A haladás nem áll meg. A számítógép teljesítménye gyorsan növekszik. És a termelékenység növekedésével az energiafogyasztás is nő. Ha korábban szinte nem is figyeltek a tápra, most, miután az nVidia bejelentette csúcsmegoldásaihoz 480 W-os ajánlott tápegységet, minden megváltozott egy kicsit. Igen, és a processzorok egyre többet fogyasztanak, és ha mindezt megfelelően túlhajtják...
Régóta elfogadom a processzor, alaplap, memória, videó éves frissítését elkerülhetetlennek. De valamiért nagyon idegessé tesz a táp frissítése. Ha a hardver drámaian fejlődik, akkor gyakorlatilag nincs ilyen alapvető változás a tápegység áramkörében. Hát egy nagyobb transz, vastagabb vezetékek a fojtókon, erősebb dióda szerelvények, kondenzátorok... Tényleg nem lehet nagyobb teljesítményű tápot venni, úgymond növekedésért, és legalább pár évig békében élni . Anélkül, hogy egy olyan viszonylag egyszerű dologra gondolnék, mint a kiváló minőségű tápegység.
Egyszerűbbnek tűnik, vásárolja meg a lehető legmagasabb tápegységet, és élvezze a nyugodt életet. De nem ez volt a helyzet. Valamilyen oknál fogva a számítástechnikai cégek minden alkalmazottja biztos abban, hogy egy 250 wattos táp több mint elég lesz Önnek. És ami a legjobban feldühít, hogy erélytelenül tanítani kezdenek, és alaptalanul bizonygatják, hogy igazuk van. Akkor ésszerűen észreveszed, hogy tudod, mit akarsz, és készen állsz érte fizetni, és gyorsan meg kell szerezned, amit kérsz, és jogos haszonra kell szert tennie, és nem haragítania kell egy idegent az értelmetlen, alátámasztatlan rábeszéléseddel. De ez csak az első akadály. Menjünk tovább.
Tegyük fel, hogy talál egy erős tápegységet, és akkor látja például ezt a bejegyzést az árlistában
- Power Man PRO HPC 420W – 59 ue
- Power Man PRO HPC 520W – 123 ue
100 watt különbséggel az ár megduplázódott. És ha tartalékkal veszed, akkor 650 vagy több kell. Mennyibe fog kerülni? És ez még nem minden!
A modern tápegységek túlnyomó többsége SG6105 chipet használ. A kapcsolóáramkörnek van egy nagyon kellemetlen tulajdonsága - nem stabilizálja az 5 és 12 voltos feszültséget, és ennek a két feszültségnek az ellenállásosztóból kapott átlagos értéke a bemenetére kerül. És stabilizálja ezt az átlagértéket. Emiatt a jellemző miatt gyakran előfordul az úgynevezett „feszültség-kiegyensúlyozatlanság”. Korábban TL494, MB3759, KA7500 mikroáramköröket használtunk. Ugyanaz a tulajdonságuk. Hadd idézzek a cikkből Korobeinikov úr .
"...A feszültség kiegyensúlyozatlansága a +12 és +5 voltos buszok közötti terhelés egyenetlen eloszlása miatt következik be. Például a processzor tápellátását a +5 V busz, a merevlemez és a CD meghajtó pedig a +12 buszon lóg. A +5 V terhelése többszörösen meghaladja a +12 V-ot.
Sok modern alaplapon a processzort 12 volt táplálja, ekkor fordul elő fordított ferdeség, 12 volt lemegy, 5 volt pedig felmegy.
És ha névleges üzemmódban a számítógép normálisan működik, akkor a túlhúzás során a processzor által fogyasztott teljesítmény növekszik, a ferdeség nő, a feszültség csökken, a tápegység feszültségcsökkenés elleni védelme kiold és a számítógép kikapcsol. Ha nincs leállás, akkor a csökkentett feszültség továbbra sem járul hozzá a jó gyorsuláshoz.
Így például velem is megtörtént. Még egy megjegyzést is írtam ebben a témában - „Overclocker villanykörte” Aztán két tápegység működött a rendszeregységemben - Samsung 250 W, Power Master 350 W. És naivan azt hittem, hogy a 600 watt több mint elég. Elég lehet, de a ferdeség feleslegessé teszi az összes wattot. Tudatlanul is fokoztam ezt a hatást azzal, hogy a Power Masterből az alaplapot, a Samsungból a csavarokat, lemezmeghajtókat stb. Vagyis kiderült, hogy az egyik tápegységből alapvetően 5 voltot vesznek, a másikból 12 voltot, a többi vezeték pedig „levegőben” van, ami felerősítette a „ferde” hatást.
