|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Jednostki transformatorowe z kondensatorem balastowym
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Zasilacze Zasilacze z kondensatorem balastowym i transformatorem izolującym zyskały popularność wśród radioamatorów ze względu na swoje niewielkie rozmiary oraz brak galwanicznego połączenia z siecią. Jednak przy opracowywaniu takich urządzeń należy wziąć pod uwagę szereg czynników, aby wykluczyć sytuacje awaryjne, w wyniku których może zawieść nie tylko źródło zasilania, ale także obciążenie. Autor artykułu, podsumowując doświadczenia związane z tworzeniem tego typu urządzeń, podpowiada, na co należy zwrócić uwagę przy ich projektowaniu i dopasowywaniu. W amatorskiej praktyce radiowej szerokie zastosowanie znalazły źródła z kondensatorem balastowym i transformatorem separacyjnym [1-6]. Takie rozwiązanie pozwala na projektowanie zasilaczy o niewielkich rozmiarach. Rozważmy niektóre zagadnienia projektowania takich urządzeń na przykładzie źródła zasilania małej mocy opisanego w [1] (patrz rysunek). Transformator T1 pełni funkcję dzielenia. Działa przy niskim napięciu wejściowym i wyjściowym. Jego konstrukcja jest bardzo prosta. Kondensator C1 jest statecznikiem, a rezystor R2 ogranicza impuls prądu po włączeniu. Napięcie na uzwojeniu pierwotnym transformatora jest ograniczone przez diody Zenera VD1 i VD2. W obwodzie oscylacyjnym składającym się z kondensatora C1, indukcyjności uzwojenia pierwotnego transformatora L i rezystancji obciążenia RH zredukowanej do uzwojenia pierwotnego, możliwy jest rezonans, który może doprowadzić do awarii zasilacza. Załóżmy, że w obciążonym źródle na uzwojeniu pierwotnym napięcie wynosi 20 V (przypadek typowy). Oznacza to, że rezystancja obciążenia RH zredukowana do uzwojenia pierwotnego jest około 10 razy mniejsza niż pojemność |XC1| kondensator C1 i tworzy z nim dzielnik napięcia 10:1 (w przybliżeniu), tj. |XC1|=10RH. Przy poprawnie obliczonym transformatorze reaktancja indukcyjna uzwojenia pierwotnego |XL| powinna być około 10 razy większa niż rezystancja obciążenia RH doprowadzona do uzwojenia pierwotnego, dlatego współczynnik jakości wspomnianego obwodu jest skrajnie niski, nie może wystąpić rezonans. Zupełnie inna sytuacja ma miejsce, gdy obciążenie jest wyłączone (na biegu jałowym). Jeżeli powyższe zależności |ХC1|=10RH i |XL|=10RH są spełnione, to |XC1|=|XL| i jest rezonans. Jeśli napięcie 1 ... 2 V zostanie przyłożone do wejścia zamiast do sieci, to na uzwojeniu pierwotnym nieobciążonego transformatora, z powodu rezonansu, wzrośnie o 10 lub więcej razy współczynnik jakości wynikowego obwodu wynosi dość duży, jednak po przyłożeniu napięcia sieciowego takiego wzrostu nie będzie. Wraz ze wzrostem napięcia na uzwojeniu powyżej wartości nominalnej (20 V) obwód magnetyczny transformatora wchodzi w nasycenie, jego indukcyjność maleje, a obwód przestaje być dostrojony do rezonansu. Jeśli jednak transformator jest zaprojektowany z dobrym marginesem napięcia wejściowego, wzrost może być dość znaczny. Spowoduje to wzrost napięcia na kondensatorze C1 w porównaniu z pracą nominalną, a jeśli kondensator zostanie wybrany bez marginesu, może wystąpić awaria. Możliwe są inne równie poważne konsekwencje. Dlatego jak na zasilacz beztransformatorowy z kondensatorem balastowym praca bez obciążenia znamionowego jest niedopuszczalna. Zwykłym rozwiązaniem jest podłączenie diody Zenera do wyjścia źródła lub dwóch diod Zenera połączonych szeregowo (lub jednej symetrycznie) do uzwojenia pierwotnego (patrz rysunek).
