Меню

Схема переменный ток от батарейки

Способы соединения элементов питания в батареи

«Питайтесь» правильно!

батарейки и аккумуляторыБатареи и аккумуляторы

При питании радиоаппаратуры от батареек и аккумуляторов полезно знать распространённые схемы соединения батарей и аккумуляторов. Дело в том, что каждый вид батареек имеет допустимый разрядный ток.

Разрядный ток – наиболее оптимальное значение тока, который потребляется от батареи. Если потреблять от батарейки ток, превышающий разрядный, то надолго этой батарейки не хватит, она не сможет полностью отдать свою расчётную мощность.

Наверное, замечали, что для электромеханических часов используются “ пальчиковые ” (формата АА) или “ мизинцевые ” (формата ААА) батарейки, а для переносного лампового фонаря батарейки побольше (формат R14 или R20), которые способны отдать значительный ток и имеют большую ёмкость. Размер батарейки имеет значение!

Иногда требуется обеспечить батарейное электропитание прибора, который потребляет значительный ток, но стандартные батареи (например R20, R14) не могут дать необходимый ток, он для них выше разрядного. Что делать в этом случае?

Необходимо взять несколько однотипных батареек и соединить их в батарею.

Параллельное соединение элементов питания.

Так, например, если необходимо обеспечить значительный ток для аппарата применяют параллельное соединение батареек. В таком случае общее напряжение составной батареи будет равно напряжению одного элемента питания, а разрядный ток будет во столько раз больше, сколько батареек применяется.

Параллельное соединение элементов питания

На рисунке составная батарея из трёх 1,5 вольтовых батареек G1, G2, G3. Если учесть, что среднее значение разрядного тока для 1 батарейки формата АА 7-7,5 mA (при сопротивлении нагрузки 200 Ом), то разрядный ток составной батареи составит 3 * 7,5 = 22,5 mA. Вот так, приходится брать количеством.

Последовательное соединение элементов питания.

Бывает, что необходимо обеспечит напряжение 4,5 – 6 вольт, применяя батарейки на 1,5 вольта. В таком случае нужно соединить батарейки последовательно, как на рисунке.

Последовательное соединение элементов питания

Разрядный ток такой составной батареи составит значение для одного элемента, а общее напряжение будет равно сумме напряжений трёх батареек. Для трёх элементов формата АА (“пальчиковых”) разрядный ток составит 7-7,5 mA (при сопротивлении нагрузки 200 Ом), а суммарное напряжение – 4,5 Вольт.

Итак, подведём итоги.

Если необходимо обеспечить значительный ток, то применяется параллельное соединение элементов питания. Рассчитать значения напряжения и разрядного тока для параллельно составленной батареи питания:

I=IG1 * N — общий разрядный ток параллельно составленной батареи.

где N – количество однотипных элементов питания.

IG1 – разрядный ток одного элемента питания.

U=UG1 — общее напряжение параллельно составленной батареи.

где UG1 – напряжение одного элемента питания.

Понятно, что никакого выигрыша по напряжению при параллельном соединении мы не получим.

Если требуется обеспечить напряжение в разы большее напряжения отдельного элемента питания, то применяется последовательная схема соединения.

Рассчитать значения напряжения и разрядного тока для последовательно составленной батареи питания:

U=UG1 * N — общее напряжение последовательно составленной батареи.

I=IG1 — общий ток последовательно составленной батареи.

В таком случае мы получаем выигрыш по напряжению.

А как быть, если необходимо получить выигрыш и по напряжению и по току? Тогда применяется смешанное соединение элементов питания.

Взгляните на рисунок, думаю, Вам всё станет понятно.

Смешанное соединение элементов питания

При таком соединении составная батарейка из 6 элементов типоразмера АА обеспечит напряжение 4,5 Вольт и разрядный ток на нагрузке в 200 Ом – 2 * 7,5 = 15mA.

Рассчитывается всё довольно просто. Сначала, вычисляем напряжение на 3 последовательно соединённых элементах одного из плеч. Ток последовательно соединённых элементов будет равен току одного элемента.