Ezt követően vettem egy 480 wattos Euro tokos tápegységet. A csend iránti szenvedélyem miatt átalakítottam ventilátor nélkülire, amiről a honlapon is írtam. De ez a blokk SG6105-öt is tartalmazott. Tesztelésekor találkoztam a „feszültségkiegyensúlyozatlanság” jelenségével is. A most vásárolt táp nem alkalmas túlhúzásra!
És ez még nem minden! Még mindig szerettem volna venni egy második számítógépet, és a régit „kísérletekre” hagyni, de a varangy egyszerűen „megnyomta”. Nemrég végül rábeszéltem ezt a szörnyeteget, és hardvert vásároltam egy második számítógéphez. Ez természetesen egy külön téma, de vettem hozzá tápegységet - PowerMan Pro 420 W-ot. Úgy döntöttem, hogy megnézem, nem torzul-e. És mivel az új anya 12 voltos buszon keresztül táplálja a processzort, ellenőriztem a használatát. Hogyan? Megtudhatod, ha a cikk végéig elolvasod. Közben elmondom, hogy 10 amperes terhelés mellett a tizenkét volt 11,55-re csökkent. A szabvány plusz-mínusz 5 százalékos feszültségeltérést tesz lehetővé. A 12 öt százaléka 0,6 volt. Vagyis 10 amperes áramerősségnél a feszültség majdnem a megengedett legnagyobb szintre esett! A 10 amper pedig 120 watt processzorfogyasztásnak felel meg, ami túlhajtva egészen reális. Az egység adatlapja 18 amperes áramot ír le a 12 voltos buszon. Azt hiszem, ezeket az ampereket nem fogom látni, mivel a "torzítás" miatt jóval korábban kikapcsol a táp.
Összesen - négy tápegység két év alatt. És vegyem az ötödik, hatodik, hetedik? Nem, ez elég. Belefáradt, hogy előre fizessen valamiért, ami nem tetszik. Mi akadályoz meg abban, hogy magam készítsek egy kilowattos tápegységet, és pár évig békében éljek, bízva kedvencem eledelének minőségében és mennyiségében. Emellett elkezdtem új ügyet készíteni. Elkezdtem hatalmasat csinálni a tokot, és a nem szabványos méretű tápnak gond nélkül el kell férnie. De a szabványos tokok tulajdonosai is hasznosnak találhatják ezt a megoldást. Külső tápegységet mindig lehet készíteni, főleg, hogy vannak már rá előzmények. Úgy tűnik, Zalman kiadott egy külső tápegységet.
Természetesen ilyen teljesítményű tápegységet a semmiből előállítani nehéz, időigényes és problémás. Ezért jött az ötlet, hogy két gyáriból egy blokkot állítsunk össze. Sőt, már léteznek, és mint kiderült, jelenlegi formájukban alkalmatlanok túlhajtásra. Ugyanez késztetett erre az ötletre.
"...A külön stabilizálás bevezetéséhez egy második transzformátor és egy második PWM chip kell, és ez komoly és drága szerveregységekben történik..."
A számítógép tápegységében három nagyáramú vezeték található 5, 12 és 3,3 voltos feszültséggel. Két szabványos tápom van, az egyik adjon 5 voltot, a másik, erősebb, 12 és a többi. A 3,3 voltos feszültség külön stabilizálva van, és nem okoz torzítást. Sorok, amelyek -5, -12 stb. – kis teljesítményűek, és ezek a feszültségek bármely egységről levehetők. Ennek a tevékenységnek a végrehajtásához használja a Korobeinikov úr ugyanabban a cikkében leírt elvet - válassza le a szükségtelen feszültséget a mikroáramkörről, és állítsa be a szükségeset. Vagyis most az SG6105 csak egy feszültséget stabilizál, és ezért a „feszültség kiegyensúlyozatlanság” jelensége nem fordul elő.
Az egyes tápegységek működési módja is leegyszerűsödik. Ha megnézi egy tipikus tápegység áramkör teljesítmény részét (2. ábra), láthatja, hogy a 12, 5 és 3,3 voltos tekercsek egy közös tekercset képviselnek csapokkal. És ha egy ilyen transzból nem mind a hármat vesszük egyszerre, hanem csak egy feszültséget, akkor a transzformátor teljesítménye ugyanaz marad, de egy feszültségre, és nem háromra.
Például egy egység 250 wattot termelt a 12, 5, 3,3 voltos vonalak mentén, de most majdnem ugyanazt a 250 wattot fogjuk kapni egy, például 5 voltos vezetéken keresztül. Míg korábban a teljes teljesítményt három vonalra osztották fel, most az összes teljesítmény egy vonalon érhető el. De a gyakorlatban ehhez ki kell cserélni a vonalon lévő diódaszerelvényeket erősebbekre. Vagy vegyen fel párhuzamosan további összeállításokat egy másik blokkból, amelyen ez a vonal nem kerül felhasználásra. Ezenkívül a maximális áram korlátozza az induktor vezeték keresztmetszetét. A tápegység túlterhelésvédelme is működhet (bár ez a paraméter állítható). Így nem kapunk teljesen háromszoros teljesítményt, de lesz növekedés, és sokkal kevésbé melegednek fel az egységek. Az induktort természetesen nagyobb keresztmetszetű vezetékkel is visszatekerhetjük. De erről majd később.
