Zasilacze sieciowe. Rodzaje transformatorów sieciowych. Główne parametry transformatora sieciowego

Transkrypt

1 Zasilacze sieciowe Główne parametry transformatora sieciowego Moc (jednofazowe do 3kW) Znamionowe napięcie wejściowe (np. 3V +% -%) zęstotliwość pracy (np. 5Hz) Napięcie i prąd wtórny (lub przekładnia) Prąd biegu jałowego Napięcie izolacji iężar, wymiary emperatura pracy odzaje transformatorów sieciowych dzenie typu E, M, F, L,, zwijane, toroidalne Materiał rdzenia Blachy gorąco walcowane Blachy zimnowalcowane

2 Związek mocy z wymiarami S[cm ]@P[W] Blacha/dzeń B max [] S,5 P S, P S P S.8 P Blacha gorącowalcowana dzeń E Blacha zimnowalcowana dzeń E Blacha zimnowalcowana dzeń zwijany Blacha zimnowalcowana dzeń toroidalny..5.6 ransformator [Voltów / zwój] z = π f B max S Orientacyjna sprawność transformatorów P η = % = % P /n P /P / [VA] moc znamionowa

3 ransformatory Model transformatora ransformator rzeczywisty ezystancja uz. pierwotnego nd. rozproszenia uz. pierwotnego ransformator idealny nd. rozproszenia uz. wtórnego Pojemność uz. pierwotnego ezystancja strat rdzenia nd. Główna transformatora ezystancja uz. wtórnego Pojemność międzyuzwojeniowa Pojemność uz. wtórnego Model uproszczony transformatora dla małych częstotliwości ransformator idealny nd. rozproszenia uz. wtórnego i pierwotnego ezystancja uz. wtórnego i pierwotnego nd. Główna transformatora 3

4 Model uproszczony transformatora uz. pierwotnego szeregowe = + uz. wtórnego n + % = 3V %. sieci ( t) = sin( ωt) n odzaje prostowników Prostownik jednopołówkowy zasada działania 4

5 Prostownik dwuopołówkowy Prostownik mostkowy zasada działania Prostowniki obciążenie rezystancyjne Przez transformator płynie prąd stały!!! Prąd i napięcie na obciążeniu śr śr = E śr = E = rezystancyjnym π śr = E π śr = śr = E 5

6 Prostownik jednopołówkowy wy ( t ) = exp max t wy s E + D Q = Q bo wy const Θ; =ms=/f=/5hz Podstawowe zależności dla prostownika jednopołówkowego Wyjściowe napięcie szczytowe (biegu jałowego tzn. bez obciążenia): wy.max. jał. E Napięcie tętnień (międzyszczytowe) : D Q wy t =.max wy.max = f Prostownik dwupołówkowy s wy ( t ) = exp max t wy E E + s D Q = Q bo wy const Θ; =ms=/5hz 6

7 Podstawowe zależności dla prostownika dwupołówkowego Wyjściowe napięcie szczytowe biegu jałowego : wy.max. jał. Napięcie tętnień : E D Dla mostkowego: wy. max E D Q t = WySr = f WySr Prąd szczytowy włączania surge current wy E s φ E s D Dmaxmax Θ D max max = E S =ms=/5hz Główne parametry Dane: E = sieci /n (przekładnia) S rezystancja szeregowa transformatora D spadek napięcia na diodzie Parametry do obliczenia wy.. ; wy.śr. ; wy.max. ; wy.min. ; tętnień. ; diody d.śr. ; d.. ; d.max. ; wy.śr Θ;K kąt przepływu; czas przewodzenia k t = tętnień / wy.śr. - wspólczynnik tetnień η u = wy.śr /E wsp. wykorzystania napięcia 7

8 Projektowanie prostownika diagramy Schade go [J. Baranowi, G. zajkowi; kłady elektroniczne. z. WN 4] [. Zagajewi; kłady elektroniki przemysłowej, WKŁ 978] Projektowanie prostownika diagramy Duteczny / Dśr n liczba faz (,,3,6) Projektowanie prostownika diagramy Dmax / Dśr n liczba faz (,,3,6) 8

9 Projektowanie prostownika diagramy kąt przepływu Θ i kąt początkowy φ Gdy rośnie Zależności dla ω >> i >> s Maleją tętnienia ~/nf!!!! Maleje kąt przepływu ośnie prąd szczytowy diody ośnie prąd uteczny diody i transformatora (grzeje się) Moc tracona w diodzie D. czynna = ud( t) id( t) dt id ( t) + P D. szer. dt = = D Dśr. + D.. D. szer. P czynna D. =.7V A + (3A).Ω = =.7W +. 9W 9

10 Projektowanie prostownika diagramy Duteczny / Dśr n liczba faz (,,3,6) dla uzyania jednakowych tętnień Porównanie zasilaczy Jedno-wy Dwu- wy Mostkowy wy max t f ½(..) ½(..) Prąd maksymalny diody (i uteczny) duży mniejszy mniejszy Napięcie wsteczne diody E max (..) ½(..) Zawartość harmonicznych prądu w sieci duża; Wszystkiew tym D??? duża; nieparzyste duża; nieparzyste Projektowanie prostownikow [ietze, Schenk] et / Wysr <% Napięcie biegu jałowego Napięcie średnie Napięcie wsteczne diody Średni prąd diody Szczytowy prąd diody Napięcie tętnień Napięcie minimalne Jednopołówkowy Mostkowy Dwupołówkowy WyMax = E D WyMax = E D WyMax = E D = s WySr WyMax = s WySr WyMax = s WySr WyMax L L L = D max E = D max E = E D max Dsr = Osr Dsr = Dsr = Osr Osr D max = WySr S O = D max WySr S = O D max WySr S O WySr = S WySr et 4 WySr f = S et 4 = S et 4 O f f O O WyMin = WySr et WyMin = WySr WyMin = WySr et et 3 3 3

