжения в доме

Понижения напряжения в сельской местности – частое явление. Особенно в местах, где строительство только начинается, а питание берется от существующей подстанции, и без того перегруженной. Чтобы уберечь технику от поломки используются три варианта:

1. Установка реле напряжения. Недостаток – при длительных перепадах напряжения придется сидеть без электричества до тех пор, пока перепады не закончатся. При наличии компьютера этот метод не защищает от потери информации.

Реле напряжения

2. Установка стабилизатора напряжения для электрооборудования всего дома. Это эффективно и экономически оправдано в случае, когда напряжение ниже нормы или колебания величины происходят постоянно. При выборе модели стабилизатора учитывается количество фаз питающей сети и максимальная нагрузка потребителей в доме.

Стабилизатор напряжения

3. Установка ИБП для компьютерной техники и части устройств, для которых не желательны резкие перебои в электропитании. К ним относятся телевизионная техника и спутниковый тюнер. При понижении величины напряжения ниже допустимого ИБП переключится на аккумуляторы и звуковым сигналом предупредит об этом. Услышав сигнал, можно принять меры по отключению оставшихся потребителей от сети. Это – дешевый метод защиты, так как применение ИБП для компьютера желательно при использовании любого метода защиты от пониженного напряжения.

Источник бесперебойного питания

Как уменьшить падение напряжения и снизить потери в кабеле

Можно снизить количество потерь, уменьшив сопротивление на всем участке электросети. Экономию дает способ повторного заземления нуля на каждой опоре линии электропередач.

Стоимость электроснабжения линией большой протяженности, выбранной по допустимому падению напряжения, больше выбора, выполненного по нагреву кабеля. Все же есть возможность снизить эти расходы.

• Усилить начальный потенциал питающего кабеля, подключив его к отдельному трансформатору.
• Добиться постоянных величин напряжения в сети можно с помощью установки стабилизатора возле нагрузки.
• Подключение потребителей с низкими нагрузками 12–36 В выполняют через трансформатор или блок питания.

• Снизить расходы увеличением сечения питающего кабеля. Но этот метод потребует больших финансовых вложений.
• При разработке линий энергоснабжения следует выбирать максимально короткий путь, так как прямая линия всегда короче ломаной.
• При снижении температуры сопротивление металлов уменьшается. Вентилируемые кабельные лотки и другие конструкции снижают потери в линии.
• Уменьшение нагрузки возможно, если есть много источников питания и потребителей.

Экономию дает должное содержание и профилактика электросетей – проверка плотности и прочности контактов, использование надежных клеммников.