Далее складываем токи каждого плеча из трёх элементов. В данном случае у нас два плеча. Напряжение параллельно соединённых элементов равно напряжению одного элемента. Здесь 3 последовательно соединённых батарейки представляют как бы один элемент питания на 4,5 Вольт.

В радиолюбительской практике не всегда необходимо вычислять разрядный ток, так как потребляемый приборами ток, как правило, нестабилен, всё зависит от режима работы конкретного аппарата.

Понятно, что магнитола потребляет больший ток в режиме воспроизведения, нежели в режиме прослушивания радио. В режиме воспроизведения ток потребления возрастает из-за работы двигателя протяжки ленты, тогда как в режиме радио необходимо лишь усилить принятый сигнал.

Необходимо просто правильно оценивать токовую нагрузку на составную батарею, ведь некоторые приборы могут потреблять значительный ток и в таких случаях можно добавить пару дополнительных элементов питания. В таком случае автономное время работы Вашего прибора возрастёт.

Источник

Как получить переменный электрический ток?

Практически все знают, что в бытовой сети повсеместно используется переменное напряжение, как результат, питание всех домашних устройств осуществляется переменным током. Однако, далеко не всем известны способы получение переменного тока, особенности формирования электрической величины и способы, которыми он генерируется на практике. Поэтому в рамках статьи мы рассмотрим как теоретический, так и практический аспект данного вопроса.

Теория

С одной стороны каждому известно, что первое знакомство человечества с электрической энергией произошло на примере постоянного тока. Только в 1831 году исследование явления магнитной индукции привели к генерации переменных токов. Первые эксперименты задействовали электрический проводник, помещаемый в магнитный поток.

Для примера вам следует рассмотреть обычный проводник, приведенный в состояние замкнутого контура, края проводника можно подключить к измерительному прибору для фиксации изменения электрических величин.

Далее вам необходимо:

  • взять хороший магнит, если под рукой имеется мощный неодимовый, то он подойдет лучше всего;
  • подключите проводник к гальванометру, всю электрическую цепь положите на стол или другую поверхность из изолирующего материала;
  • поднесите магнит к проводнику как можно ближе, желательно, чтобы расстояние было не больше 10 мм;
  • сделайте резкое движение в перпендикулярной плоскости по отношению к проводнику;
  • обратите внимание на прибор, стрелка гальванометра отклонится от равновесного положения в какую-либо сторону – в результате электромагнитных колебаний в проводнике наводится ЭДС индукции, которая и обуславливает возникновение переменного тока в замкнутом контуре.
Читайте также:  Нагрев металла большим током

Повторите манипуляцию с магнитом несколько раз, и вы увидите, как гальванометр равномерно отклоняется в сторону, по мере приближения полюса к проводнику и так же равномерно возвращается в исходную позицию по мере удаления магнита. Отклонение стрелки свидетельствует об изменении величины тока и потенциала, индуцируемых в металле. Амплитуда колебаний тока не постоянна во времени, из-за чего данная величина и называется переменной.

Заметьте, если перемещать возле провода один магнитный полюс, то стрелка будет отклоняться в одном направлении, если повернуть противоположным магнитным полюсом, то и направление отклонения стрелки соответственно изменится.

Один контур представляет собой лишь пример для понимания сути получения переменного электрического тока, так как ЭДС в нем будет слишком малой и мощности не хватит даже для питания светодиода. В промышленных масштабах вместо вращения витка используют целые обмотки с множеством витков. На практике не имеет значения, происходит движение магнита относительно проводника или это замкнутый контур движется по отношению к полюсу магнита.

Поэтому для изменения ЭДС в обмотках генератора может применяться как принцип вращения ротора из магнитного материала внутри обмоток статора, так и наоборот, обмоток ротора внутри магнитного статора.

Сама величина электродвижущей силы определяется из соотношения физических параметров по такой формуле:

Формула электродвижущая сила

где n – это количество витков обмоток

а соотношение B/dt – это скорость изменения электромагнитной индукции во времени.

Способы получения

Сегодня насчитывается довольно большое количество методов получения переменного тока. Поэтому в рамках статьи мы рассмотрим наиболее интересные с практической точки зрения.

Рамка с магнитами

Для этого вам понадобится рамка из любого металла, концы которой позволяют организовать вращение. С противоположных концов по отношению к рамке устанавливаются два магнита, направленные противоположными полюсами. Следует заметить, что величина переменного тока будет зависеть от сопротивления проводов, поэтому лучше брать изделие большого сечения и с высокой удельной проводимостью. При вращении контура в его электрической сети будет наводится ЭДС, которая и приведет к протеканию переменного тока.

Рамкой и магнитами

Рис. 1. Рамкой и магнитами

Как видите на рисунке выше, при равномерном максимальном удалении сторон металлического кольца от полюсов магнита величина электродвижущей силы равна нулю, магнитные линии не пересекают проводник. Синусоида напряжения и тока берут начало из нулевой отметки. Затем происходит движение рамки и ЭДС изменяется до тех пор, пока не достигнет своего максимума при оптимальном приближении сторон к магнитам. По мере дальнейшего вращения рамки ее стороны снова будут удаляться от магнитов и переменная ЭДС снова снизится до нуля.

При перемене положения меняется и направление протекания переменного тока, что на графике отображается в виде перехода кривой в отрицательную плоскость графика. Разумеется, для промышленных генераторов такая схема не подходит, поэтому в них используется усовершенствованный принцип.

Асинхронный и синхронный генератор

Асинхронная электрическая машина по своей конструкции схожа с устройством трансформатора. Ее используют для генерации и передачи электроэнергии переменного тока в трехфазных сетях. Как правило, электрическая машина может использоваться и как трехфазный двигатель, и как генератор, многие из них являются обратимыми.

По своему устройству она напоминает рамку, но в трехфазном исполнении – для каждой из фаз в статоре помещается своя катушка, заменяющая один виток кольца. Все обмотки фаз смещены друг относительно друга на 120° в геометрической плоскости.

Устройство асинхронного генератора

Рис. 2. Устройство асинхронного генератора

Благодаря физическому смещению обмоток, переменный ток наводится в них с тем запозданием, по отношению к предыдущей фазе, которое требует ротору для преодоления соответствующего расстояния. За счет чего напряжение и ток в каждой из фаз получаются смещенными друг относительно друга. Частота вращения определяет скорость пересечения синусоидой оси абсцисс за единицу времен. В отечественных сетях промышленная частота переменного тока составляет 50Гц.

Напряжение в трехфазной сети

Рис. 3. Напряжение в трехфазной сети

Однако, как генераторы переменного тока, асинхронные машины имеют ряд недостатков:

  • большие пусковые токи;
  • отставание электродвижущей силы от магнитного поля, которое ее индуцирует;
  • меньшая степень контроля за системой.

Поэтому сейчас довольно часто применяется схема генератора синхронного типа. Конструктивно он схож с предыдущей моделью, с тем отличием, что он имеет дополнительную катушку, подключаемую через скользящий контакт. Она в значительной мере снижает пусковые токи и облегчает работу.

схема синхронного генератора

Рис. 4. Схема синхронного генератора

Инвертор

За счет развития технологий, переменный ток в современном мире можно запросто получить не только от трехфазных генераторов. Немаловажную роль играют солнечные электростанции, которые производят постоянный ток, мало применяемый в быту и производстве напрямую. Для преобразования готового постоянного тока в переменный, используются специальные приборы – инверторы.

Схема инвертора

Рис. 5. Схема инвертора

На рисунке 5 выше приведен пример простейшего инвертора для получения переменного тока. Как видите, постоянное напряжение с батареи подается на пару транзисторов VT1 и VT2. За счет отличий в скорости открытия, один из транзисторов будет открываться раньше и весь ток пойдет через него до получения некоторого прообраза полупериода. Конечно, такая кривая переменного тока будет далека от идеальной синусоиды, но более чем достаточно для повышения величины напряжения на трансформаторе Tr до 220В.

