Как повысить силу тока не изменяя напряжения: как понизить вольтаж

Повышаем напряжение — все варианты решения проблемы

Напряжение в бортовой сети после доработки

Итак, многие автомобилисты могут решить, что выходом из подобной ситуации может стать установка генератора большой мощности, но при этом придётся заменить и аккумуляторную батарею на более ёмкостную. Это делается для того, чтобы не «убить» АКБ, который установлен на автомобиле, поскольку перегруз напряжения приведет к разрушению внутренних сот. Этот вариант не подходит, поскольку он слишком дорогой.

Вторым вариантом становится установка дополнительного диода из другого диодного моста или с маркировкой КД202В . Это намного дешевле, чем менять генератор и аккумулятор, но придётся немного повозиться. Для начала рекомендуется изучить автомобильные электросхемы и устройство работы генератора, а также зарядной цепи.

Установка диода КД202В в генератор

Когда все готово, приступаем непосредственно к монтажу диода в генератор, чтобы поднять напряжение в бортовой сети. Рассмотрим последовательность действий:

Демонтируем заднюю крышку генератора.

Снимаем заднюю крышку с генератора

Провода и диод для увеличения напряжения

Устанавливаем термоусадку для проводов «папа» и «мама»

Установленная термоусадка для спаянной детали

Проводим монтаж регулятора напряжения с диодом в генератор

Одеваем заднюю крышку на генератор и выводим провода

Электрические схемы и показатели

Для повышения напряжения еще больше, хотя бы до 14 вольт, необходимо монтировать диод в цепь D, регулятора напряжения. Подходит любой диод с напряжением пробоя 20В и током не менее 5А. Падение напряжения желательно не больше 0.6-0.7В. Отлично подходит диод 2Д219Б.

Uобр(В)	Iпр(А)	Uпр(В)	Iобр(мА)	Корпус
2Д219А	15	10	0.6 (10А)	20 (15В)	КД-11
2Д219Б	20	10	0.6 (10А)	20 (20В)	КД-11
2Д219В	15	10	0.45 (10А)	20 (15В)	КД-11
2Д219Г	20	10	0.45 (10А)	20 (20В)	КД-11

Рассмотрим, принципиальные схемы диодов:

Изготовление и монтаж диода в генератор ВАЗ-2114

Теперь, когда все готово, проводим установку дополнительного диода, более мощного, чем предыдущий. Потребуется пол метра провода 2*0.75мм. Распаиваем концы под клеммы «мама» и «папа» №4.Одеваем в кембрик, а лучше в термоусадку. Кстати, старый необходимо удалить из системы. Преступим к действиям:

Теперь, припаиваем к диоду следующую схему: к катоду мамку, к аноду папку.

Снимаем заднюю крышку с генератора

Подключаем провода идущие к диоду

Теперь, все готово для финальной проверки и проведения замеров.

Параметры тока

Амперметр

Очень важной количественной характеристикой тока является сила тока (величина тока), или просто ток, — скалярная физическая величина, равная величине заряда, который проходит через поперечное сечение проводника за единицу времени. Но термин «сила тока» не следует воспринимать, как проявление силы в буквальном смысле

В проводниках нет силы. Там есть только движение электрических зарядов

Но термин «сила тока» не следует воспринимать, как проявление силы в буквальном смысле. В проводниках нет силы. Там есть только движение электрических зарядов.

Если за время t через проводник сечением S протекает Q зарядов, то величина тока выражается формулой

I = Q/t

Единица измерения величины тока в системе СИ — ампер (А). Ток в проводнике равен 1 амперу, если за 1 секунду через проводник протекает заряд величиной в 1 кулон. Измеряют силу тока прибором, который называется амперметром. Он включается последовательно в электрическую цепь.

Для постоянного тока в единицу времени через любое поперечное сечение протекает одинаковое количество электрических зарядов.

Величина, равная отношению силы тока I к площади поперечного сечения проводника S, называется плотностью тока. В системе СИ плотность тока измеряется в А/м2. Конечно, практически невозможно найти проводник с диаметром сечения, равным квадратному метру. По этой причине силу тока принято измерять в А/мм2.

j = I/S

Любой проводник противодействует протеканию по нему электрических зарядов

Поэтому величина тока в проводнике зависит от другой важной величины, называемой сопротивлением. Это физическая величина, характеризующая способность проводника препятствовать прохождению электрического тока

Она обозначается буквой R и определяется по формуле:

R = UI,

где U – напряжение, или разность электрических потенциалов, на концах проводника;

I – сила тока, протекающего между концами проводника.

В систем СИ единицей измерения сопротивления является ом.

Разные материалы по-разному сопротивляются движению тока. Поэтому сопротивление проводника зависит от вещества, из которого он сделан, его длины и сечения.

R = ρ ˑ l /S

где ρ – удельное электрическое сопротивление проводника, его способность препятствовать прохождению электрического тока;

l– длина проводника;

S — площадь поперечного сечения проводника.

Каждый источник постоянного электрического тока создаёт стороннее электрическое поле, совершающее работу по разделению положительно и отрицательно заряженных частиц и перемещению их в электрической цепи. Эту работу производят любые силы не электрического происхождения, которые действуют внутри источника. Они называются сторонними силами. Возникают эти силы по разным причинам. Например, в гальваническом элементе они появляются в результате химических реакций, а в генераторах постоянного тока – при движении проводника в магнитном поле.

Величина, численно равная работе, которую выполняют сторонние силы, перенося единицу положительного заряда по всей замкнутой цепи, называется электродвижущей силой (ЭДС).

где Е – ЭДС; А – работа, совершаемая источником по переносу заряда величиной Q.

Единицей измерения ЭДС в системе СИ является вольт (v, V). ЭДС источника тока равна 1 вольту, если при перемещении заряда, равного 1 кулону, совершается работа в 1 джоуль.

Перенося электрический заряд, источник тока совершает работу А по внутреннему участку (внутри себя самого) и работу А₁ по внешнему участку электрической цепи. Поэтому полная работа А = А+ А₁. Разделив обе части уравнения на Q, получим

Величина AQназывается падением напряжения на внутреннем участке цепи (U), а A₁Q— падением напряжения на внешнем участке цепи (U₁).

A = U + U₁, а U₁ = А – U.

Величина, равная произведению тока на напряжение, называется мощностью. Единица измерения мощности – ватт.

P = IU = I2 R = U2R

Если в электрической цепи есть источник ЭДС, то P = I ˑ ε, где ε – ЭДС.

Определение

Электрическим током называется направленное движение заряженных частиц. Так звучит определение из учебника по физике. Простыми словами можно перевести так, что у его составляющих всегда есть какое-то направление. Собственно, это направление и является определяющем в сегодняшнем разговоре.

Переменный ток (Alternative Current – AC) отличается от постоянного (Direct Current – DC) тем, что у последнего электроны (носители заряда) всегда движутся в одном направлении. Соответственно отличием переменного тока является то, что направление движения и его сила зависят от времени. Например, в розетке направление и величина напряжения, соответственно и сила тока, изменяется по синусоидальному закону с частотой в 50 Гц (50 раз за секунду изменяется полярность между проводами).

Для так сказать чайников в электрике изобразим это на графике, где по вертикальной оси изображена полярность и напряжение, а по горизонтальной время:

Красной линией изображено постоянное напряжение, оно остаётся неизменным с течением времени, разве что изменяется при коммутации мощной нагрузки или КЗ. Зелеными волнами показан синусоидальный ток. Вы можете видеть, что он протекает то в одну, то в другую сторону, в отличие от постоянного тока, где электроны всегда протекают от минуса к плюсу, а направлением движения электрического тока выбран путь от плюса к минусу.

Если сказать по-простому, то разницей в этих двух примерах является то, что у постоянки всегда плюс и минус находятся на одних и тех же проводах. Если говорить о переменном, то в электроснабжении используют понятия фазы и нуля. Если рассматривать по аналогии с постоянкой, то фаза и ноль являются плюсом и минусом, только полярность меняется 50 раз в секунду (в США и ряде других стран 60 раз в секунду, а в самолётах более 400 раз).

Как повысить силу электрического тока. Сопротивление проводников. Удельное сопротивление

Закон Ома является самым главным в электротехнике. Именно поэтому электрики говорят: «- Кто не знает Закон Ома, пусть сидит дома». Согласно этому закону ток прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению ( I = U / R ), где R является коэффициентом, которое связывает напряжение и силу тока. Единица измерения напряжения – Вольт, сопротивления – Ом, силы тока – Ампер. Для того, чтобы показать, как работает Закон Ома, разберем простую электрическую цепь. Цепью является резистор, он же – нагрузка. Для регистрации на нем напряжения используется вольтметр. Для тока нагрузки – амперметр. При замыкании ключа ток идет через нагрузку. Смотрим, насколько соблюдается Закон Ома. Ток в цепи равен: напряжение цепи 2 Вольта и сопротивление цепи 2 Ома ( I = 2 В / 2 Ом =1 А). Амперметр столько и показывает. Резистор является нагрузкой, сопротивлением 2 Ома. Когда замыкаем ключ S1, ток течет через нагрузку. С помощью амперметра измеряем ток цепи. С помощью вольтметра – напряжение на зажимах нагрузки. Ток в цепи равен: 2 Вольта / 2 Ом = 1 А. Как видно это соблюдается.

