Pełny numer elektro.info 7-8/2017 tylko dla Ciebie [PDF]

wystarczy założyć konto w portalu elektro.info.pl

Zasilanie systemów automatyki - wprowadzenie

Introduction for power supply of automation systems
Przykład zasilacza dla układów smart grid [6]
Przykład zasilacza dla układów smart grid [6]
Fot. archiwum EI

Źródłem energii dla układów elektronicznych jest najczęściej jedno- lub trójfazowa sieć energetyczna napięcia przemiennego o napięciu fazowym 230 V i częstotliwości 50 Hz. Ponieważ jednak bardzo często układy te muszą być zasilane napięciem stałym, niezbędne jest stosowanie odpowiednich przekształtników energii elektrycznej. Przekształtniki zamieniające energię prądu przemiennego na energię prądu stałego (AC/DC) nazywa się przekształtnikami energoelektronicznymi lub potocznie prostownikami [1, 2].

W artykule:

• Prostowanie jednopołówkowe
• Prostownik dwupołówkowy
• Zasilanie układów automatyki

Należy zauważyć, że z ekonomicznego punktu widzenia przekształtniki powinna cechować wysoka sprawność energetyczna, tj. stosunek czynnej mocy wyjściowej do czynnej mocy wejściowej powinien być bliski jedności. Moc wejściowa przekształtnika (pobierana z sieci) można przedstawić jako sumę mocy strat w kluczach półprzewodnikowych należących do samego przekształtnika i mocy wyjściowej (dostarczanej do odbiornika). Dążenie do wysokiej sprawności prostownika diodowego można zrealizować wyłącznie przez zapewnienie niskiej mocy strat w diodach. Stąd płynie wymaganie niskiego spadku napięcia w stanie przewodzenia oraz niskiej rezystancji dynamicznej, jako że wartość prądu jest zawsze narzucona przez obwód zewnętrzny [1, 3]. W zależności od konstrukcji wyróżnia się dwa podstawowe typy prostowników: jednopołówkowe i dwupołówkowe.

Czytaj też: Symulacyjne metody analizy funkcjonowania układów automatyki elektroenergetycznej >>

Prostowanie jednopołówkowe

Prostownik jednopołówkowy składa się z pojedynczej diody prostowniczej. Układ prostownika jednopołówkowego jest stosowany tylko przy małych obciążeniach i w wypadku, gdy nie mają znaczenia duże tętnienia napięcia wyjściowego [1].

W przypadku prostownika jednopołówkowego prąd w obwodzie prostownika płynie tylko dla dodatniej połówki napięcia sinusoidalnego. Można zatem napisać, że przebieg napięcia na wyjściu (przy obciążeniu rezystancyjnym) jest dany wzorem [4]:

 (1)

 

Wartość średnia tego napięcia wynosi:

 (2)


Wartość średnia prądu w obciążeniu wynosi odpowiednio [4]:

 (3)


Miarą zbliżenia przebiegu wyjściowego prostownika do wartości stałej jest współczynnik tętnień kt. Jest on określany jako stosunek [4]:

 

W celu zmniejszenia składowej zmiennej w większości układów rzeczywistych stosuje się filtrowanie napięcia wyjściowego poprzez dołączenie kondensatora równolegle do obciążenia (rys. 1.).

Układ z prostownikiem jednopołówkowym oraz przebiegi napięć i prądów [5]
Rys. 1. Układ z prostownikiem jednopołówkowym oraz przebiegi napięć i prądów [5]

Kondensator ładuje się przez diodę do napięcia równego amplitudzie Um napięcia przemiennego, po czym rozładowuje się przez obciążenie, aż do chwili, gdy dioda zacznie znowu przewodzić, tj. gdy napięcie na jej anodzie osiągnie wartość większą niż na katodzie, czyli także na kondensatorze. Składowa zmienna napięcia wyjściowego, charakteryzowana międzyszczytowym napięciem tętnień Utpp jest tym mniejsza, im większa jest stała czasowa obwodu τ = RLC. Zwiększenie stałej czasowej obwodu prowadzi zarazem do wzrostu składowej stałej napięcia wyjściowego. W granicznym przypadku przy τ = RLC → ∞, Uwy → Um, Utpp → 0.

Prostownik dwupołówkowy

Prostownik dwupołówkowy mostkowy to tak zwany mostek Graetza (rys. 2.). Dzięki temu, że energia źródła jest pobierana przez cały okres, napięcie wyjściowe charakteryzuje się w przybliżeniu dwukrotnie mniejszymi tętnieniami niż w układzie z prostownikiem jednopołówkowym. Ze względu na to, że prąd płynie zawsze przez dwie diody połączone szeregowo, napięcie na kondensatorze filtrującym jest pomniejszone o podwójny spadek napięcia przewodzenia diody, co jest mniej korzystne niż w przypadku prostownika jednopołówkowego [1]. Jest to jednak najczęściej stosowany typ prostownika.

