PORADNIK

ELEKTRONIKA

r

Radioelektronik Audio-HiFi-Vide 10/2003

16

D£AWIKI I FILTRY

PRZECIWZAK£ÓCENIOWE

(2)

D³awiki skompensowane

pr¹dowo

D³awiki skompensowane pr¹dowo s¹ u¿y-

wane do t³umienia zak³óceñ asymetrycz-

nych w sieciach i urz¹dzeniach elektro-

nicznych. Sk³adaj¹ siê z dwóch identycz-

nych uzwojeñ w³¹czanych w oba prze-

wody zasilaj¹ce lub wyjœciowe w taki spo-

sób, aby pr¹dy p³yn¹ce przez uzwojenia

d³awika powodowa³y kompensowanie

strumienia magnetycznego w jego rdzeniu.

D³awik taki bardzo efektywnie t³umi tzw.

wspólne napiêcia zak³óceñ w szerokim

paœmie zakresu czêstotliwoœci radiowych.

Mo¿liwe jest dziêki temu ograniczenie za-

k³óceñ wprowadzanych do sieci zasilaj¹-

cej na poziomie ustalonym przez odpowie-

dnie normy. Efekt ten jest szczególnie

skuteczny dla du¿ych pr¹dów, dziêki temu

te d³awiki mog¹ byæ stosowane do t³u-

mienia asymetrycznych zak³óceñ w urz¹-

dzeniach elektrycznych. D³awiki skom-

pensowane znajduj¹ zastosowanie prak-

tycznie we wszystkich filtrach zasilaczy,

przetwornic oraz urz¹dzeñ wytwarzaj¹-

cych szerokie widmo pr¹dów zaburzaj¹-

cych, pr¹d nominalny d³awików zawiera

siê w granicach 0,5

÷

6 A. Wygl¹d d³awi-

ków skompensowanych pr¹dowo w wyko-

naniu firmy Alker z Gliwic przedstawiono

na rys. 3. Na rdzenie d³awików skom-

pensowanych pr¹dowo s¹ u¿ywane ma-

teria³y ferrytowe o du¿ej przenikalnoœci

magnetycznej pocz¹tkowej

(

µ

i

= 4000

÷

10000). Indukcyjnoœci d³awi-

ków skompensowanych zawieraj¹ siê

w granicach 1,5

÷

20 mH.

D³awiki z rozdzielonymi uzwojeniami cha-

rakteryzuj¹ siê lepsz¹ izolacj¹ uzwojeñ, ale

silniejszym polem rozproszenia ni¿ d³awi-

ki z uzwojeniami nawiniêtymi bifilarnie,

których pole rozproszenia jest minimal-

ne. S¹ nawijanie na korpusach do rdzeni

EE, U i toroidalnych, nawijanie w dwóch

sekcjach minimalizuje pojemnoœæ miêdzy

uzwojeniami, a pe³na symetria uzwojeñ

daje idealn¹ kompensacjê strumienia ma-

gnetycznego co zapewnia skutecznoϾ

filtracji w ca³ym zakresie obci¹¿enia. D³a-

wiki na rdzeniach toroidalnych (firmy Fe-

ryster) s¹ przedstawione na rys.4.

Rys. 3. D³awiki skompensowane firmy Alker

Rys. 4. D³awiki skompensowane firmy Feryster

Rys. 5. D³awiki

do zasilaczy

impulsowych

D³awiki filtrów wyjœciowych

zasilaczy i przetwornic

impulsowych

W obwodach wyjœciowych zasilaczy i prze-

twornic impulsowych stosowane s¹ d³a-

wiki, które kszta³tuj¹ przebieg pr¹du, wyg³a-

dzaj¹ go i umo¿liwiaj¹ uzyskanie z ci¹gu

wyprostowanych impulsów prostok¹tnych

napiêcia sta³ego o niewielkim poziomie

têtnieñ. D³awiki dla tych zastosowañ musz¹

mieæ zdolnoœæ chwilowego gromadzenia

du¿ych energii, przewodziæ du¿e pr¹dy

œrednie i szczytowe oraz pracowaæ w za-

kresie liniowym (tzn. nie mog¹ ulegaæ na-

syceniu). Parametry i w³aœciwoœci zasilaczy

w znacznej mierze zale¿¹ od prawid³o-

wego wykonania takiego d³awika.

Oprócz d³awików w obwodach wyjœcio-

wych, stosowane s¹ w innych miejscach

uk³adów d³awiki, których zadaniem jest

tylko dodatkowa filtracja. S¹ one z regu³y

mniejsze i najczêœciej wykonywane na

rdzeniach walcowych (otwarty obwód ma-

gnetyczny).

Szeroki asortyment d³awików szpulkowych

do wyg³adzania wyprostowanego pr¹du

zmiennego, t³umienia napiêæ zak³ócaj¹-

cych i magazynowania energii (w wykona-

niu firmy Feryster) przedstawiono na rys.5.

S¹ one u¿ywane g³ównie w technice oœwie-

tleniowej, w zasilaczach impulsowych

(SMPS) i do konstrukcji filtrów t³umi¹cych

interferencje o czêstotliwoœciach radio-

wych.

Filtr aktywny eliminuj¹cy

zak³ócenia w sieciach

elektrycznych

Autorem ciekawego rozwi¹zania filtru elimi-

nuj¹cego zak³ócenia w sieciach elektrycz-

nych jest firma Kopol z Poznania. Filtry

realizuj¹ to, o co zabiegaj¹ wszyscy do-

stawcy energii elektrycznej. Niezale¿nie

od stopnia nieliniowego obci¹¿enia sieci,

efektywny pr¹d pobierany ma przebieg si-

nusoidalny (rys.6).

Rodzina filtrów MARS skutecznie eliminu-

je zak³ócenia od wy¿szych harmonicznych

w sieci energetycznej, kompensuje moc

biern¹, redukuj¹c sk³adow¹ biern¹ i popra-

wia wspó³czynnik mocy (cos

φ

). Ponadto

poprawia kompatybilnoϾ elektromagne-

tyczn¹ z zewnêtrzn¹ sieci¹ energetyczn¹.

Dzia³anie filtru polega na ci¹g³ych pomia-

rach przebiegu pr¹du, który mierzony jest

co 020

µ

s, tak aby w³aœciwie skompenso-

waæ wszystkie harmoniczne. Zastosowano

cyfrowy procesor sygna³owy (DSP). Unikal-

na metoda sterowania prac¹ filtru DHC

(Direct Harmonics Control) zapewnia in-

dywidualn¹, dok³adn¹ kompensacjê ka¿dej

harmonicznej. Funkcjonowanie filtru jest

niezale¿ne od jakoœci i impedancji sieci

energetycznej. Dwa równolegle pracuj¹-

ce uk³ady IGBT, taktowane wspólnym ze-

garem gwarantuj¹ minimalny wp³yw za-

k³óceñ sieciowych. Przy³¹czenie filtru do

sieci jest bardzo proste. W zale¿noœci od

parametrów sieci nale¿y dobraæ z typo-

szeregu odpowiedni, pod wzglêdem na-

piêcia i mocy, model filtru MARS. Filtry

Radioelektronik Audio-HiFi-Video 10/2003

17

MARS mog¹ byæ pod³¹czone do sieci niskiego napiêcia przez d³a-

wiki, a do sieci œredniego napiêcia przez transformatory sieciowe.

Filtry s¹ przewidziane do pracy w zakresie pr¹dów od 2

.

175 A

do 2

.

660 A, przy mocach pozornych w zakresie 240

÷

1320 kVA.

n

Cezary Rudnicki

•

Skutecznie eliminuje zak³ócenia

od wy¿szych harmonicznych

w sieci energetycznej

•

Kompensuje moc biern¹

redukuj¹c sk³adow¹ biern¹

i poprawiaj¹c wspó³czynnik cos

φ

•

Poprawia kompatybilnoϾ

elektromagnetyczn¹

a zewnêtrzn¹ sieci¹

energetyvzn¹

•

Poprawia jakoϾ zasilania

odbiorników w zak³adowej

sieci elektrycznej

Rys. 6. Dzia³anie filtrów serii MARS

SIEÆ

PRZY£¥CZE

SIECIOWE

OBCI¥¯ENIE

EKRANY Z NANORUREK

Motorola pracuje nad wyœwietlaczami z wêglowymi nanorurkami, wyœwie-

tlacze maj¹ wykorzystywaæ zjawisko emisji polowej. Nanorurki to cylindrycz-

ne struktury zbudowane z pojedynczych moleku³ wêgla. Mo¿liwoœci ich

wykorzystania s¹ ogromne. Wed³ug Motoroli, nanorurki mog¹ znaleŸæ za-

stosowanie przy budowie du¿ych ekranów telewizyjnych. Firma opraco-

wa³a technologiê NED (nano emissive display _ wyœwietlacz nanoemi-

syjny). Pozwala ona uzyskiwaæ obraz dziêki nanorurkom u³o¿onym pio-

nowo na warstwie pod³o¿a. Gruboœæ warstwy nanorurek to 3

÷

5 nm. Nad

podobnymi rozwi¹zaniami pracuj¹ te¿ inni producenci _ m.in. Sony

i Samsung. Ale to Motoroli uda³o siê uzyskaæ nanorurki w niskich tempe-

raturach _ co ma kluczowe znaczenie przy produkcji ekranów. Jako

pod³o¿e wykorzystywane s¹ bowiem materia³y wra¿liwe na temperaturê,

np. szk³o. Co wiêcej, naukowcy Motoroli opracowali metodê pozwalaj¹-

c¹ na precyzyjn¹ kontrolê u³o¿enia nanorurek (w technologii NED s¹ one

ustawione pionowo). Technologi¹ t¹ ju¿ teraz zainteresowali siê producen-

ci z Europy i Azji. Wykorzystuj¹c technologiê NED mo¿na bêdzie produ-

kowaæ du¿e, minimum 50-calowe ekrany o gruboœci 1 cala. Nanorurki mo-

g¹ pracowaæ przy znacznie ni¿szym napiêciu, s¹ te¿ znacznie tañsze od

rozwi¹zañ stosowanych w wyœwietlaczach plazmowych i ekranach LCD.

Ponadto jakoœæ obrazu uzyskiwanego na ekranach NED ma byæ wy¿sza.

In¿ynierowie Motoroli przypuszczaj¹, ¿e 50-calowy telewizor NED nie bê-

dzie dro¿szy ni¿ sprzedawane obecnie 32-calowe telewizory kineskopo-

we. Nie bêdzie jednak rewolucji _ zanim pojawi¹ siê pierwsze produkty

tego typu, minie od 5 do 10 lat. Do tego czasu pozycja ekranów plazmo-

wych bêdzie niezagro¿ona, chyba ¿e ze strony dynamicznie rozwijaj¹cych

siê rozwi¹zañ LCD.

(fd)