Zasilacze sieciowe
Główne parametry transformatora
sieciowego
" Moc (jednofazowe do 3kW)
" Znamionowe napięcie wejściowe
 (np. 230V +10% -10%)
" Częstotliwość pracy (np. 50Hz)
" Napięcie i prąd wtórny (lub przekładnia)
" Prąd biegu jałowego
" Napięcie izolacji
" Ciężar, wymiary
" Temperatura pracy
Rodzaje transformatorów sieciowych
" Rdzenie typu EI, M, 2F, 2L, UI, zwijane,
toroidalne
" Materiał rdzenia
 Blachy gorÄ…co walcowane
 Blachy zimnowalcowane
1
ZwiÄ…zek mocy z wymiarami
S[cm2]@P[W] Blacha/Rdzeń Bmax[T]
S H"1,25Å" P1 Blacha gorÄ…cowalcowana 1T
Rdzeń EI
S H"1,1Å" P1 Blacha zimnowalcowana 1.1T
Rdzeń EI
SH" P1 Blacha zimnowalcowana 1.5T
Rdzeń zwijany
SH" 0.8Å" P1 Blacha zimnowalcowana 1.6T
Rdzeń toroidalny
Transformator
[Voltów / zwój]
U
= 2Ä„ f BmaxS
z
   Orientacyjna sprawność   
transformatorów
100
90
80 U2/nU1
70
P2/P1
60
50 I10/I1
40
30
20
10
0
0 1 2 3 [VA]
10 10 10 10
 moc znamionowa
P2 U2sk I2sk
· = Å"100% = Å"100%
P1 U1sk I1sk
2
Transformatory
Model transformatora
Rezystancja uz.
Transformator
pierwotnego
idealny
Transformator
Ind. rozproszenia
rzeczywisty
uz. pierwotnego Ind. rozproszenia
uz. wtórnego
n:1 n:1
Pojemność uz.
wtórnego
Pojemność uz.
Rezystancja uz.
pierwotnego
wtórnego
Ind. Główna
Rezystancja
Pojemność
transformatora
strat rdzenia międzyuzwojeniowa
Model uproszczony transformatora
dla małych częstotliwości
Ind. rozproszenia
Transformator
Rezystancja uz.
idealny uz. wtórnego i
wtórnego i
pierwotnego
pierwotnego
n:1
Ind. Główna
transformatora
3
Model uproszczony transformatora
Ruz. pierwotnego
Rszeregowe = + Ruz.wtórnego
n2
n:1
Usk.sieci
+10%
Å„Å‚
U (t) = 2 sin(Ét)
Usk = 230V
òÅ‚
ół-10% n
Rodzaje prostowników
n:1
n:1
n:1
n:1
Prostownik jednopołówkowy
zasada działania
n:1
n:1
4
Prostownik dwuopołówkowy
n:1
n:1
n:1
n:1
Prostownik mostkowy
zasada działania
n:1
n:1
Prostowniki  obciążenie rezystancyjne
Przez  transformator
płynie prąd stały !!!
Prąd i napięcie
Uśr 2 Esk
na obciążeniu
Iśr =
R0 Uśr = Ą Esk Usk = 2
rezystancyjnym
Uśr
2 2
Usk = Esk
Iśr =
Uśr = Esk
R0
Ä„
5
Prostownik jednopołówkowy
Uwy öÅ‚
U (t) = Uwy max expëÅ‚- t
ìÅ‚ ÷Å‚
Rs
CR0
íÅ‚ Å‚Å‚
R0
Esk
C + C
ID
Q1 = Q2
bo IwyH"const
Åš;"T
T=20ms=1/f=1/50Hz
Podstawowe zależności
dla prostownika jednopołówkowego
Wyjściowe napięcie szczytowe (biegu jałowego tzn. bez obciążenia):
Uwy.max. jał. H" 2Esk -UD
Napięcie tętnień (międzyszczytowe) :
Uwy.max T Uwy.max
ëÅ‚ öÅ‚
Q
Ut H" = ìÅ‚ ÷Å‚ =
ìÅ‚
C R0 ÷Å‚ C fR0C
íÅ‚ Å‚Å‚
Prostownik dwupołówkowy
Rs
Uwy öÅ‚
U (t) = Uwy max expëÅ‚- t
ìÅ‚ ÷Å‚ Esk
CR0
íÅ‚ Å‚Å‚
R0
Esk
C + C
Rs
ID
Q1 = Q2
bo IwyH"const
Åš;"T
T=20ms=1/50Hz
6
Podstawowe zależności
dla prostownika dwupołówkowego
Wyjściowe napięcie szczytowe biegu jałowego :
Uwy.max. jał. H" 2Esk -UD Dla mostkowego:
Uwy.max H" 2Esk - 2UD
Napięcie tętnień :
IWySr T 2 IWySr
Q
Ut H" = =
C C 2 fC
Prąd szczytowy włączania
 surge current
Rs
Uwy Esk
R0
Esk
C
Rs
Ć
IDmaxmax
2Esk
ID maxmax =
RS
ID
Åš
T=20ms=1/50Hz
Główne parametry
" Dane:
 Esk=Usieci/n(przekładnia)
 RS  rezystancja szeregowa transformatora
 UD  spadek napięcia na diodzie
" Parametry do obliczenia
 Uwy.sk.; Uwy.śr.; Uwy.max.; Uwy.min.;Utętnień.;UR diody
 Id.śr.; Id.sk.; Id.max.; Iwy.śr
 Ś; T  kąt przepływu; czas przewodzenia
 kt = Utętnień/Uwy.śr.- wspólczynnik tetnień
 ·u = Uwy.Å›r/Esk  wsp. wykorzystania napiÄ™cia
7
Projektowanie prostownika  diagramy Schade go
[J. Baranowski, G. Czajkowski; Układy elektroniczne. Cz. WNT 2004]
[T. Zagajewski; Układy elektroniki przemysłowej, WKA
1978]
Projektowanie prostownika  diagramy
IDskuteczny/IDśr
n  liczba faz (1,2,3,6)
Projektowanie prostownika  diagramy
IDmax/IDśr
n  liczba faz (1,2,3,6)
8
Projektowanie prostownika  diagramy
kąt przepływu Ś i kąt  początkowy Ć
Zależności dla
ÉR0C>>1 i R0>>Rs
Gdy C rośnie
" Maleją tętnienia ~1/nfCR0 !!!!
" Maleje kąt przepływu
" Rośnie prąd szczytowy diody
" Rośnie prąd skuteczny diody i
transformatora (grzeje siÄ™)
Moc tracona w diodzie
T T
1 1
2
PD.czynna = (t)iD (t)dt + (t)RD.szer.dt =
D D
+"u +"i
T T
0 0
2
= UDID.śr + ID.sk.RD.szer.
PD.czynna = 0.7V " 1A + (3A)2 " 0.1&! =
= 0.7W + 0.9W
9
Projektowanie prostownika  diagramy
IDskuteczny/IDśr
n  liczba faz (1,2,3,6)
Porównanie zasilaczy
Jedno-wy Dwu- wy Mostkowy
C
Uwy max 1
C H" ½(..) ½(..)
dla uzyskania
Ut fR0
jednakowych tętnień
PrÄ…d maksymalny
duży mniejszy mniejszy
diody (i skuteczny)
Napięcie wsteczne
2Emax 2(..) ½(..)
diody
duża;
Zawartość
duża; duża;
harmonicznych
Wszystkie-
prÄ…du w sieci
nieparzyste nieparzyste
w tym DC ???
Projektowanie prostownikow
[Tietze, Schenk] UTet/UWysr<10%
Jednopołówkowy Mostkowy Dwupołówkowy
Napięcie biegu
UWyMax = 2Esk -UD UWyMax = 2Esk - 2UD UWyMax = 2Esk -UD
jałowego
ëÅ‚
ëÅ‚ öÅ‚ ëÅ‚ öÅ‚
NapiÄ™cie Rs Rs UWySr = UWyMaxìÅ‚1- Rs öÅ‚
÷Å‚
UWySr = UWyMaxìÅ‚1- ÷Å‚
UWySr = UWyMaxìÅ‚1- ÷Å‚
ìÅ‚ ÷Å‚
ìÅ‚ ÷Å‚ ìÅ‚ ÷Å‚ 2RL
RL 2RL íÅ‚ Å‚Å‚
Å›rednie íÅ‚ Å‚Å‚ íÅ‚ Å‚Å‚
Napięcie
= 2 2Esk
UD max = 2 2Esk UD max = 2Esk UD max
wsteczne diody
1
Åšredni prÄ…d
IDsr = IOsr
IDsr = IOsr IDsr = 1 IOsr
2
diody 2
Szczytowy prÄ…d
= UWySr 2RS RO
ID max = UWySr RS RO ID max = UWySr 2RS RO ID max
diody
IWySr ëÅ‚ öÅ‚
NapiÄ™cie RS IWySr ëÅ‚ öÅ‚
RS UTet = IWySr ëÅ‚ 4 RS öÅ‚
ìÅ‚1- ÷Å‚
ìÅ‚1- ÷Å‚
UTet = 4 ìÅ‚1- ÷Å‚
UTet = 4
ìÅ‚
fC RO ÷Å‚ 2 fC ìÅ‚ 2RO ÷Å‚ 2 fC ìÅ‚ 2RO ÷Å‚
íÅ‚ Å‚Å‚
tÄ™tnieÅ„ íÅ‚ Å‚Å‚ íÅ‚ Å‚Å‚
2
Napięcie 2 2
UWyMin = UWySr - UTet UWyMin = UWySr - UTet UWyMin = UWySr - UTet
3
3 3
minimalne
10
Prąd skuteczny impulsów prądowych
Iśr =1A
T
1A
1
2 2
Isk = (t)dt = 1A2
+"i
T
0
2A T
Iśr =1A
1
2 2
1A
Isk = (t)dt = 2A2
+"i
T
0
4A
T
1
2 2
Iśr = 1A
Isk = (t)dt = 4A2
+"i
1A
T
0
T
Zniekształcenia prądu sieci energetycznej.