Теперь разберемся, что нужно сделать, чтобы поднять силу тока в цепи. Для начала увеличиваем напряжение. Сделаем батарею не 2 В, а 12 В. Вольтметр будет показывать 12 В. Что будет показывать амперметр? 12 В/ 2 Ом = 6 А. То есть, повысив напряжение на нагрузке в 6 раз, получили повышение силы тока в 6 раз.

Рассмотрим еще один способ, как поднять ток в цепи. Можно уменьшить сопротивление – вместо нагрузки 2 Ом, возьмем 1 Ом. Что получаем: 2 Вольта / 1 Ом = 2 А. То есть, уменьшив сопротивление нагрузки в 2 раза, увеличили ток в 2 раза. Для того, чтобы легко запомнить формулу Закона Ома придумали треугольник Ома:

Как можно по этому треугольнику определять ток? I = U / R. Все выглядит достаточно наглядно. С помощью треугольника также можно написать производные от Закона Ома формулы: R = U / I; U = I * R. Главное запомнить, что напряжение находится в вершине треугольника.

В 18 веке, когда был открыт закон, атомная физика находилась в зачаточном состоянии. Поэтому Георг Ом считал, что проводник представляет собой что-то, похожее на трубу, в которой течет жидкость. Только жидкость в виде электротока.

При этом он обнаружил закономерность, что сопротивление проводника становится значительнее при увеличении его длины и меньше при увеличении диаметра. Исходя из этого, Георг Ом вывел формулу: R = p *l / S, где p – это некоторый коэффициент, умноженный на длину проводника и деленный на площадь сечения.

Этот коэффициент был назван удельным сопротивлением, характеризующим способность создавать препятствие протеканию эл.тока, и зависит из какого материала изготовлен проводник. Причем, чем больше удельное сопротивление, тем больше сопротивление проводника.

Рассмотрим, какие бывают проводники. На сегодняшний день самым распространенным является проводник из меди.

Из-за низкого удельного сопротивления и большой устойчивости к окислению, при этом довольно низкой ломкости, этот проводник все больше и больше находит применение в электрике.

Постепенно медный проводник вытесняет алюминиевый. Медь применяют при производстве провода (жил в кабелях) и при изготовлении электротехнических изделий.

Вторым по применению можно назвать алюминий. Он часто используется в старой проводке, на смену которой приходит медь. Также применяется при производстве проводов и изготовлении электротехнических изделий. Следующий материал – это железо.

Оно обладает удельным сопротивлением гораздо больше, чем медь и алюминий (в 6 раз больше, чем у меди и в 4 раза выше, чем у алюминия). Поэтому, при производстве проводов, как правило, не применяется.

Зато применяется при изготовлении щитов, шин, которые благодаря большому сечению обладают низким сопротивлением. Также как крепежное изделие.

Золото в электрике не применяется, так как оно достаточно дорогое. Благодаря низкому значению удельного сопротивления и большой защиты от окисления применяется в космических технологиях.

Латунь в электрике не применяется.

Серебро чаще всего применяется в военной технике высокочастотных приборов. В электрике применяется редко.

Вольфрам применяется в лампах накаливания. Благодаря тому, что он не разрушается при высоких температурах, его используют в качестве нитей накаливания для ламп.

Про регуляторы

Конструктивно таблетки, контролирующие напряжение в генераторе, способны повышать ток до 13.6 вольт. Известно, что существует две схемы подключения регулятора: старая и новая.

Старая схема – это более надежный вариант, не слишком повышающий напряжение, но и не позволяющий ему опускаться до критичных значений. А вот новая – хотя она полностью скопирована со старой, имеет много недостатков.

Хронический недозаряд АКБ – это именно тот самый недостаток новой схемы. Проблематичным становится запуск двигателя в холодное время года. Владельцам приходится ставить предпусковые подогреватели или придумывать что-то еще.

Некачественные регуляторы заставляют АКБ поглощать энергию только летом, т.е, при плюсовой температуре. Зимой же, особенно если совершать короткие пробеги на авто, батарея не успевает прогреваться, хотя бы до 0, и периодически разряжается.

Опытные автомобилисты рекомендуют зимой проезжать не меньше 20-30 минут, чтобы восстановить АКБ.

Итак, как же решается проблема? Очевидно, что наилучший вариант – повысить напряжение в бортовой сети, а как это сделать? Необходимо заставить таблетку «поверить», что якобы в сети низкое напряжение. Тем самым, мы добьемся того, что ген будет выдавать недостающий вольтаж.

Низкое напряжение в бортовой сети автомобиля может быть вызвано наличием большого количества потребителей. Например, если используется мощная акустическая система с сабвуфером и усилителем, спады напряжения неизбежны.

Вместо диода использовать можно также специальные регуляторы, которые выдают три значения вольтажа, в зависимости от температуры воздуха: 13.2, 13.9 и 14.5 вольт. Получается три режима: летний, весна/осень и зима.

Рекомендуем к просмотру таблицу, где приведены данные о нормальном заряде АКБ и стандартной работе генератора.

Степень заряженности АКБ	Заряжать АКБ зарядным устройством	Работа генератора
12,72 вольт — 100%	Если ЭДС— меньше 12,6 В	норма — от 13,6 В — до 14,4 В
12,50 вольт — 75%	Uнагрузки —меньше 9 В ( нагрузочная вилка)	меньше 13,6 В – недозаряд(плохо)
12,35 вольт — 50%	Плотность электролита— меньше 1,25г/см	больше 14,4 В – перезаряд. (тоже плохо)
12,10 вольт — 25%

Эффективность диода, повышающего напряжение в бортовой сети, не подлежит сомнениям. Так делают почти все опытные автомобилисты, владельцы отечественных моделей. После этого, машина будет легко запускаться не только летом, но и зимой. Высокий ток – четкая зарядка.

Повышение переменного напряжения

Повысить переменное напряжение можно двумя способами – использовать трансформатор или автотрансформатор. Основная разница между ними состоит в том, что при использовании трансформатора есть гальваническая развязка между первичной и вторичной цепью, а при использовании автотрансформатора её нет.

Интересно! Гальваническая развязка – это отсутствие электрического контакта между первичной (входной) цепью и вторичной (выходной).

Рассмотрим часто возникающие вопросы. Если вы попали за границы нашей необъятной родины и электросети там отличаются от наших 220 В, например, 110В, то чтобы поднять напряжение со 110 до 220 Вольт нужно использовать трансформатор, например, такой как изображен на рисунке ниже:

Следует сказать о том, что такие трансформаторы можно использовать «в любую сторону». То есть, если в технической документации вашего трансформатора написано «напряжение первичной обмотки 220В, вторичной – 110В» – это не значит, что его нельзя подключить к 110В. Трансформаторы обратимы, и, если на вторичную обмотку подать, те же 110В – на первичной появится 220В или другое повышенное значение, пропорциональные коэффициенту трансформации.

Следующая проблема, с которой многие сталкиваются – низкое напряжение в электросети, особенно часто это наблюдается в частных домах и в гаражах. Проблема связана с плохим состоянием и перегрузкой линий электропередач. Чтобы решить эту проблему – вы можете использовать ЛАТР (лабораторный автотрансформатор). Большинство современных моделей могут как понижать, так и плавно повышать параметры сети.

Схема его изображена на лицевой панели, а на объяснениях принципа действия мы останавливаться не будем. ЛАТРы продаются разных мощностей, тот что на рисунке примерно на 250-500 ВА (вольт-амперы). На практике встречаются модели до нескольких киловатт. Такой способ подходит для подачи номинальных 220 Вольт на конкретный электроприбор.

Если вам нужно дёшево поднять напряжение во всем доме, ваш выбор — релейный стабилизатор. Они также продаются с учетом разных мощностей и модельный ряд подходит для большинства типовых случаев (3-15 кВт). Устройство основано также на автотрансформаторе. О том, как выбрать стабилизатор напряжения для дома, мы рассказали в статье, на которую сослались.

Цепи постоянного тока

Всем известно, что на постоянном токе трансформаторы не работают, тогда как в таких случаях повысить напряжение? В большинстве случаев постоянку повышают с помощью дросселя, полевого или биполярного транзистора и ШИМ-контроллера. Другими словами, это называется бестрансформаторный преобразователь напряжения. Если эти три основных элемента соединить как показано на рисунке ниже и на базу транзистора подавать ШИМ сигнал, то его выходное напряжение повысится в Ku раз.

Ku=1/(1-D)

Также рассмотрим типовые ситуации.

Допустим вы хотите сделать подсветку клавиатуры с помощью небольшого отрезка светодиодной ленты. Для этого вполне хватит мощности зарядного от смартфона (5-15 Вт), но проблема в том, что его выходное напряжение составляет 5 Вольт, а распространенные типы светодиодных лент работают от 12 В.

Тогда как повысить напряжение на зарядном устройстве? Проще всего повысить с помощью такого устройства как «dc-dc boost converter» или «импульсный повышающий преобразователь постоянного напряжения».

Такие устройства позволяют повысить напряжение с 5 до 12 Вольт, и продаются как с фиксированной величиной, так и регулируемые, что позволит в большинстве случаев поднять с 12 до 24 и даже до 36 Вольт. Но учтите, что выходной ток ограничен самым слабым элементом цепи, в обсуждаемой ситуации – током на зарядном устройстве.

При использовании указанной платы выходной ток будет меньше входного во столько раз, во сколько поднялось напряжение на выходе, без учета КПД преобразователя (он в районе 80-95%).

Подобные устройства строят на базе микросхем MT3608, LM2577, XL6009. С их помощью можно сделать устройство для проверки реле регулятора не на генераторе автомобиля, а на рабочем столе, регулируя значения с 12 до 14 Вольт. Ниже вы видите видео-тест такого устройства.

Интересно! Любители самоделок часто задают вопрос «как повысить напряжение с 3,7 В до 5 В, чтобы сделать Power bank на литиевых аккумуляторах своими руками?». Ответ прост – использовать плату-преобразователь FP6291.

На подобных платах с помощью шелкографии указано назначение контактных площадок для подключения, поэтому схема вам не понадобится.

Также часто возникающая ситуация — необходимость подключить к автомобильному аккумулятору 220В прибор, а бывает что за городом очень нужно получить 220В. Если бензинового генератора у вас нет – используйте автомобильный аккумулятор и инвертор, чтобы повысить напряжение с 12 до 220 Вольт. Модель мощностью в 1 кВт можно купить за 35 долларов – это недорогой и проверенный способ подключить 220В дрель, болгарку, котёл или холодильник к 12В аккумулятору.

Если вы водитель грузовика, вам не подойдёт именно указанный выше инвертор, из-за того, что в вашей бортовой сети скорее всего 24 Вольта

Если вам нужно поднять напряжение с 24В до 220В – то обратите на это внимание при покупке инвертора

Хотя стоит отметить, что есть универсальные преобразователи, которые могут работать и от 12, и от 24 вольт.

В случаях, когда нужно получить высокое напряжение, например, поднять с 220 до 1000В, можно использовать специальный умножитель. Его типовая схема изображена ниже. Он состоит из диодов и конденсаторов. Вы получите на выходе постоянный ток, учтите это. Это удвоитель Латура-Делона-Гренашера:

А так выглядит схема несимметричного умножителя (Кокрофта-Уолтона).

С его помощью вы можете повысить напряжение в нужное число раз. Это устройство строится каскадами, от числа которых зависит сколько вольт на выходе вы получите. В следующем видео описан принцип работы умножителя.

Кроме этих схем существует еще множество других, ниже изображены схемы учетвертителя, 6- и 8-кратных умножителей, которые используются для повышения напряжения:

Наверняка вы не знаете:

Что такое линейное и фазное напряжение
Как сделать 380В из 220
Что такое ограничитель перенапряжения

Опубликовано:
03.10.2018
Обновлено: 03.10.2018

Схема подключения трехфазного счетчика через трансформаторы тока

Принцип работы измерительных трансформаторов
Коэффициент трансформации электросчетчика
Установка счетчика с трансформаторами тока

В электрических сетях, с напряжением 380 вольт, потребляемой мощностью свыше 60 кВт и током более 100 ампер, используется схема подключения трехфазного счетчика через трансформаторы тока. Данный вариант известен как косвенное подключение. Подобная схема дает возможность измерения высокой потребляемой мощности приборами учета, рассчитанными на низкие показатели мощности. Разница между высокими и низкими значениями компенсируется с помощью специального коэффициента, определяющего окончательные показатели счетчика.