11 Prąd uteczny impulsów prądowych A A A 4A A śr = A śr = A śr = A = i ( t) dt = A = i ( t) dt = A = i ( t) dt = 4A Zniekształcenia prądu sieci energetycznej. Norma E555 Zawartość harmonicznych ( do 4 harmonicznej) Fluktuacje napięcia związane z regulacją obciążeń Prąd włączania (?) Zniekształcenia prądu sieci energetycznej. Współczynnik mocy W P czynna A Obciążenie Sieć 3V(±%) 5Hz V Pczynna PF = W W = VA War PF Power factor współczynnik mocy

12 =3V; max =35V Współczynnik mocy η przykład 35V 5A ms ms = i dt ( 5A) ( ms ms), A + ms P 4ms = u( t) i( t) dt 3V 5A = ms czynne 3 W Przy takim prądzie η= Pczynna 3W PF =,63 3V,A W W VA War Współczynnik szczytu i kształtu F = MAX MS rest Factor współczynnik szczytu Dla sinusa =,4= FF = MS AV waveform Factor współczynnik kształtu Dla sinusa =,=π/ Filtry indukcyjno - pojemnościowe wy D L Skutki: Polepszenie filtracji zmniejszenie tętnień Znaczne Zmniejszenie zawartości harmonicznych Większy koszt Dławik musi być duży ze względu na jego nasycanie Dla L>L kr kąt przepływu prądu jest pełny L > L = krytyczne 3 ω

13 Symetryczny podwajacz napięcia (Delona) E S Nie symetryczny podwajacz napięcia (Villarda) S E E max E max E max Emax E max Przykład ransformator z dużym rozproszeniem jako dławikiem, co wygładza i stabilizuje prąd Podwajacz napięcia Podwajacz napięcia!!! 3

14 Przykład ransformator z dużym rozproszeniem jako dławikiem, co wygładza i stabilizuje prąd Podwajacz napięcia Przykład ransformator z dużym rozproszeniem jako dławikiem, co wygładza i stabilizuje prąd Podwajacz napięcia Kuchnia mikrofalowa!!! Powielacze napięcia niesymetryczny i symetryczny (sposób działanie do samodzielnego przemyślenia) n( n + ) f wy. śr = n E t wy. śr 3 t n + n n f 3 6 wy. śr 3 t n + n + n f 6 4 4

15 Bezpieczniki w aparaturze elektronicznej Bezpiecznik element zabezpieczający układ elektroniczny (elektryczny) przed uszkodzeniem spowodowanym przepływem długotrwałego prądu o określonej wartości. Bezpieczniki samochodowe Bezpieczniki topikowe stosowane w aparaturze elektronicznej Bezpieczniki pólprzewodnikowe stosowane w aparaturze elektronicznej Bezpieczniki w aparaturze elektronicznej - parametry Napięcie znamionowe największe napięcie (stałe lub zmienne) dla którego można stosować dany bezpiecznik Prąd znamionowy prąd (roboczy), dla którego przystosowany jest bezpiecznik. Jest mniejszy od maksymalnego prądu, który nie powoduje zadziałania bezpiecznika. Zdolność łączenia najwyższa wartość prądu, który może być przerwany przez bezpiecznik, przy danym napięciu, bez ryzyka wystąpienia przebicia lub stopienia obudowy Bezpieczniki w aparaturze elektronicznej - parametry Prąd zadziałania N minimalna wartość prądu powodująca zadziałanie bezpiecznika (przerwanie obwodu) harakterystyka zadziałania opisuje zależność pomiędzy szybkością zadziałania bezpiecznika a wartością prądu: - bezpieczniki szybkie krótkim czasie zadziałania, stosowane w układach gdzie przekroczenie prądu maksymalnego może uszkodzić układ - bezpieczniki zwłoczne zadziałanie bezpiecznika nastepuje po przepływie prądu większego/równego prądowi zadziałania przez określony czas; stosowane w układach gdzie występuje tzw. prądy rozruchowe, dużo większe od prądu pobieranego przez układy podczas pracy normalnej 5

16 Podsumowanie ransformator (parametry, rodzaje, schemat zastępczy) Główne rodzaje prostowników Praca z obciążeniem rezystancyjnym Obciążenie pojemnościowe (cechy charakterystyczne dla różnych rodzajów prostowników) Zniekształcenia wnoszone do sieci przez zasilacze główne zadania normy E555 Zasilacze z filtrem indukcyjno-pojemnościowym Powielacze napięcia (schematy, zasada działania) Pytania kontrolne Schematy oraz zasada działania prostownika jedno-/dwupołówkowym/gretzaz filtrem pojemnościowym. Przebiegi napięć i prądów w prostownikach jw. o to jest współczynnik mocy? o to jest napięcie tętnień i od czego zależy? proszczony schemat zastępczy transformatora. 6