Norma IEC555
U I
" Zawartość harmonicznych ( do 40 harmonicznej)
" Fluktuacje napięcia związane z regulacją
obciążeń
" Prąd włączania (?)
Zniekształcenia prądu sieci energetycznej.
Współczynnik mocy
Pczynna
Isk Obciążenie
A
W
Sieć
230V(Ä…10%) V Usk
50Hz
Pczynna îÅ‚ W Å‚Å‚ îÅ‚ W Å‚Å‚
PF = d" 1 =
Usk " Isk ïÅ‚VAśł ïÅ‚War śł
ðÅ‚ ûÅ‚ ðÅ‚ ûÅ‚
PF  Power factor  współczynnik mocy
11
Współczynnik mocy ·
·
·
·
przykład
Usk=230V;Umax=325V
325V
20ms
5A
2ms
T Przy takim prÄ…dzie ·=1
1 1 2
2
Isk = dt H" (5A) (2ms + 2ms) H" 2,2A
+"i
T 20ms
0
T
1 4ms
Pczynne = H" 320V " 5A" = 320W
+"u(t)i(t)dt 20ms
T
0
Pczynna 320W îÅ‚W Å‚Å‚îÅ‚ W Å‚Å‚
PF = H" H" 0,63
ïÅ‚VAśłïÅ‚War śł
Usk " Isk 230V " 2,2A
ðÅ‚ ûÅ‚ðÅ‚ ûÅ‚
Współczynnik szczytu i kształtu
Crest Factor  współczynnik szczytu
IMAX
CF =
IRMS Dla sinusa = 1,41= "2
IRMS
waveForm Factor  współczynnik kształtu
FF =
I Dla sinusa = 1,11=Ä„/2"2
AV
Filtry indukcyjno - pojemnościowe
Uwy
L
ID
R0
C
Skutki:
Dla L>Lkr kąt przepływu
prądu jest pełny
" Polepszenie filtracji  zmniejszenie tętnień
R0
" Znaczne Zmniejszenie zawartości
L > Lkrytyczne =
harmonicznych 3É
" Większy koszt
" Dławik musi być duży ze względu na jego
nasycanie
12
Symetryczny podwajacz napięcia
(Delona)
Esk RS
C
R0
C
Nie symetryczny podwajacz napięcia
(Villarda)
RS
Esk
C
R0
C
Emax
Emax
Emax
2Emax
Emax
Przykład
Transformator z dużym
Podwajacz napięcia
rozproszeniem jako  dławikiem , co
wygładza i stabilizuje prąd
Podwajacz napięcia !!!
13
Przykład
Transformator z dużym
Podwajacz napięcia
rozproszeniem jako  dławikiem , co
wygładza i stabilizuje prąd
Przykład
Transformator z dużym
Podwajacz napięcia
rozproszeniem jako  dławikiem , co
wygładza i stabilizuje prąd
Kuchnia mikrofalowa !!!
Powielacze napięcia
niesymetryczny i symetryczny
(sposób działanie do samodzielnego przemyślenia)
2n(n + 2)
C e"
fR0
Uwy.śr = n 2Esk -Ut
Iwy.Å›r ëÅ‚ 2 1 1 Iwy.Å›r ëÅ‚ 1 1 1
Ut H" n3 + n2 - nöÅ‚ Ut H" n3 + n2 + nöÅ‚
ìÅ‚ ÷Å‚ ìÅ‚ ÷Å‚
fC 3 2 6 fC 6 4 12
íÅ‚ Å‚Å‚ íÅ‚ Å‚Å‚
14
Bezpieczniki w aparaturze
elektronicznej
Bezpiecznik  element zabezpieczający układ elektroniczny
(elektryczny) przed uszkodzeniem spowodowanym
przepływem długotrwałego prądu o określonej wartości.
Bezpieczniki
Bezpieczniki topikowe
Bezpieczniki pólprzewodnikowe
stosowane w aparaturze
samochodowe stosowane w aparaturze
elektronicznej
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 IN  minimalna wartość prądu powodująca
zadziałanie bezpiecznika (przerwanie obwodu)
Charakterystyka 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
15
Podsumowanie
" Transformator (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 IEC555
" Zasilacze z filtrem indukcyjno-pojemnościowym
" Powielacze napięcia (schematy, zasada
działania)
Pytania kontrolne
" Schematy oraz zasada działania prostownika
jedno-/dwupołówkowym/Gretza z filtrem
pojemnościowym.
" Przebiegi napięć i prądów w prostownikach
jw.
" Co to jest współczynnik mocy ?
" Co to jest napięcie tętnień i od czego zależy ?
" Uproszczony schemat zastępczy
transformatora.
16