Читайте также:  Типы трансформаторов тока до 1000 в

Это наиболее простой вариант преобразования постоянного напряжения в переменное, он может не выдавать одинаковую частоту с индукционными генераторами и рассматривается нами только в качестве примера. Для домашнего и производственного использования выпускают более сложные модели.

Источник

Батарейка из розетки: хитрость из СССР (11 фото)

Дефицит батареек в СССР был хроническим. Их завозили редко и в маленьких количествах-с прилавков сметалось за пару часов. При этом в каждой семье была переносная аппаратура: радиоприемники и магнитофоны. Хорошо, если у них был блок питания и при отсутствии батареек могли работать от розетки. Ведь было же полно радиоприемников, которые работали только от батареек.

Отдельных универсальных блоков питания от сети 220 вольт то ли выпускали мало, то ли до нас не довозили-я их в продаже ни разу не видел. Ну раз батареек нет, то тут начиналось «голь на выдумки хитра».

Для варианта «слушать только дома» старались достать сухие элементы.

Скручивали их изолентой и получался массивный и долговечный элемент питания на 9 вольт. Приемники с такой батарейкой работали годами. Кто то приспосабливал старые автомобильные аккумуляторы.

Раньше перемычки были открытыми и можно было получить любое напряжение кратное 2 вольтам. Для приемников использовали 5 банок-это около 10 вольт.

Я часто зависал у соседского мальчишки. У него сиротливо стоял приемник «Альпинист-418» без батареек. Мы решили его «оживить». Сейчас даже не помню откуда я узнал эту хитрость. то ли где то вычитал, то ли кто то подсказал. Ну явно не сам додумался в шестом классе то. Суть идеи в следующем:

В розетке у нас два провода: «фаза» и «ноль». По науке «фаза» -это 220 вольт относительно потенциала земли, а «ноль» это потенциал земли. Особенность деревенских электросетей был в том, что «нулевой» провод заземлялся на подстанции, а пока этот провод по столбам дойдет до дома на нем «остается» около 6-7 вольт относительно потенциала земли. Вот этим мы и решили воспользоваться.

К тому времени я уже диод отличал от резистора и найти 4 диода Д226 не составило труда. Из них скрутили схему выпрямительного моста-чтобы из переменного напряжения сделать постоянное.

Заземление сделали просто: вбили в подполе кусок арматуры, обильно полили его водой и присоединили к нему провод.

С помощью индикаторной отвертки выяснили где в розетке «фаза», а где «ноль». Причем как пользоваться индикаторной отверткой нас учили взрослые-мол провод «фазы» ни в коем случае трогать нельзя -убьёт! Недавно наткнулся в интернете на фото советских отверток-прям бальзам для сердца:

Мы присоединили один провод к «нулевому» гнезду розетки, а второй провод-к заземлению. Получилась такая схема:

Померили прибором-на проводах к приемнику около 10 вольт. Присоединяем и тут же из динамика приемника раздается мощный гул- забыли включить сглаживающий конденсатор после выпрямления. Порывшись в загашниках находим конденсатор от радиолы. Емкость конечно небольшая, но выбирать не приходилось.

Подключаем его и снова включаем приемник. На этот раз приемник заработал чистым звуком!

Еще много лет эта конструкция замечательно обеспечивала электропитанием радиоприемник. Мы практически и не выключали радиоприемник, уже не было опасения, что батарейки быстро «сядут».

Такая вот интересная самоделка времен СССР-халявная замена дефицитным батарейкам.

С точки зрения электробезопасности-наша конструкция была не опасней любого другого электроприбора. Хоть и нет гальванической развязки с сетью, но и фазный провод нами не используется. Теоретически радиоприемник мог выйти из строя от скачков напряжения при включении мощных потребителей, но в деревне 70х годов таковых не было.

Единственная опасность- это обрыв нулевого провода между нашим домом и подстанцией, но такого катаклизма на мой памяти не случалось ни разу за полвека.

Источник



Крона из батарейки 1,2…1,5В.

После анализа многих популярных схем и готовых устройств выбран лучший вариант.

Многие мультиметры питаются от батарейки крона напряжением 9В. Часто бывает, что крона садится в самый неподходящий момент. Крона не так широко распространена, как обычные пальчиковые батарейки напряжением 1,5 В, поэтому заменить ее нечем, особенно если это происходит, как говорят, в полевых условиях. А вот если бы мультиметр можно было запитать от одной пальчиковой батарейки, то проблемы нет. Ведь пальчиковая батарейка найдется под рукой практически всегда. Она стоит в каждом пульте дистанционного управления, многих бытовых и медицинских приборах и т.д. Ее можно вынуть на время проведения измерений, а затем вставить назад.

Коротко о самих кронах. В основном распространены солевые кроны и щелочные. Номинальный ток разряда у солевых 15…20мА, у щелочных вдвое больший.

Основные характеристики батареек крона:

Некоторые умельцы практикуют подзаряд не совсем севшей кроны и утверждают, что срок эксплуатации увеличивается втрое. Производитель не рекомендует заряжать батарейки крона. На самой кроне есть надпись о запрете заряда и возможности разрыва батарейки при заряде.

Выпускаются и аккумуляторы в корпусах кроны. Их емкость бывает разной, от 300мА/час и выше. Номинальное напряжение у них 7,4В (полный заряд 8,4В, полный разряд 6В). Их цена около 5$ и выше.

Широко распространены схемы преобразователей от напряжения 1,5 В, в напряжение 9В. Они есть уже готовые, на микросхемах и в виде схем для самостоятельной сборки. Этих схем настолько много, что сложно выбрать наиболее подходящую. К тому же, в описаниях таких схем отсутствуют правдивые данные практических испытаний по КПД, току нагрузки и т.д. Я собрал и испытал много схем и остановился, на мой взгляд, на самом оптимальном варианте.

Читайте также:  Из чего делается ток

Это схема, к которой многие применяют фразу: «Все гениальное просто». Впервые она встречается в журнале «Радио» (11.2001г., стр.42) как схема А.Чаплыгина, из г. Курск. Правда там приводится схема преобразования 5 В в 12 В на транзисторах КТ837К. Но основные принципы подбора транзисторов и индуктивности названы.

Ток потребляемый мультиметром небольшой. Например, мультиметр DT9208A потребляет около 3мА, в режиме прозвонки до 5 мА, а мультиметр АVD830D 1,7мА, в режиме прозвонки до 7мА.

Преобразователь для питания мультиметра был выполнен по следующей схеме:

Это двухтактный преобразователь. Ток базы транзисторов является током нагрузки. Пока нагрузка не подключена, на базах нет отпирающего отрицательного потенциала и транзисторы надежно закрыты. Ток потребления от батарейки равен 0. При подключении нагрузки транзисторы отпираются, и схема начинает работать. На схеме в качестве нагрузки показан прибор (мультиметр). Как только на мультиметре будет нажата штатная кнопка включения, преобразователь заработает и выдаст 9В для питания мультиметра. Это главное достоинство этой схемы. Все остальные схемы требуют отключения батарейки от преобразователя, иначе даже при выключенном мультиметре преобразователь работает, и батарейка разряжается.

Транзисторы должны иметь напряжение UБЭО больше удвоенного выходного напряжения. Ток база-эмиттер должен быть больше максимального тока нагрузки. Напряжение UКЭ насыщения наименьшее. От его величины зависит минимальное напряжение батарейки от которого будет работать схема.

Ниже показаны значения для транзисторов КТ209 и КТ361 приведенные здесь:

Как видим, у транзисторов КТ361 наибольшее напряжение UБЭО всего 4В. Т.е. на таких транзисторах собирать схему с выходным напряжением 9В нельзя, они выйдут из строя. А вот КТ209 с буквой Ж и ниже подходят, у них напряжение UБЭО 20 В, что больше удвоенного 9 В. Максимальный ток нагрузки (Iэ) до 30мА, нам до 10 мА хватит с запасом. UКЭ нас всего 0,4В, что позволит работать даже на разряженной батарейке. У буквы К наилучшее усиление (80…160). Т.е. транзистор КТ209К наилучший вариант.

