Емкостной делитель напряжения 10 кв схема

Содержание

6-3. Емкостные делители напряжения
6-3. Емкостные делители напряжения
Как рассчитать делитель напряжения
Определение
Делитель на резисторах
Делитель на конденсаторах
Дополнение схем
Заключение
Видео по теме

6-3. Емкостные делители напряжения

Кроме рассмотренных выше электромагнитных трансформаторов напряжения, все более широкое применение находят емкостные делители напряжения.

Принцип действия емкостного делителя напряжения (рис. 6-9) заключается в следующем.

Если между проводом линии электропередачи и землей включить несколько последовательно соединенных конденсаторов, то напряжение линии относительно земли (фазное напряжение) распределится между конденсаторами обратно пропорционально их емкости. Если все конденсаторы имеют одинаковую емкость, то напряжение распределится между ними поровну. Если же емкость конденсаторов различна, то на конденсаторы с меньшей емкостью придется большее напряжение, а на конденсаторы с большей емкостью — меньшее напряжение.

Обычно емкость конденсаторов выбирается таким образом, чтобы при номинальном фазном напряжении на линии U_ф, напряжение на нижнем конденсаторе С₃ составляло U₃ = (0,05 0,1) U_ф. Если к конденсатору С₃ подключить первичную обмотку трансформатора напряжения ТН, то напряжение на его вторичной обмотке будет пропорционально фазному напряжению линии.

На рис. 6-10 показана принципиальная схема емкостного делителя напряжения типа НДЕ-500, которые устанавливаются на линиях электропередачи напряжением 500 кВ. Конденсатор C₁ состоит из трех элементов типа емкостью по 14 000 пФ, каждый из которых рассчитан на фазное напряжение 97 кВ. Конденсатор отбора С₂ типа ОМР-15-0,107 имеет емкость 107 000 пФ и рассчитан на напряжение до 15 кВ.

Номинальное фазное напряжение в сети 500 кВ равно 290 кВ, а допустимое напряжение на три элемента конденсатора C₁ составляет 3*97 = 291 кВ. Суммарная емкость трех элементов конденсатора С₁ равна 14 000 : 3 = 4 660 пФ, а суммарная емкость конденсаторов С₁ и С₂ составляет:

Фазное напряжение линии распределится между конденсаторами следующим образом:

Обычно емкостные делители напряжения совмещаются с конденсаторами связи высокочастотной защиты.

Устройство отбора напряжения, подключаемое в точку А, состоит из следующих аппаратов: разъединителя Р для включения и отключения устройства отбора, высокочастотного заградителя ВЧЗ для запирания пути токам высокой частоты аппаратов защиты, связи и телемеханики, дросселя Д для настройки контура отбора напряжения в резонанс с конденсатором С₂ и трансформатора напряжения ТН с двумя вторичными обмотками. Одна обмотка соединяется с обмотками других фаз в звезду, а вторая — в разомкнутый треугольник.

При настройке контура отбора напряжения в резонанс с конденсатором С₂ напряжение на вторичных обмотках в определенных пределах не зависит от их нагрузки.

Показанный на рис. 6-10 фильтр присоединения ФП предназначен для подключения высокочастотных постов защиты.

Источник

6-3. Емкостные делители напряжения

Принцип действия емкостного делителя напряжения (рис. 6-9) заключается в следующем.

Фазное напряжение линии распределится между конденсаторами следующим образом:

Обычно емкостные делители напряжения совмещаются с конденсаторами связи высокочастотной защиты.

Показанный на рис. 6-10 фильтр присоединения ФП предназначен для подключения высокочастотных постов защиты.

Источник

Как рассчитать делитель напряжения

В электронике и сложных электрических цепях часто требуется деление входящего напряжения. Для этих целей в схему вносится устройство, которое называется делитель. Статья даст описание, что такое делитель напряжения, для чего нужен этот элемент и где он применяется. Будут приведены различные варианты этого устройства, формулы, а так же способы расчета его параметров.

Определение

Делитель электрического напряжения — это схема из комбинации электронных компонентов, необходимая для разделения действующего входящего напряжения на части и для дальнейшей передачи этих частей к разным участкам схемы. Его используют очень часто в усилителях различного предназначения.

Делители напряжения могут быть построены с использованием различных элементов. В их роли могут выступать резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности. Независимо из каких компонентов построено устройство, оно состоит из 2 основных частей:

Верхнее плечо. Оно включает в себя участок с положительным значением и точкой подключения к следующему участку цепи.
Нижнее плечо. Оно состоит из участка с нулем, является средней точкой цепи.

Оба плеча имеют строго последовательное соединение. Сумма напряжений их выходов равна общему входящему значению за вычетом небольшой величины рассеивания.

Делитель на резисторах

Чтобы понять, как работает делитель напряжения, необходимо рассмотреть этот простой элемент, построенный с использованием резисторов. Такое устройство может использоваться для деления переменного или постоянного тока. Простейший прибор состоит из 2 резисторов с последовательным соединением. Принцип работы будет следующим:

На контакты «U» подается ток от источника, определенной величины.
При условии, если резисторы равны по своему сопротивлению, на выходе «U1» и «U2» напряжение будет разделено пополам, а их сумма будет равна величине входящего напряжения.

Первоначальный расчет величины делается с использованием выражения: U=I·R.

В таких устройствах основную роль играет всем нам известный закон Ома. Согласно ему, должно сохраняться условие, при котором снижение напряжения имеет прямую пропорциональность величине сопротивления резисторов.

Принимая во внимание первый закон Кирхгофа, входящая величина напряжения будет равна величине токов, протекающих через резисторы. Ниже приведена схема резисторного делителя напряжения.

Определить величину падения напряжения на каждом резисторе можно по формулам, которые представлены ниже:

Отсюда можно сделать вывод о величине на обоих концах цепи:

Далее можно определить значение тока в цепи, используя выражение:

Значение напряжения на каждом резисторе вычисляется по отдельным формулам:

Если резистивный делитель напряжения состоит из резисторов с разными сопротивлениями, выражение поможет рассчитать величину для каждого элемента отдельно. Для примера можно выполнить следующее вычисление:

U=50 В.
Сопротивление резистора R1=5 кОм.
Сопротивление резистора R2=5 кОм.
Необходимо найти величину напряжения на выходах U1, U2.

Для начала необходимо найти силу тока, протекающего по данной цепи: I=50/(5000+5000)=0.005 А=5 мА.

Далее можно узнать величину падения напряжения для каждого резистора по формуле: U1=0.005×5000=25 вольт.

Так как оба резистора имеют одинаковое сопротивление, выходная величина «U2» также равна 25 В. Теперь проведем простой расчет с разными значениями сопротивлений.

Сначала найдем силу тока: I=50/(5000+3000)=0.00625 А=6.25 мА.

Далее отдельно вычислим значение падения напряжения:

Рассчитанная величина имеет коэффициент рассеивания, который равен 2 вольта, поэтому точные значения как в примере увидеть не получится.

Благодаря данным формулам можно рассчитать любой неизвестный параметр делителя, но также необходимо помнить, что входной ток делителя должен быть минимум в 10 раз больше тока нагрузки и меньше максимального тока источника. Например, с нагрузкой в 20 мА, входящий ток должен быть больше 200 мА и источник рассчитан на такой же ток или больше. Поэтому не часто можно встретить делитель в схемах с большой нагрузкой.

Резисторный делитель электрического напряжения страдает от потерь, связанных с рассеиванием. Это связано с тем, что резисторы при работе нагреваются и часть тока при этом просто преобразуется в тепловую энергию.

Делитель на конденсаторах

Делитель электрического напряжения на конденсаторах может использоваться только в цепях переменного тока. Конденсаторы используются, как емкостные реактивные сопротивления.

В делителях конденсаторного типа должно сохраняться правило зависимости сопротивления от частоты и емкости самих конденсаторов. Если используется ёмкостный делитель, то расчет сопротивления конденсатора делается с помощью формулы:

Данная формула состоит из следующих значений:

Xc — реактивное сопротивление;
π — число пи, которое равно 3.1415;
f — частота тока, Гц;
С — емкость, Фарад;

Для подобных схем должно сохраняться условие: сопротивление всегда меньше емкости. Исходя из этого, можно сделать вывод, что чем больше ёмкостные характеристики конденсатора, тем меньше степень падения напряжения. Расчет выходящего напряжения с двумя конденсаторами можно сделать следующим образом:

Конденсаторный тип устройств более устойчивый, чем делитель напряжения на резисторах. При его работе прослеживается практически нулевая потеря при рассеивании. Причина этого эффекта в качестве и составе самого диэлектрика.

Дополнение схем

При создании схем УНЧ, инженерам необходимо занижение высоковольтного значения тока для обеспечения нормальной работы транзистора. Справится с этой задачей помогает делитель. Например, такое резисторное устройство используется для питания базового контакта транзистора. Таким образом создается обратная отрицательная связь по электрическому току, которая возникает благодаря наличию резистора R3. Схема усилителя каскада по схеме с ОЭ представлена на рисунке ниже.

При проектировании стабилизаторов используется стабилитрон, как часть балансного делителя. Такая схема помогает снизить нагрузку на устройство, значительно выровнять выходной ток. Стабилитрон, как и диод работает на пробой, если обратный ток достигает определенной величины.

Основное отличие заключается в том, что при повышении порогового значения, в стабилитроне не происходит теплового, электрического пробоя из-за линейной разности потенциалов.

Заключение

В статье была дана информация, как произвести расчет делителя напряжения, описаны разновидности этих устройств, формулы расчета. Зная, зачем используется делитель, можно применять это устройство для создания простых и сложных электронных схем с занижением напряжения до необходимых значений.

Видео по теме

Источник