Що таке дільник напруги

Подільники напруги набули широкого поширення в електроніці, тому що саме вони дозволяють оптимальним чином вирішувати завдання регулювання напруги. Існують різні схематичні рішення: від найпростіших, наприклад, в деяких настінних світильниках, до досить складних, як в платах управління перемиканням обмоток нормалізаторів напруги.

Що таке дільник напруги? Формулювання просте - це пристрій, який в залежності від коефіцієнта передачі (настроюється окремо) регулює значення вихідної напруги відносно вхідного.

Раніше на прилавках магазинів часто можна було зустріти світильник-бра, розрахований на дві лампи. Його особливістю було те, що самі лампи були розраховані на роботу з напругою 127 Вольт. При цьому вся система підключалася до побутової електромережі з 220 В і цілком успішно працювала. Ніяких чудес! Вся справа в тому, що спосіб з`єднання провідників формував не що інше, як дільник напруги. Згадаймо основи електротехніки, а саме паралельне і послідовне з`єднання споживачів. Як відомо, при послідовному способі включення сила струму дорівнює, а напруга змінюється (згадуємо закон Ома). Тому в прикладі зі світильником однотипні лампи включені послідовно, що дає зменшення живлячої їх напруги в два рази (110 В). Також дільник напруги можна зустріти в пристрої, що розподіляє сигнал з однієї антени на декілька телевізорів. Насправді прикладів багато.

Давайте розглянемо найпростіший дільник напруги на основі двох резисторів R1 і R2. Опору включені послідовно, на вільні висновки подається вхідна напруга U. Із середньої точки провідника, який з`єднує резистори, є додатковий висновок. Тобто виходить три кінця: два - це зовнішні висновки (між ними повне значення напруги U), а також середній, що формує U1 і U2.

Виконаємо розрахунок подільника напруги, скориставшись законом Ома. Так як I = U / R, то U є твором струму на опір. Відповідно, на ділянці з R1 напруга складе U1, а для R2 складе U2. Струм при цьому дорівнює (послідовне з`єднання). Враховуючи закон для повного кола, одержуємо, що живить U є сумою U1 + U2.

Чому ж дорівнює струм за даних умов? Узагальнюючи рівняння, отримуємо:

I = U / (R1 + R2).

Звідси можна визначити значення напруги (U exit) на виході подільника (це може бути як U1, так і U2):

U exit = U * R2 / (R1 + R2).

Для дільників на регульованих опорах існує ряд важливих особливостей, які необхідно враховувати як на етапі розрахунків, так і при експлуатації.

Перш за все, такі рішення не можна використовувати для регулювання напруги потужних споживачів. Наприклад, таким способом неможливо живити електродвигун. Одна з причин - це номінали самих резисторів. Опору на кіловати якщо й існують, то являють собою масивні пристрої, що розсіюють значну частину енергії у вигляді тепла.

Значення опору підключеного навантаження не повинно бути менше, ніж електричний опір схеми самого подільника, в іншому випадку всю систему потрібно перераховувати. В ідеальному варіанті відмінність R подільника і R навантаження має бути максимально великим. Важливо точно підібрати значення R1 і R2, так як завищені номінали спричинять зайве падіння напруги, а занижені будуть перегріватися, витрачаючи енергію на нагрівання.

Розраховуючи дільник, зазвичай підбирають значення його струму в кілька разів (наприклад, в 10) більше, ніж ампераж підключається навантаження. Далі, знаючи струм і напруга, обчислюють сумарний опір (R1 + R2). Далі за таблицями підбирають найближчі стандартні значення R1 і R2 (враховуючи їх допустиму потужність, щоб уникнути надмірного нагріву).