Układy elektroniczne i technika pomiarowa/Moduł 7

wersja beta

---

Moduł 7 - Układy zasilające

Wykład 7. Układy zasilające.

---

Wprowadzenie W niniejszym wykładzie będą omówione sposoby wytwarzania i stabilizacji napięć stałych. Każde urządzenie elektroniczne jest zasilane jednym lub kilkoma napięciami stałymi. Przy dużych zapotrzebowaniach na energię elektryczną stosowanie baterii lub akumulatorów jest nieekonomiczne. Napięcia stałe wytwarza się przez transformowanie i prostowanie napięcia sieciowego jedno lub trójfazowego. Uzyskane w ten sposób napięcie zawiera najczęściej znaczne tętnienia. Zatem, aby można korzystać z takiego zasilacza należy zastosować odpowiednie filtry tętnień. Ponadto, ponieważ napięcie wyprostowane zmienia się wraz ze zmianami napięcia w sieci zasilającej oraz pod wpływem zmian obciążenia na wyjściu prostownika często jest dołączony układ stabilizatora napięcia.

---

Klasyczny układ zasilacza składa się z czterech podstawowych elementów: transformatora sieciowego, prostownika, filtru i jeżeli to jest potrzebne ze stabilizatora napięcia lub rzadziej prądu.

---

Transformatory przekształcające napięcie sieciowe na napięcie o innej, najczęściej mniejszej wartości niż napięcie sieci zasilającej nazywamy transformatorami sieciowymi. Transformatory sieciowe są zasilane przebiegami sinusoidalnymi o częstotliwości 50 Hz.

---

Prostowniki sieciowe niesterowane W zależności od liczby faz zasilających układ wyróżnia się: prostowniki jednofazowe (rys. a, b, c), prostowniki trójfazowe (rys. d, e, f). W zależności od liczby pulsów napięcia wyjściowego prostownika w jednym okresie napięcia zasilającego układ wyróżnia się, w grupie prostowników jednofazowych układy: jednopulsowe (rys. a), dwupulsowe (rys. b, c), w grupie prostowników trójfazowych układy: trójpulsowe (rys. d), sześciopulsowe (rys. e, f), wielopulsowe (np. 12, 18, 24 –pulsowe, itd., zawsze krotność sześciopulsowego) (rys. 1g). Ze względu na topologię układu prostownika wyróżnia się: układy z transformatorem zasilającym, bez transformatora zasilającego (rys. a, d), układy z dzielonym uzwojeniem wtórnym transformatora zasilającego (rys. 1b), układy mostkowe (rys. c).

---

Prostowniki sieciowe sterowane buduje się zastępując diody prostownicze w układach niesterowanych, tyrystorami.

---

Prostowniki jednofazowe. Przy obciążeniu rezystancyjnym kształty przebiegów prądu odbiornika i napięcia na jego zaciskach są identyczne, a każda dioda w układzie prostownika przewodzi przez pół okresu zmienności przebiegu napięcia zasilania.

---

Filtry tętnień W celu zmniejszenia amplitudy napięcia tętnień na zaciskach odbiornika, a co za tym idzie także amplitudy tętnień prądu odbiornika, pomiędzy prostownik i odbiornik włącza się filtr tętnień. Zadaniem filtru jest zmniejszenie wartości składowej zmiennej w przebiegu napięcia wyprostowanego. W filtrach wykorzystuje się właściwości akumulowania energii przez elementy inercyjne: kondensator w polu elektrycznym i dławik indukcyjny w polu magnetycznym. Wyróżnia się proste filtry typu C (pojemnościowe), L (indukcyjne) oraz filtry złożone typu RC, LC, CRC, CLC. Rodzaj zastosowanego filtru zależy od wartości średniej prądu odbiornika. Ogólnie należy powiedzieć, że dla „małych” prądów obciążenia stosuje się filtry C, RC lub CRC, dla „dużych” filtry L, LC, a dla „średnich” filtry mające cechy obu poprzednich typów tzn. filtry CLC. Podział na małe, średnie i duże prądy jest umowny, ale przyjmuje się często, że małe prądy to prądy o wartości poniżej 5 A.

---

Parametry filtrów prostowniczych W literaturze wyróżnia się dwie definicje współczynnika tętnień: $k_t=\frac{I^{\prime }}{I_0}=\frac{U^{\prime }}{U_0}$ oraz $M_t=\frac{I_{0t}}{I_0}=\frac{U_{0t}}{U_0}$ gdzie: $I^{\prime }$ - wartość skuteczna składowej zmiennej przebiegu prądu odbiornika $U^{\prime }$ - wartość skuteczna składowej zmiennej przebiegu napięcia odbiornika $I_{0t}$ - amplituda składowej zmiennej prądu odbiornika (amplituda prądu tętnień) $U_{0t}$ - amplituda składowej zmiennej napięcia na odbiorniku (amplituda napięcia tętnień). $I_0$ - wartość średnia prądu odbiornika $I_0$ - wartość średnia napięcia na odbiorniku Wyrażenia te są słuszne dla dowolnego kształtu prądu odbiornika. Dla odbiornika rezystancyjnego współczynnik $k_t$ można obliczyć ze wzoru: Parser nie mógł rozpoznać (błąd składni): {\displaystyle k_t=\frac{sqrt{\frac{1}{T}}}{} |} <hr width="100%"> {| border="0" cellpadding="4" width="100%" |valign="top" width="500px"|[[Grafika:UETP_M7_Slajd10.png]] |valign="top"|''opis'' |} <hr width="100%"> {| border="0" cellpadding="4" width="100%" |valign="top" width="500px"|[[Grafika:UETP_M7_Slajd11.png]] |valign="top"|''opis'' |} <hr width="100%"> {| border="0" cellpadding="4" width="100%" |valign="top" width="500px"|[[Grafika:UETP_M7_Slajd12.png]] |valign="top"|''opis'' |} <hr width="100%"> {| border="0" cellpadding="4" width="100%" |valign="top" width="500px"|[[Grafika:UETP_M7_Slajd13.png]] |valign="top"|''opis'' |} <hr width="100%"> {| border="0" cellpadding="4" width="100%" |valign="top" width="500px"|[[Grafika:UETP_M7_Slajd14.png]] |valign="top"|''opis'' |} <hr width="100%"> {| border="0" cellpadding="4" width="100%" |valign="top" width="500px"|[[Grafika:UETP_M7_Slajd15.png]] |valign="top"|''opis'' |} <hr width="100%"> {| border="0" cellpadding="4" width="100%" |valign="top" width="500px"|[[Grafika:UETP_M7_Slajd16.png]] |valign="top"|''opis'' |} <hr width="100%"> {| border="0" cellpadding="4" width="100%" |valign="top" width="500px"|[[Grafika:UETP_M7_Slajd17.png]] |valign="top"|''opis'' |} <hr width="100%"> {| border="0" cellpadding="4" width="100%" |valign="top" width="500px"|[[Grafika:UETP_M7_Slajd18.png]] |valign="top"|''opis'' |} <hr width="100%"> {| border="0" cellpadding="4" width="100%" |valign="top" width="500px"|[[Grafika:UETP_M7_Slajd19.png]] |valign="top"|''opis'' |} <hr width="100%"> {| border="0" cellpadding="4" width="100%" |valign="top" width="500px"|[[Grafika:UETP_M7_Slajd20.png]] |valign="top"|''opis'' |} {| border="0" cellpadding="4" width="100%" |valign="top" width="500px"|[[Grafika:UETP_M7_Slajd21.png]] |valign="top"| |} <hr width="100%"> {| border="0" cellpadding="4" width="100%" |valign="top" width="500px"|[[Grafika:UETP_M7_Slajd22.png]] |valign="top"|''opis'' |} <hr width="100%"> {| border="0" cellpadding="4" width="100%" |valign="top" width="500px"|[[Grafika:UETP_M7_Slajd23.png]] |valign="top"|''opis'' |}}