Mielőtt elkezdenénk a módosítás leírását, szólnunk kell néhány szót. Nagyon nehéz elektronikus berendezések felújításáról írni. Nem minden olvasó ért az elektronikához, nem mindenki olvassa el a kapcsolási rajzokat. De ugyanakkor vannak olvasók, akik hivatásszerűen foglalkoznak az elektronikával. Akárhogyan is írod, kiderül, hogy van, aki számára érthetetlen, másoknak viszont irritálóan primitív. Igyekszem továbbra is úgy írni, hogy a nagy többség számára érthető legyen. És azt hiszem, a szakértők megbocsátanak.
Azt is el kell mondani, hogy a berendezés minden módosítását saját kockázatára és kockázatára hajtja végre. Bármilyen módosítás érvényteleníti a garanciát. És természetesen a szerző nem vállal felelősséget a következményekért. Nem lenne helytelen azt állítani, hogy egy ilyen módosítást végrehajtó személynek biztosnak kell lennie a képességeiben, és rendelkeznie kell a megfelelő eszközzel. Ez a módosítás az SG6105 chipen és a kissé elavult TL494, MB3759, KA7500 típusú tápegységeken lehetséges.
Először meg kellett keresnem az SG6105 chip adatlapját - kiderült, hogy nem volt olyan nehéz. Az adatlapból idézem a mikroáramkör lábainak számozását és egy tipikus bekötési rajzot.
1. ábra SG6105
Rizs. 2. Tipikus csatlakozási rajz.
Rizs. 3. Csatlakozási rajz SG6105
Először a modernizáció általános elvét ismertetem. Először az egységek frissítése SG6105-re. Érdekelnek minket a 17(IN) és 16(COMP) tűk. Az R91, R94, R97 ellenállásosztó és a VR3 trimmelő ellenállás a mikroáramkör ezen érintkezőihez csatlakozik. Az egyik blokkon kikapcsoljuk az 5 voltos feszültséget, hogy ezt megtegyük, leforrasztjuk az R91 ellenállást. Most az R94 ellenállással nagyjából, a VR3 változó ellenállással pedig precízen állítjuk be a 12 voltos feszültségértéket. A másik blokkon éppen ellenkezőleg, kikapcsoljuk a 12 voltot, ehhez kiforrasztjuk az R94 ellenállást. A feszültségértéket pedig nagyjából 5 voltra állítjuk az R91 ellenállással, és pontosan a VR3 változó ellenállással.
Az összes tápegység PC – ON vezetékei egymáshoz vannak kötve, és egy 20 tűs csatlakozóra forrasztjuk, amit aztán az alaplapra kötünk. A PG vezetéknél nehezebb. Ezt a jelet egy erősebb tápegységről vettem. A jövőben több összetettebb lehetőséget is megvalósíthat.
Rizs. 4. Csatlakozó kapcsolási rajza
Most a TL494, MB3759, KA7500 mikroáramkörökön alapuló frissítő egységek jellemzőiről. Ebben az esetben az 5 és 12 voltos kimeneti egyenirányítók visszacsatoló jele a mikroáramkör 1. érintkezőjére kerül. Kicsit másképp csináljuk – levágjuk a nyomtatott áramköri lap pályáját az 1. érintkező közelében. Más szóval, leválasztjuk az 1. érintkezőt az áramkör többi részéről. És a szükséges feszültséget erre a tűre egy ellenállásosztón keresztül kapcsoljuk.
5. ábra: TL494, MB3759, KA7500 mikroáramkörök kapcsolási rajza
Ebben az esetben az ellenállásértékek megegyeznek az 5 voltos és a 12 voltos stabilizálással. Ha úgy dönt, hogy tápegységet használ az 5 voltos feszültség eléréséhez, csatlakoztassa az ellenállásosztót az 5 V-os kimenethez. Ha 12-re, akkor 12-re.