Емкость конденсатора С2 на выходе схемы равна 1 мкФ. Как правило, конденсаторы фильтра стоят в схемах приборов после выключателя и дополнительно к С2 уменьшают пульсации. Если поставить С2 большей емкости, то при малых токах нагрузки (менее 2 мА), преобразователь может не запуститься. В этом случае дополнительный конденсатор фильтра можно установить в прибор после его штатного выключателя, если его там нет.

Трансформатор T1 намотан на кольцевом магнитопроводе 2000НМ размером К7х4х2мм.

Обмотки 3 и 4 содержат по 36 витков провода Ø0,16мм, а 1, 2 по 4 витка провода Ø0,25мм. Обмотки удобно мотать в 2 провода. Сначала мотаем 36 витков. Затем соединяем как показано на рисунке. Важно не соединить начало и конец одной обмотки, т.е. не замкнуть ее. Для наглядности на рисунке провода разного цвета.

Следующие обмотки по 4 витка мотаем таким же образом поверх намотанных. Соединяем аналогично. Намотанные, не соединенные между собой обмотки, имеют индуктивность:
36 витковые по 1520 мкГ каждая
4 витковые – по 62 мкГн каждая
Намотанный трансформатор показан ниже.

Немного о работе преобразователя.
Как было сказано выше, ток холостого хода равен 0. При подключении нагрузки (более 2 мА), преобразователь начинает работать. Ниже показаны импульсы на коллекторах транзисторов.

Период около 6 мкс. Это соответствует частоте более 100 кГц. Скважность (отношение периода к длительности импульса), равна 2. Это позволяет получать мощность намного больше, чем на схемах обычных блокинг-генераторов, у них длительность импульса малая, скважность большая. Ниже для примера показана схема и осциллограмма блокинг-генератора:

Как видно, здесь длительность импульса значительно меньше периода и существенно увеличить ее невозможно. А значит и полезная мощность в нагрузке будет значительно ниже, чем у предыдущей двухтактной схемы.
Конструктивно схему преобразователя на КТ209К, ввиду ее простоты, можно выполнить на макетной плате размером 49х15мм. С одной стороны, расположены детали, с другой батарейка или аккумулятор. Клеммы аккумулятора можно изготовить из пружинистых контактов любого старого пульта. Для подключения к мультиметру используем клеммы от севшей кроны.

Если кто пожелает изготовить печатную плату, то можно выполнить ее по этому образцу:

Данная конструкция без проблем помещается в отсек для кроны мультиметра.

Прибор надежно включается штатной кнопкой и стабильно работает. Пульсации на клеммах кроны ниже 0,15В. В схеме прибора, после коммутирующего транзистора, на штатном конденсаторе 10 мкФ, пульсации ниже 0,02 В. Другими словами, устанавливая преобразователь вместо кроны в этом мультиметре открываем только батарейный отсек.

Ну и напоследок о КПД двухтактной схемы преобразователя на КТ209К.

Для сравнения ниже приведены результаты испытаний преобразователя на микросхеме которые подробно приведены здесь:

Как видим, наша схема на КТ209К не хуже. А если учесть, что она не требует дополнительного выключателя батарейки (или аккумулятора), то схема на КТ209К явно лучше.
При токе потребления около 3 мА от солевой кроны мультиметр непрерывно проработает 250:3 = 83 часа.
От аккумулятора 1,2 В емкостью 1500 мА/час с преобразователем на КТ209К мультиметр проработает 1500:35 = 43 часа. После этого аккумулятор можно зарядить и работать дальше. Если использовать батарейку на 1,5В, то ее нужно просто заменить, что, как было сказано выше, не является проблемой.

Материал статьи продублирован на видео:

Источник