Меню

Разделение токов в цепи



Делитель тока

Делитель тока на резисторах — электротехническое устройство, позволяющее разделять ток и использовать только часть от подаваемого в цепь тока посредством элементов электрической цепи, состоящей из резисторов.

При проектировании электрических цепей возникают случаи, когда в цепи протекает ток одного номинала, а номинально-допустимый ток нагрузки должен быть меньше. Для этих целей используют делители тока. Делители тока основаны на первом законе Кирхгофа.

Самая простая схема резистивного делителя тока — это два параллельно подключенных сопротивления и источник напряжения или тока.

На приведенной ниже схеме ток I при достижении узла разделяется на два тока I2 и I3. Согласно первому закону Кирхгофа ток I равен сумме токов I2 и I3.

Первый закон кирхгофа для делителя тока

Напряжение на сопротивлениях UR2 и UR3 одинаковое, т.к. они соединены параллельно.

Делитель тока на резистивных элементах

Если к сопротивлениям R2 и R3 приложено напряжение U, то ток через сопротивления, согласно закону Ома:

Ток через первое сопротивление на делители тока Ток через второе сопротивление на делители тока

Подключаем нагрузку последовательно к R1 или к R2. Выбираем то сопротивление, через которое протекает нужный ток. В результате через нагрузку будет протекать ток IR3=I3.

Резистивный делитель тока

Примеры применения делителя тока

  1. Как делитель тока. Представьте, что у Вас есть светодиод, номинальный ток через который 17 мА (миллиампер) и есть схема, через которую протекает ток 30 мА. При маленьком токе светодиод будет гореть тускло, при большем — выйдет из строя. Для того, чтобы светодиод работала в номинальном режиме (ток 17 мА) необходимо ток 30 мА разделить на 17 и 13 миллиампер. Данную задачу выполняют простейшие делители тока на резисторах.
  2. Датчик параметр — ток. Сопротивление резистивных элементов зависит от многих параметров, например растяжение и сжатие. Начинаем выполнять механические воздействия над одним из сопротивлений. В результате изменяется его сопротивление. Согласно закону Ома ток через это сопротивление будет изменяться. Согласно первому закону Кирхгофа общий ток так же будет изменяться.
  3. Измерение больших токов. Через первое сопротивление пропускается почти весь ток, через второй малая часть (миллиамперы или микроамперы). Измерение производится миллиамперов.

Ограничения при использовании резистивных делителей тока

Номинал сопротивления нагрузки должен быть на несколько порядков меньше, чем величина сопротивлений делителя тока. В противном случае нагрузка будет влиять на протекающий через цепь ток. В результате делитель напряжения будет работать неверно.

Резистивный делитель тока уменьшает КПД электрической цепи за счет потребления активной мощности сопротивлениями.

Необходимо использовать высокоточные прецизионные сопротивления.

Источник

Самые простые разделители токов

При помощи одного единственного элемента — одной емкости или одной индуктивности, включенных в электрическую цепь, уже можно производить разделение токов разных частот. Это еще не фильтр в полном смысле слова, хотя иногда так называют (сильноточники, несвязисты) единичную емкость или самоиндукцию (фиг. 6-3).

Простейшим способом разделял частоты при своей двухканальной передаче 1880 г. упомянутый в начале этой главы капитан Игнатьев. Телеграфный аппарат он подключал к линии через катушку самоиндукции, а телефонный аппарат через конденсатор.

В настоящее время в многоканальной связи применяются сложные фильтры.

Одна емкость или самоиндукция хороши, когда надо отделить токи переменные от тока нулевой частоты, тока постоянного. В ламповых генераторах, например, самоиндукция и емкость применяются, чтобы разделить постоянный ток питания лампы и высокочастотный ток, который лампа вырабатывает.

Фиг. 6-3, Самоиндукция, последовательно включенная в цепь, свободно пропускает постоянный ток и задерживает переменный тем сильнее, чем выше его частота.

Катушка самоиндукции, которая называется в этом случае «стопор ный дроссель», полностью про водит постоянный ток, но перемен ный ток от лампы дроссель стопо рит, мало пропускает в цепь пита ния. Чем выше частота этого тока тем меньшая катушка самоиндукции достаточна, чтобы, застопорить пере менный ток. Полной задержки (стопорения) здесь не требуется, считается допустимым, чтобы через дроссель уходило до 10% переменного тока, вырабатываемого ла*мпой. Эта утечка через дроссель не вызывает больших потерь энергии. Утечка через дроссель может изменить частоту тока (в генераторе с самовозбуждением). Но на полезную отдачу генератора она почти не влияет.

Читайте также:  Поверка трансформаторов тока в самаре

Конденсатор, который подключается к генераторной лампе, между ее анодом и нагрузкой (колебательным контуром), наоборот, совершенно не пропускает через себя постоянный ток высокого напряжения к нагрузке лампового генератора. Но этот конденсатор легко проводит переменный ток (фиг. 6-4).

Этот разделительный конденсатор защищает нагрузку генератора от попадания на нее смертоносного постоянного тока высокого напряжения (фиг. 6-5). В схеме лампового генератора с разделительным конденсатором можно во время работы генератора коснуться его колебательного контура. Опасность смертельного поражения здесь устранена.

Чем выше частота переменного тока, вырабатываемого генераторной лампой, тем меньшую емкость может иметь разделительный конденсатор, чтобы обеспечить хорошее, без потерь прохождение высокочастотного тока.

Фиг. 6-4. Емкость, последовательно включенная в цепь, задерживает постоянный ток, но пропускает переменный тем легче, чем выше частота тока.

Фиг. 6-5. Комбинация из индуктивности и емкости может разделить пульсирующий ток на две составляющие:

постоянная составляющая проходит через индуктивность на выход /, переменная же составляющая через конденсатор проходит на выход //.

Такая схема разделения токов называется схемой параллельного питания. Она применяется преимущественно в ламповых генераторах, вырабатывающих токи с частотой 10 4 —10 7 гц. В элек-

тронных и ионных преобразователях для более низких частот параллельное питание обычно не применяется, ибо, чем ниже частота тока, тем больше должна быть емкость разделительных конденсаторов и индуктивность стопорных дросселей и тем дороже стоят эти устройства. Ток с частотой ниже 10 4 гц уже может нанести смертельное поражение, и поэтому нет основания разделять постоянный и переменный токи высокого напряжения.

В генераторах на очень высокую частоту (с частотой выше 10 7 гц) применение параллельного питания может представить конструктивные неудобства.

Схемы, электронных преобразователей, в которых и постоянный ток, и переменные токи циркулируют в одной общей цепи, называются схемами последовательного питания.

Источник: Электричество работает Г.И.Бабат 1950-600M

Источник

Делитель тока

Делитель тока – устройство позволяющее поделить ток в цепи на две составные части, с целью использования одной из них. Другими словами, делитель тока необходим в том случае, если устройство не рассчитано на большой ток, и нам необходима лишь некоторая часть этого тока.

Принцип действия делителя тока основан на первом законе Кирхгофа – сумма токов сходящихся в узле равна нулю. Если провести аналогию с водой, то его можно представить как русло реки, которое разветвляется на два более маленьких оттока.

Для нахождения токов I1 и I2 воспользуемся законом Ома, но для начала найдем эквивалентное сопротивление для параллельного соединения.

Делители тока применяются в измерительных устройствах, например при измерении больших токов. С помощью добавочного сопротивления – “шунта” расширяют предел измерения амперметра. Для этого, шунт подключается параллельно амперметру. В результате, через амперметр протекает ток, зная который, можно найти общий ток, протекающий в цепи. Обычно шунт имеет сопротивление меньше, чем амперметр, для того чтобы значительная часть тока ушла через него.

Выведем коэффициент деления (шунтирования) n. Будем считать, что параметры с индексом 1 принадлежат амперметру (прибору), а параметры с индексом 2 – шунту. Параметры без индексов общие.

Читайте также:  Допустимый ток в сети 220 вольт

Амперметром с пределом измерения 1 А и внутренним сопротивлением 12 Ом, необходимо измерить ток в 3 А. Каким должно быть сопротивление шунта?

Из формулы для коэффициента шунтирования, выразим Rш

Еще один пример

Каким станет новый предел измерения амперметра, после его шунтирования сопротивлением в 10 Ом, если старый предел был равен 0,5 А? Сопротивление измерительного механизма амперметра – 25 Ом.

Источник

Делитель тока

Что такое делитель тока

Какие ассоциации у вас возникают при словосочетании “делитель тока”? У меня сразу возникает ассоциация с делителем потока. Давайте представим себе реку, у которой очень большой поток.

Это поток воды бежит с очень большой скоростью! Он смывает на своем пути камни, землю, деревья. П редставьте, что эта река находится рядом с вашим домом. Через год-два ваш дом смоет под чистую! Чтобы этого не произошло, надо ослабить течение реки, чтобы ее поток был слабый. Например как здесь:

Делитель тока

Но как это сделать? А почему бы нам не прорыть большой канал, чтобы бОльшая часть воды текла через него. А это хорошая идея не так ли?

Делитель тока

Весь смак заключается в том, что в каждой отдельной речке скорость воды будет меньше. В электротехнике и электронике все тоже самое! Река – это провод, сила потока – это сила тока, ширина реки – сопротивление, напряжение – угол наклона реки. Все элементарно и просто!

Делитель тока на резисторах

Для того, чтобы разделить силу тока, нам потребуются два резистора. В статье про сопротивление мы знаем, что резисторы можно соединять последовательно и параллельно. При последовательном соединении резисторов у нас на каждом резисторе падало напряжение, тем самым мы получили делитель напряжения. При параллельном соединении резисторов мы получим делитель тока.

Давайте рассмотрим вот такую схемку, состоящую из двух резисторов, соединенных параллельно:

Вот эти два резистора можно заменить одним резистором. Общее сопротивление будет равно:

Напряжение U между точками A и В считается общим для каждого резистора, так как у нас эти два резистора соединены параллельно. Значит, через них должен также протекать общий ток. Запомните правило, при параллельном соединении напряжение на резисторах одно и то же, а ток будет равен:

Как же нам определить, какой ток у нас проходит через каждый резистор? Согласно Закону Ома

Проще говоря, если вместо какого-то резистора подсоединить какую-нибудь нагрузку, например, вентилятор от компьютера, то мы можем регулировать в ней силу тока, а следовательно и мощность, параллельно выводам подключив какой-нибудь резистор. А какой именно, можно посмотреть на формулы. Этот процесс называется шунтирование.

Делитель тока на практике

Делитель тока

Вот два наших резистора

Замеряем значение сопротивления первого толстого резистора. Кто не помнит, как это делается, прошу сюда.

Делитель тока

Замеряем значение второго маленького резистора

Делитель тока

Берем наш лабораторный блок питания и выставляем на нем 12 Вольт

Делитель тока

Спаиваем два конца резисторов и замеряем силу тока сначала на толстом резисторе

делитель тока

Потом замеряем силу тока на тонком резисторе

делитель тока на резисторах

Спаиваем их параллельно и замеряем силу тока на параллельно соединенных резисторах

делитель тока общая сила тока

У нас получилось, что общая сила тока через оба резистора будет равняться сумме токов, протекающих через каждый отдельный резистор. 0,06 + 0,14 = 20. У нас же амперметр на блоке питания показал 0,21 Ампер. 0,01 – погрешность прибора.

Отсюда делаем вывод: сила тока, протекающая через параллельно соединенные резисторы будет равняться сумме токов, протекающих через каждый отдельный резистор.

Также про делитель тока можно прочитать в Википедии по этой ссылке.

Читайте также:  Сколько у источника тока полюсов какие они бывают

Источник

Разделение токов в цепи

Делители тока

Давайте проанализируем простую параллельную цепь и определим силу тока на каждом из ее резисторов:

kirhgof44

Как вы уже знаете, напряжение на всех компонентах параллельной цепи одинаково. Исходя из этого можно заполнить верхнюю строчку рассмотренной ранее таблицы:

kirhgof45

Теперь, используя закон Ома (I = U/R), мы можем рассчитать силу тока на каждом резисторе (в каждой ветви):

kirhgof46

Один из принципов параллельных цепей гласит, что общая сила тока в таких цепях равна сумме отдельных токов. Поэтому, суммируя 6 мА, 2мА и 3мА, мы можем заполнить ячейку общей силы тока в нашей таблице:

kirhgof47

И наконец, вычислим общее сопротивление нашей цепи. Сделать это можно при помощи закона Ома (R = U/I), или при помощи формулы параллельного соединения резисторов. В обоих случаях мы получим одинаковый ответ:

kirhgof48

Из данной таблицы видно, что сила тока через каждый резистор связана с его сопротивлением (учитывая равенство напряжений на всех резисторах). Причем взаимосвязь эта обратнопропорциональна. К примеру, сила тока через резистор R1 вдвое больше, чем через резистор R3, хотя сопротивление последнего в два раза превышает сопротивление первого.

Если мы изменим напряжение питания этой схемы, то обнаружим, что пропорциональность соотношений не изменится:

kirhgof49

Несмотря на то, что напряжение источника питания изменилось, ток через резистор R1 по-прежнему в два раза превышает ток через резистор R3. Таким образом, пропорциональность между токами различных ветвей цепи является исключительно функцией сопротивления.

Кроме того, токи отдельных ветвей цепи составляют фиксированные пропорции от ее общей силы тока. Несмотря на четырехкратное увеличение напряжения источника питания, соотношение между током любой ветви и общим током осталось неизменным:

kirhgof50

Благодаря способности делить общий ток на пропорциональные части, параллельные цепи часто называют делителями тока. Поэкспериментировав немного с математикой, мы можем вывести формулу для расчета отдельных токов цепи, имея данные о сопротивлениях резисторов, общем сопротивлении цепи и общей силе тока:

kirhgof51

Отношение общего сопротивления к отдельным сопротивлениям имеет ту же пропорцию, что и отношение отдельных токов к общей силе тока цепи. Полученная выше формула называется формулой делителя тока, с ее помощью легче определять токи отдельных ветвей параллельной цепи, если известна общая сила тока.

Давайте повторно рассчитаем токи каждой из ветвей нашей параллельной цепи, используя только что полученную формулу делителя тока (будем считать, что общая сила тока и общее сопротивление нам известны):

kirhgof52

Если сравнить формулы делителя напряжения и делителя тока, то можно увидеть, что они удивительно похожи друг на друга. Однако, в формуле делителя напряжения Rn (отдельное сопротивление) делится на Rобщ., а в формуле делителя тока — наоборот, Rобщ. делится на Rn:

kirhgof53

Именно из-за отношения сопротивлений очень легко перепутать эти формулы. В целях избежания путаницы вы должны знать, что отношение сопротивлений в обоих уравнениях должно быть меньше единицы (в конце концов это уравнения делителей, а не умножителей!). Если отношение будет больше единицы, значит вы перепутали уравнения. Зная, что общее сопротивление последовательной цепи (делитель напряжения) всегда больше любого из ее отдельных сопротивлений, Rобщ. мы должны поставить в знаменатель отношения, а Rn — в числитель (только в этом случае отношение будет меньше единицы). И наоборот, зная что общее сопротивление параллельной цепи (делитель тока) всегда меньше любого из ее отдельных сопротивлений, Rобщ. мы должны поставить в числитель отношения, а Rn — в знаменатель.

Схемы делителей токов, как и делителей напряжений, нашли применение в электрических цепях измерительных приборов, где часть измеряемого тока необходимо пропустить через чувствительный прибор:

Источник