Valószínűleg elég az elmélet, és ideje nekivágni. Először el kell döntenie a mérőeszközökről. A feszültségek mérésére az egyik legolcsóbb multimétert, a DT838-at fogom használni. Feszültségmérési pontosságuk 0,5 százalék, ami teljesen elfogadható. Az áramerősség mérésére ampermérőt használok. A mérendő áramok nagyok, ezért Önnek kell egy ampermérőt készítenie egy mérőórás mérőfejből és egy házi készítésű söntből. Nem találtam kész ampermérőt elfogadható méretű gyári sönttel. Találtam egy 3 amperes ampermérőt és szétszedtem. Kihúztam belőle a shuntot. Az eredmény egy mikroampermérő lett. Aztán volt egy kis nehézség. A sönt készítéséhez és a mikroampermérőből készült ampermérő kalibrálásához egy példaértékű ampermérőre volt szükség, amely 15-20 amperes áramerősséget tudott mérni. Ezekre a célokra lehetne használni a jelenlegi bilincseket, de nekem nem volt ilyenem. Keresnem kellett a kiutat. Megtaláltam a legegyszerűbb megoldást, persze nem túl pontos, de eléggé. A söntöt 1 mm vastag, 4 mm széles és 150 mm hosszú acéllemezből vágtam. Ezen a söntön keresztül 6 db 12V-os, 20W-os izzót csatlakoztattam a tápra. Ohm törvénye szerint 10 ampernek megfelelő áram folyt át rajtuk.
P(Wt)/U(V)=I(A), 120/12=10A
A mikroampermérő egyik vezetékét a sönt végére csatlakoztattuk, a másodikat pedig a sönt mentén mozgattuk, amíg a készülék nyila 7 osztást mutatott. A sönt hossza nem volt elég a 10 hadosztály eléréséhez. Lehetett vékonyabbra vágni a shuntot, de időhiány miatt úgy döntöttem, hogy így hagyom. Most ennek a skálának 7 osztása 10 ampernek felel meg.
1. fotó Budget állvány a sönt kiválasztásához.
2. fotó. Állvány 6 db 12 voltos 20 wattos izzóval.
Az utolsó képen látható, hogyan esett le a 12 voltos feszültség 10 amperes áramerősségnél. Tápegység PowerMan Pro 420 W. Mínusz 11,55-öt mutat amiatt, hogy összekevertem a szondák polaritását. Sőt, persze plusz 11,55. Ugyanezt az állványt fogom használni terhelésként a kész tápegység beállításához.
Készítek egy új tápot a PowerMaster 350 W-ra alapozva, 5 voltot fog termelni. A rajta lévő matrica szerint ezen a vonalon 35 ampert kell leadnia. És PowerMan Pro 420 W. Minden egyéb feszültséget abból veszek.
Ebben a cikkben bemutatom a modernizáció általános elvét. A jövőben tervezem az így kapott tápegységet passzívvá alakítani. Talán egy nagyobb keresztmetszetű vezetékkel visszatekerem a fojtótekercseket. Módosítom a csatlakozó kábeleket az interferencia és a hullámosság csökkentése érdekében. Figyelni fogom az áramokat és a feszültségeket. És még sok minden lehetséges. De ez a jövőben. Mindezt nem írom le ebben a cikkben. A cikk célja annak bizonyítása, hogy két vagy három kisebb teljesítményű egység frissítésével nagy teljesítményű tápegységet lehet elérni.
Egy kicsit a biztonsági óvintézkedésekről. Minden forrasztás természetesen kikapcsolt egység mellett történik. Az egység minden leállítása után, további munka előtt kisütjük a nagy kondenzátorokat. Feszültségük 220 V, és nagyon tisztességes töltést halmoznak fel. Nem végzetes, de rendkívül kellemetlen. Az elektromos égési sérülések gyógyulása hosszú ideig tart.
Kezdem a PowerMasterrel. Szétszedem az egységet, kiveszem a táblát, levágom a plusz vezetékeket...
3. fotó PowerMaster 350 W-os egység
Találtam egy PWM chipet, kiderült, hogy TL494. Megkeresem az 1-es érintkezőt, óvatosan levágom a nyomtatott áramkör vezetőjét, és az 1-es érintkezőhöz új ellenállásosztót forrasztok (lásd 5. ábra). Az ellenállásosztó bemenetét a táp öt voltos kimenetére forrasztom (ezek általában piros vezetékek). Még egyszer ellenőrzöm a telepítés helyességét, ez soha nem felesleges. A modernizált egységet a költségvetési állványomhoz csatlakoztatom. Minden esetre egy szék mögé bújva bekapcsolom. Nem volt robbanás, és ez még enyhe csalódást is okozott. Az egység indításához csatlakoztatom a PS ON vezetéket a közös vezetékhez. A készülék bekapcsol, és kigyulladnak a lámpák. Első győzelem.
Az R1 változó ellenállást használva a tápegység alacsony terhelésén (két izzó 12V, 20W és spot 35W), a kimeneti feszültséget 5 voltra állítottam. A feszültséget közvetlenül a kimeneti csatlakozón mérem.
A fényképezőgépem nem a legjobb, nem látok apró részleteket, ezért elnézést kérek a képek minőségéért.
A tápegység ventilátor nélkül rövid időre bekapcsolható. De figyelnie kell a radiátorok hőmérsékletét. Legyen óvatos, egyes tápegység modellek radiátorain feszültség van, néha nagy feszültség.
Az egység kikapcsolása nélkül elkezdek csatlakoztatni egy további terhelést - izzók. A feszültség nem változik. A blokk jól stabilizálódik.
Ezen a képen az összes rendelkezésre álló izzót a blokkhoz csatlakoztattam - 6 20 W-os lámpát, kettőt 75 W-os, és egy 35 W-os spotlámpát. A rajtuk átfolyó áram az ampermérő leolvasása szerint 20 amperen belül van. Nincs „megereszkedés”, nincs „torzulás”! A csata fele megtörtént.
Most a PowerMan Pro 420 W-ot veszem fel, azt is szétszedem.
Az SG6105 chipet találom az alaplapon. Aztán levonom a szükséges következtetéseket.
A Korobeinikov úr cikkében megadott kapcsolási rajz az én blokkomnak felel meg, a számozás és az ellenállásértékek megegyeznek. Az 5 V kikapcsolásához kiforrasztom az R40 és R41 ellenállást. R41 helyett két, sorba kapcsolt változó ellenállást forrasztok. Névleges 47 kOhm. Ez a 12 voltos feszültség durva beállítására szolgál. A pontos beállításhoz használja a VR1 ellenállást a tápegység kártyán
6. ábra: A PowerMan tápáramkör töredéke
Ismét előveszem a primitív állványomat, és rácsatlakozom a tápegységet. Először csatlakoztatom a minimális terhelést - 35 W-os helyet.
Bekapcsolom és beállítom a feszültséget. Ezután a tápellátás kikapcsolása nélkül további izzókat csatlakoztatok. A feszültség nem változik. A blokk remekül működik. Az ampermérő leolvasása szerint az áram eléri a 18 ampert, és nincs feszültségesés.
A második szakasz befejeződött. Most még ellenőrizni kell, hogyan működnek a blokkok párban. Elvágtam a piros vezetékeket, amelyek a PowerMan-től a csatlakozóig és a Molexig mennek, és leszigetelik őket. És a PowerMaster 350 W-ból egy öt voltos vezetéket forrasztok a csatlakozóhoz és a molexekhoz, és csatlakoztatom mindkét egység közös vezetékeit. A tápegységek Power On vezetékeit kombinálom. PG-t veszek a PowerMan-től. És ezt a hibridet csatlakoztatom a rendszeregységemhez. Kicsit furcsán néz ki, és ha valaki többet szeretne tudni róla, keressen meg PS-en.
A konfiguráció a következő:
- Anya Epox KDA-J
- Processzor Athlon 64 3000
- Memória Digma DDR500, két 512Mb-os pendrive
- Samsung 160Gb csavar
- Videó GeForce 5950
- DVD RW NEC 3500
Bekapcsolom, minden remekül működik.
Az élmény sikeres volt. Most megkezdheti az „integrált tápegység” további korszerűsítését. Passzív hűtéssé alakítva. A képen egy panel látható műszerekkel - minden ehhez az egységhez lesz csatlakoztatva. Mutatós műszerek - áramfelügyelet, digitális műszerek a mutató alatti kerek furatokban - feszültségfigyelés. Nos, a fordulatszámmérő meg minden, erről már írtam a személyes fiókomban. De ez csak későbbre.
Nem ellenőriztem a „kombinált tápegység” hatását a további túlhajtásra. Majd befejezem és utánanézek. A buszon már 2,6 gigahertre lett túlhúzva a processzor, 1,7 voltos processzorfeszültség mellett. Ventilátor nélküli tápon futtattam, de ilyen túlhúzással 11,6 voltra esett le rajta a 12 volt. A hibrid pedig pontosan 12-t produkál. Szóval, talán kipréselek belőle még néhány megahertzet. De ez egy másik történet lesz.
A felhasznált irodalom listája:
- Rádió magazin. – 2002.-5., 6., 7. sz. „Személyi számítógépek tápegységeinek áramköri tervezése” szerk. R. Alekszandrov
Speciálisan erre a célra kialakított lapunkban várjuk észrevételeiket.