Tak więc problem został rozwiązany w przypadku zasilaczy o stosunkowo małej mocy. W przypadku urządzeń o podobnej mocy (ładowarki do akumulatorów samochodowych są bardzo proste [2-4]) takie środki są niezbędne. Tutaj możesz podłączyć równolegle z uzwojeniem pierwotnym lub wtórnym analog symetrycznego dinistora [7, ryc. 5, a] lub zapewnić ochronę przekaźnika przed trybem jałowym [3]. Szczególną uwagę należy zwrócić na dobór kondensatora balastowego w zależności od napięcia znamionowego. Jest to najwyższe napięcie między okładkami kondensatora, przy którym jest w stanie pracować niezawodnie i przez długi czas. W przypadku większości typów napięcie znamionowe prądu stałego jest regulowane. Dopuszczalne napięcie przemienne jest zawsze mniejsze od nominalnego, z wyjątkiem kondensatorów metalowo-papierowych MBGCH, K42-19, polipropylenowych K78-4 i politereftalanu etylenu K73-17 na napięcie znamionowe do 250 V włącznie, dla których te parametry są równe. Dlatego przy wyborze typu i napięcia znamionowego należy skorzystać z podręcznika dotyczącego kondensatorów elektrycznych i pamiętać, że obliczenia przeprowadza się dla wartości amplitudy napięcia przemiennego. W momencie przyłączenia (lub odłączenia) zasilania do sieci w jej obwodach zachodzi proces przejściowy, który po chwili zostaje zastąpiony stanem ustalonym. Nie wchodząc w teoretyczne podstawy procesów przejściowych, zauważamy dwa prawa przełączania: 1. Prąd w cewce indukcyjnej (urządzeniu o rezystancji indukcyjnej) nie może zmieniać się gwałtownie, inaczej prąd po przełączeniu ma taką samą wartość, jaką miał w chwili bezpośrednio poprzedzającej przełączenie. 2. Napięcie na kondensatorze nie może gwałtownie się zmieniać, inaczej napięcie po przełączeniu ma taką samą wartość jak bezpośrednio przed przełączeniem. Gdy zasilacz jest podłączony do sieci, kondensator nie jest jeszcze naładowany, a spadek napięcia na nim wynosi zero. Prąd w cewce indukcyjnej nie może pojawić się natychmiast, więc napięcie na rezystorze wynosi zero, a napięcie sieciowe jest całkowicie przyłożone do uzwojenia pierwotnego transformatora, które jest zaprojektowane na znacznie niższą wartość. Po włączeniu istnieje duże ryzyko awarii międzyzwojowej, a zaleta prostoty uzwojenia transformatora luzem znika, dlatego zyskał dużą popularność wśród radioamatorów. Szczególnie niebezpieczne jest podłączenie zasilacza do sieci, w której w danym momencie występuje napięcie o amplitudzie lub zbliżone do niego. Aktualnego znaczenia nabiera zadanie ograniczenia napięcia na uzwojeniu pierwotnym w momencie podłączenia. Rezystor ograniczający prąd nie pomaga w tej sytuacji. Zmusza to nas do szukania innego rozwiązania, które zapobiegnie możliwości przebicia międzyzwojowego w transformatorze i zabezpieczy elementy zasilacza przed kilkudziesięciokrotnym wzrostem napięcia. Ogranicznik napięcia na dwóch diodach Zenera połączonych równolegle do uzwojenia pierwotnego w układzie przeciwsobnym (patrz rysunek) również pozwala rozwiązać ten problem. Dla każdego półcyklu ogranicznik działa jako parametryczny regulator napięcia na uzwojeniu pierwotnym transformatora. W tym przypadku funkcję statecznika pełni głównie rezystor ograniczający prąd R2. Rezystor musi być przystosowany do krótkotrwałego prądu przeciążeniowego, a diody Zenera zwykle go zapewniają. Jeżeli w trybie nominalnym diody Zenera otwierają się i działają jako stabilizatory, może wystąpić różnica w amplitudach impulsów prądu wyprostowanego półfal dodatnich i ujemnych. Efekt ten tłumaczy się tym, że dodatnie półfale są stabilizowane przez jedną diodę Zenera, a ujemne przez drugą. Wiadomo, że napięcie stabilizacji dwóch kopii diod Zenera, nawet z tej samej partii, może się znacznie różnić. Generuje to dodatkową składową tętnienia przy 50 Hz, która jest trudniejsza do stłumienia za pomocą filtra antyaliasingowego niż 100 Hz. Aby zmniejszyć dodatkową składową tętnienia, która występuje z powodu różnicy napięcia stabilizującego, można zalecić zamiast szeregowego przeciwsobnego połączenia dwóch diod Zenera, włączenie jednej diody Zenera na przekątnej mostka diodowego równolegle z uzwojeniem pierwotnym. Pozwoli to zachować niezawodność zasilania. Jeśli nie ma zwiększonych wymagań dotyczących stabilności napięcia wyjściowego, możemy zalecić wybór diod Zenera o minimalnym napięciu stabilizacji o 1 ... 3 V większym niż maksymalna amplituda napięcia na uzwojeniu pierwotnym w stanie ustalonym. Stabilizator parametryczny w tym przypadku będzie działał tylko jako ogranicznik napięcia w momencie włączania i na biegu jałowym. A po osiągnięciu przez zasilacz stanu ustalonego automatycznie się wyłącza, znacznie zwiększając wydajność urządzenia. literatura
Autor: B.Sadovskov, Czelabińsk
Nowy sposób kontrolowania i manipulowania sygnałami optycznymi
05.05.2024 Klawiatura Primium Seneca
05.05.2024 Otwarto najwyższe obserwatorium astronomiczne na świecie
04.05.2024
▪ Kształt ucha wpływa na słuch ▪ Przełączniki MEMS firmy Analog Devices zamiast przekaźników ▪ Sala lekcyjna ze zmiennym oświetleniem
▪ sekcja serwisu Baterie, ładowarki. Wybór artykułów ▪ artykuł Emiliano Zapaty. Słynne aforyzmy ▪ artykuł Jak samce nart wodnych zastraszają samice i zmuszają je do krycia? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Papryka. Legendy, uprawa, metody aplikacji ▪ artykuł Zielony płomień. Doświadczenie chemiczne
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony