Projektni zadatak:  Naponsko djelilo

Treba projektirati naponsko djelilo, a to znači proračunati potrebne otpornike (iznos otpora  i nazivnu snaga) prema zahtjevima:

Izvor ima napon U=14 V. Potrebni naponi i struje za pojedina trošila su:

U1= 3 V, I1=20 mA; U2=9 V, I2=30 mA ; U3=12V,  I3=50 mA.

(shema spoja nacrtana je na slici desno)

napomena: Pojedino trošilo možemo zamijeniti  odgovarajućim otpornikom. U stvarnosti trošilo može biti složeniji (elektronički) sklop. U takvom slučaju je  taj otpor tzv.ulazni otpor tog sklopa.  Za trošilo ja karakterističan podatak o potrošnji energije-snaga ( u DC spojevima snaga je umnožak U puta I ).Trošila nisu prikazana na slici !! Ako ih ucrtavate vodite računa da su sva jednim krajem spojena na masu!!  "Masa" može, ali ne mora biti uzemljena.


Rješenje

Pažljivi čitatelj će vrlo brzo primjetiti  da ovako postavljen  problem ima veći broj mogućih rješenja. Zato:   Ako nije posebno naglašeno u praksi se uzima da najmanja struja u djelitelju (I1) iznosi 10% ukupne struje sa kojom se napajaju trošila.  U ovom slučaju ukupna struja je 100 mA pa bi trebalo uzeti da je I1=10 mA. Nakon ovog odabira proračun će  se  odvijati prema Kirchhoffovim pravilima.....

Proračun 

Najprije izračunamo R1=3V/10mA=300 W  (10 mA je objašnjeno ranije)

Zatim se" bacamo" na R2  U  skladu s opće poznatim KZS (Kirchhoffovim zakonom za struje) dobivamo:

 I2=10 mA+20 mA , a napon na R2=  9-3=6 V pa je onda  R2=6V/30mA=200 W

slijedi da je I3=I2+30mA=60 mA  i napon na R3=12-9=3V pa je zato potreban R3=3/60mA=50 W

i  na kraju I4=I3+50 mA=110 mA  UR4=U-12=2 V     R4=2/110 mA=18,2 W

Slijedi  proračun snaga (P=U·I= I2·R=U2/R) kojim dobijemo potrebne snage otpornika: P1=3mW, P2=180 mW, P3=180 mW,  P4=220 mW. Ovdje treba malo opreza. Naime u stvarnosti je moguć slučaj da se pojedino trošilo isključi. Time se promijene snage otpornika u djelitelju! Potrebno je izvršiti analizu i za takve slučajeve.

Korisno je (ako se ima) pomoću nekog programa napraviti simulaciju rada netom proračunatog sklopa  naponskog djelila. U  simulaciji zatim treba ispitati i razne kvarove tj. utjecaj prekida ili kratkog spoja na zahtjevane izlazne napone. Posebno treba ustanoviti  kakve posljedice ima isključenje pojedinog trošila na napone ostalih (bez simulacije to treba napraviti "ručno"!)    Simuliranje rada djelitelja pogledati ovdje...  (posebno treba razmotriti  potrebne nazivne snage otpornika u djelilu )

Nakon što je sve provjereno idemo u  "trgovinu"   nabavljamo potrebne otpornike, sastavimo sklop koji onda   ispitamo  mjerimo struje ,napone itd. itd.. Napomena: ponekada nema  otpornika koji imaju baš tu vrijednost (pogledati ovdje..). Tada treba izraditi otpornik ili proračunati neki ekvivalentni spoj (serije, paralele). Uvijek treba uzeti nešto "snažnije" otpornike od proračunate vrijednosti.

Zaključak. Rješavanje nekih zadataka iz OE  dobro  je povezati sa nekim stvarnim situacijama iz elektrotehničke prakse.  Pri tom je osobito korisno  izraditi proračunati sklop te na njemu izvršiti odgovarajuće pokuse ( mjerenja).....

I. Felja 2005.