Utasítás
Ohm törvénye szerint egyenáramú elektromos áramkörökre: U = IR, ahol: U az elektromos áramkörre táplált érték,
R az elektromos áramkör teljes ellenállása,
Az I az elektromos áramkörön átfolyó áram mennyisége az áramerősség meghatározásához, el kell osztani az áramkörre szolgáltatott feszültséget a teljes ellenállásával. I=U/RA ennek megfelelően az áramerősség növelése érdekében növelheti az elektromos áramkör bemenetére betáplált feszültséget, vagy csökkentheti az ellenállását. Az áramerősség növekedése a feszültség növekedését eredményezi. Például, ha egy 10 Ohm ellenállású áramkört egy szabványos 1,5 V-os akkumulátorhoz csatlakoztattak, akkor az átfolyó áram a következő volt:
1,5/10=0,15 A (Amper). Ha egy másik 1,5 V-os akkumulátort csatlakoztatunk ehhez az áramkörhöz, a teljes feszültség 3 V lesz, és az elektromos áramkörön átfolyó áram 0,3 A-re nő.
A csatlakozás „sorosan” történik, vagyis az egyik akkumulátor pluszja a másik mínuszához kapcsolódik. Így elegendő számú áramforrás sorba kapcsolásával elérheti a szükséges feszültséget és biztosíthatja a szükséges erősségű áram áramlását. Több feszültségforrást egyesít egy áramkörbe egy cellaelem. A mindennapi életben az ilyen kialakításokat általában „akkumulátoroknak” nevezik (még akkor is, ha a tápegység csak egy elemből áll, azonban a gyakorlatban az áramerősség növekedése kissé eltérhet a számítotttól (arányos a feszültség növekedésével). . Ez elsősorban az áramköri vezetők további melegítésének köszönhető, amely a rajtuk áthaladó áram növekedésével következik be. Ebben az esetben általában megnő az áramkör ellenállása, ami az áramerősség csökkenéséhez vezet. Ezenkívül az elektromos áramkör terhelésének növekedése kiégéshez vagy akár tűzhöz is vezethet. Különösen óvatosnak kell lennie olyan elektromos készülékek használatakor, amelyek csak rögzített feszültségen működnek.
Ha csökkenti egy elektromos áramkör teljes ellenállását, az áramerősség is nő. Ohm törvénye szerint az áramerősség növekedése arányos lesz az ellenállás csökkenésével. Például, ha az áramforrás feszültsége 1,5 V, és az áramkör ellenállása 10 Ohm, akkor egy ilyen áramkörön 0,15 A elektromos áram halad át, ha az áramkör ellenállása felére csökken (5 Ohm). akkor az áramkörön átfolyó áram megkétszereződik és 0,3 amper A terhelési ellenállás csökkenésének extrém esete a rövidzárlat, amelyben a terhelési ellenállás gyakorlatilag nulla. Ebben az esetben természetesen nem keletkezik végtelen áram, mivel az áramkörnek az áramforrás belső ellenállása van. Jelentősebb ellenálláscsökkenés érhető el a vezető nagy hűtésével. A hatalmas áramok előállítása a szupravezetés ezen hatásán alapul.
A váltakozó áram teljesítményének növelésére mindenféle elektronikus eszközt használnak, főleg áramváltókat, amelyeket például hegesztőgépekben használnak. A frekvencia csökkenésével a váltakozó áram erőssége is nő (mivel a felületi hatás miatt az áramkör aktív ellenállása csökken, ha a váltóáramkörben aktív ellenállások vannak, az áramerősség a kapacitás kapacitásával nő). a kondenzátorok nőnek és a tekercsek (szolenoidok) induktivitása csökken. Ha az áramkör csak kondenzátorokat (kondenzátorokat) tartalmaz, az áram a frekvencia növekedésével nő. Ha az áramkör induktorokból áll, akkor az áramerősség az áram frekvenciájának csökkenésével nő.
Vezető ellenállás. Ellenállás
Az Ohm törvénye a legfontosabb az elektrotechnikában. Ezért mondják a villanyszerelők: „Aki nem ismeri az Ohm-törvényt, üljön otthon.” E törvény szerint az áramerősség egyenesen arányos a feszültséggel és fordítottan arányos az ellenállással (I = U / R), ahol R a feszültség és az áram közötti együttható. A feszültség mértékegysége Volt, ellenállás Ohm, áramerősség Amper.
Az Ohm-törvény működésének bemutatásához nézzünk meg egy egyszerű elektromos áramkört. Az áramkör egy ellenállás, ami egyben terhelés is. Voltmérőt használnak a rajta lévő feszültség rögzítésére. Terhelési áramhoz - ampermérő. Amikor a kapcsoló zárva van, áram folyik át a terhelésen. Lássuk, mennyire tartják be az Ohm-törvényt. Az áramkörben lévő áram egyenlő: áramköri feszültség 2 Volt és áramköri ellenállás 2 Ohm (I = 2 V / 2 Ohm = 1 A). Az ampermérő ennyit mutat. Az ellenállás 2 ohm ellenállású terhelés. Amikor lezárjuk az S1 kapcsolót, áram folyik át a terhelésen. Ampermérővel megmérjük az áramkörben lévő áramot. Voltmérő segítségével mérje meg a feszültséget a terhelési kapcsokon. Az áramkörben az áramerősség: 2 Volt / 2 Ohm = 1 A. Mint látható, ez megfigyelhető.
Most nézzük meg, mit kell tenni az áramkör áramának növeléséhez. Először is növelje a feszültséget. Ne 2 V-os legyen az akkumulátor, hanem 12 V. A voltmérő 12 V-ot fog mutatni. Mit fog mutatni az ampermérő? 12 V/ 2 Ohm = 6 A. Vagyis a terhelés feszültségének 6-szoros növelésével az áramerősség hatszorosára nőtt.
Nézzünk egy másik módot az áramerősség növelésére az áramkörben. Csökkentheti az ellenállást - 2 Ohm terhelés helyett vegyen 1 Ohmot. Amit kapunk: 2 Volt / 1 Ohm = 2 A. Vagyis a terhelési ellenállás 2-szeres csökkentésével az áramot 2-szeresére növeltük.
Annak érdekében, hogy könnyen emlékezzenek az Ohm-törvény képletére, kitalálták az Ohm-háromszöget:
Hogyan lehet meghatározni az áramerősséget ezzel a háromszöggel? I = U / R. Minden egészen világosnak tűnik. Háromszög segítségével az Ohm-törvényből származó képleteket is írhat: R = U / I; U = I * R. Fontos megjegyezni, hogy a feszültség a háromszög csúcsán van.
A 18. században, amikor a törvényt felfedezték, az atomfizika még gyerekcipőben járt. Ezért Georg Ohm úgy vélte, hogy a vezető valami hasonló egy csőhöz, amelyben folyadék áramlik. Csak folyadék elektromos áram formájában.
Ugyanakkor felfedezett egy olyan mintát, amely szerint a vezető ellenállása a hosszának növekedésével nagyobb, az átmérőjének növekedésével pedig kisebb lesz. Ez alapján Georg Ohm levezette a képletet: R = p * l / S, ahol p egy bizonyos együttható, megszorozva a vezető hosszával és osztva a keresztmetszeti területtel. Ezt az együtthatót ellenállásnak nevezték, amely az elektromos áram áramlásának akadályozásának képességét jellemzi, és attól függ, hogy a vezető milyen anyagból készült. Ezenkívül minél nagyobb az ellenállás, annál nagyobb a vezető ellenállása. Az ellenállás növeléséhez növelni kell a vezető hosszát, vagy csökkenteni kell az átmérőjét, vagy olyan anyagot kell választani, amelynek ez a paramétere magasabb. Pontosabban, a réz ellenállása 0,017 (Ohm * mm2/m).
Karmesterek
Nézzük meg, milyen típusú vezetékek léteznek. Ma a leggyakoribb vezető a réz. Alacsony fajlagos ellenállása és nagy oxidációval szembeni ellenálló képessége, valamint meglehetősen alacsony törékenysége miatt ezt a vezetőt egyre gyakrabban használják elektromos alkalmazásokban. Fokozatosan a rézvezető felváltja az alumíniumot. A rezet vezetékek (kábelmagok) és elektromos termékek gyártásában használják.
A második leggyakrabban használt anyag az alumínium. Gyakran használják régebbi vezetékekben, amelyeket rézzel helyettesítenek. Huzalok és elektromos termékek gyártásához is használják.
A következő anyag a vas. Ellenállása sokkal nagyobb, mint a réznek és az alumíniumnak (6-szor nagyobb, mint a réznek és 4-szer nagyobb, mint az alumíniumnak). Ezért általában nem használják a vezetékek gyártásához. De pajzsok és gumiabroncsok gyártására használják, amelyek nagy keresztmetszete miatt alacsony ellenállással rendelkeznek. Csakúgy, mint egy rögzítő.
Az aranyat nem használják elektromos alkalmazásokban, mert meglehetősen drága. Alacsony ellenállása és magas oxidációvédelme miatt az űrtechnológiában használják.
A sárgaréz nem használható elektromos alkalmazásokban.
Az ónt és az ólmot általában forraszanyagként használják az ötvözéshez. Nem használják vezetőként semmilyen eszköz gyártásához.
Az ezüstöt leggyakrabban katonai felszerelésekben használják nagyfrekvenciás eszközökhöz. Ritkán használják elektromos alkalmazásokban.
A wolframot izzólámpákban használják. Mivel magas hőmérsékleten nem esik össze, lámpák izzószálaként használják.
fűtőberendezésekben használják, mivel nagy ellenállású, nagy keresztmetszetű. A hosszának kis része fűtőelem készítéséhez szükséges.
A szenet és a grafitot elektromos motorok elektromos keféiben használják.
A vezetőket arra használják, hogy áramot engedjenek át magukon. Ebben az esetben az áram hasznos munkát végez.
Dielektrikumok
A dielektrikumok nagy ellenállási értékkel rendelkeznek, ami sokkal magasabb a vezetőkéhez képest.
A porcelánt általában a szigetelők gyártásához használják. Az üveget szigetelők gyártására is használják.
Az ebonitot leggyakrabban transzformátorokban használják. A tekercsek keretének elkészítésére szolgál, amelyre a huzal fel van tekerve.
Ezenkívül különböző típusú műanyagokat gyakran használnak dielektrikumként. A dielektrikumok közé tartozik az az anyag, amelyből a szigetelőszalag készül.
Az anyag, amelyből a vezetékek szigetelése készül, szintén dielektrikum.
A dielektrikum fő célja, hogy megvédje az embereket az áramütéstől, és szigetelje el egymás között az áramvezető vezetékeket.
Ohm törvénye szerint egyenáramú elektromos áramkörökre: U = IR, ahol: U az elektromos áramkörre táplált feszültség nagysága,
R az elektromos áramkör teljes ellenállása,
Az I az elektromos áramkörön átfolyó áram mennyisége az áramerősség meghatározásához, el kell osztani az áramkörre szolgáltatott feszültséget a teljes ellenállásával. I=U/RA ennek megfelelően az áramerősség növelése érdekében növelheti az elektromos áramkör bemenetére betáplált feszültséget, vagy csökkentheti az ellenállását. Az áramerősség növekedése arányos lesz a feszültség növekedésével. Például, ha egy 10 Ohm ellenállású áramkört egy szabványos 1,5 V-os akkumulátorhoz csatlakoztattak, akkor az átfolyó áram a következő volt:
1,5/10=0,15 A (Amper). Ha egy másik 1,5 V-os akkumulátort csatlakoztatunk ehhez az áramkörhöz, a teljes feszültség 3 V lesz, és az elektromos áramkörön átfolyó áram 0,3 A-re nő.
A csatlakozás sorosan történik. vagyis az egyik akkumulátor pluszja hozzáadódik a másik mínuszához. Így elegendő számú áramforrás sorba kapcsolásával elérheti a szükséges feszültséget és biztosíthatja a szükséges erősségű áram áramlását. Az egy áramkörbe egyesített több feszültségforrást elemek akkumulátorának nevezzük. A mindennapi életben az ilyen kialakításokat általában „akkumulátoroknak” nevezik (még akkor is, ha az áramforrás csak egy elemből áll, azonban a gyakorlatban az áramerősség növekedése kissé eltérhet a számítotttól (arányos a feszültség növekedésével). . Ez elsősorban az áramköri vezetők további melegítésének köszönhető, amely a rajtuk áthaladó áram növekedésével következik be. Ebben az esetben általában megnő az áramkör ellenállása, ami az áramerősség csökkenéséhez vezet. Ezenkívül az elektromos áramkör terhelésének növekedése kiégéshez vagy akár tűzhöz is vezethet. Különösen óvatosnak kell lennie olyan elektromos készülékek használatakor, amelyek csak rögzített feszültségen működnek.
Ha csökkenti egy elektromos áramkör teljes ellenállását, az áramerősség is nő. Ohm törvénye szerint az áramerősség növekedése arányos lesz az ellenállás csökkenésével. Például, ha az áramforrás feszültsége 1,5 V, és az áramkör ellenállása 10 Ohm, akkor egy ilyen áramkörön 0,15 A elektromos áram halad át, ha az áramkör ellenállása felére csökken (5 Ohm). akkor az áramkörön átfolyó áram megkétszereződik és 0,3 amper A terhelési ellenállás csökkenésének extrém esete a rövidzárlat, amelyben a terhelési ellenállás gyakorlatilag nulla. Ebben az esetben természetesen nem keletkezik végtelen áram, mivel az áramkörnek az áramforrás belső ellenállása van. Jelentősebb ellenálláscsökkenés érhető el a vezető nagy hűtésével. A hatalmas áramok előállítása a szupravezetés ezen hatásán alapul.
A váltakozó áram erősségének növelésére mindenféle elektronikus eszközt használnak. főként áramváltók, amelyeket például hegesztőgépekben használnak. A frekvencia csökkenésével a váltakozó áram erőssége is nő (mivel a felületi hatás miatt az áramkör aktív ellenállása csökken, ha a váltóáramkörben aktív ellenállások vannak, az áramerősség a kapacitás kapacitásával nő). a kondenzátorok nőnek és a tekercsek (szolenoidok) induktivitása csökken. Ha az áramkör csak kondenzátorokat (kondenzátorokat) tartalmaz, az áram a frekvencia növekedésével nő. Ha az áramkör induktorokból áll, akkor az áramerősség az áram frekvenciájának csökkenésével nő.