Układ z mostkiem Graetza oraz przebiegi napięcia i prądu [5]
Rys. 2. Układ z mostkiem Graetza oraz przebiegi napięcia i prądu [5]

Czasami stosuje się prostownik dwupołówkowy podłączony do transformatora z dzielonym uzwojeniem wtórnym (tzw. transformator z odczepem). Środkowy odczep uzwojenia wtórnego transformatora jest podłączony do masy układu. Dzięki wykorzystaniu tylko dwóch diod uzyskuje się mniejszy spadek napięcia niż w przypadku tradycyjnego prostownika dwupołówkowego. Moc oddawana przez każde z uzwojeń wtórnych transformatora może być dwa razy mniejsza niż dla układu mostkowego, lecz jest to okupione dwukrotnym zwiększeniem rezystancji wewnętrznej transformatora, a co za tym idzie większymi stratami napięcia na transformatorze. W związku z tym układ taki stosuje się tylko przy małych napięciach wyjściowych, dla których spadek napięcia na diodzie prostowniczej (ok. 0,7 V) jest wartością znaczną [1].

Kondensator filtrujący, umieszczony na wyjściu układu prostownika dwupołówkowego wpływa na wielkość tętnień napięcia wyjściowego Utpp, zgodnie z przybliżoną zależnością [1]:

(4)


gdzie:

Iwy – prąd wyjściowy,
C – pojemność kondensatora filtrującego,
f – częstotliwość napięcia wejściowego.

Z zależności (4) wynika, że im większa pojemność kondensatora, tym tętnienia mniejsze. Po przekształceniu wzoru otrzymujemy zależność na wartość pojemności kondensatora filtrującego przy zakładanych wartościach tętnień i prądu wyjściowego [1]:

(5)


Z zależności (5) wynika, że im większy prąd wyjściowy, tym większa powinna być pojemność kondensatora. Dla przykładu, jeśli założymy, że napięcie tętnień ma wynosić 0,5 V przy prądzie wyjściowym równym 1,5 A, to obliczona wartość pojemności kondensatora filtrującego wyniesie C = 30 000 μF, co jest bardzo dużą wartością. W praktyce stosuje się o wiele mniejsze pojemności, godząc się z większymi tętnieniami [1].

Chcesz być na bieżąco? Czytaj nasz newsletter!

[prostowniki, zasilanie układów automatyki, automatyka, układy automatyki, przekształtniki]

Artykuł pochodzi z: miesięcznika elektro.info 3/2019

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


Weź udział w konkursie, zdobywaj wiedzę i atrakcyjne nagrody! »

Liga specjalistów - konkurs

Jesteś profesjonalistą z branży elektrycznej lub teletechnicznej?
Jesteś uczniem lub studentem kierunku technicznego?
czytam dalej »

 


Kompleksowe inspekcje termowizyjne - gdzie szukać pomocy? »

Termowizja inspekcja

Przez ostatnie stulecie zbudowano wiele urządzeń pomiarowych w zakresie podczerwieni, ale największe możliwości i popularność zyskały rozwiązania... czytam dalej »

 


Jaki silnik elektryczny wybrać? »

silnik elektryczny

W działaniu wielu maszyn i urządzeń technicznych wymagany jest ruch postępowy lub postępowo-zwrotny. Zazwyczaj ruch ten wytwarzają (...) czytam więcej »

 


Łączniki elektroinstalacyjne - rodzaje i sposób działania »?

Słupy oswietlenia zewnętrznego - na co zwrócić uwagę przy wyborze? »

Ranki łączniki gniazdka Szynoprzewody - małe i średnie instalacje
W każdej standardowej instalacji elektrycznej w budynku występują gniazda wtyczkowe oraz łączniki. Ich budowa oraz sposób zamocowania zależą od miejsca zainstalowania oraz metody wykonania (...) czytam więcej » Wymiana opraw oświetlenia ulicznego ze źródłami LED przynosi przede wszystkim poprawę efektywności energetycznej oświetlenia ulicznego. Oświetlenie LED posiada również (...) czytam dalej »

 


Przyrządy kontrolne i pomiarowe - zobacz niezawodne rozwiązania»

narzedzia pomiarowe dla elektryka Miernik napięcia, ciągłości i kolejności faz są zaprojekotwane do testowania napięcia, fazy, polaryzacji, kolejności faz i półprzewodników. Cyfrowy multimetr oraz cyfrowy miernik cęgowy oferują idealne rozwiązania dla wszystkich wymagań i możliwych zastosowań. Mierniki wykorzystują standardowe (...) czytam dalej »


Automatyka przemysłowa i sterowanie - na jakie produkty zwrócić uwagę »

Wiele nowych produktów od najlepszych w branży marek »

automatyka przemysłowa elektronika
Jak sztuczna inteligencja wspomoże pracę elektrowni i fabryk? Aż 63 proc. respondentów twierdzi, że sztuczna inteligencja pomoże zwalczyć (...) czytam więcej » Poznaj pierwszy w branży przewodnik elektroniczny po złączach. Internetowe narzędzie referencyjne ułatwiające dobór złączy. (...) chcę zobaczyć »

 


Odpowiednie oświetlenie - prawidłowy dobór oświetlenia w projekcie »

projekt oświetlenia Są takie miejsca w domu, o których nie myśli się w pierwszej kolejności. Zostawia się je na później, dopiero wtedy, gdy zadba się o ważniejsze pomieszczenia. Tak jest często (...) czytam dalej »

 


Dobór ograniczników przepięć typu 1 »

Energetyka wiatrowa w Polsce wady i zalety?

ograniczniki konwersja energii elektryczne
Kombinowane ograniczniki przepięć jako urządzenia do ograniczania przepięć mają za zadanie zmniejszenie do bezpiecznych poziomów napięcia w instalacji elektrycznej oraz na wejściu zasilanych urządzeń: podczas operacji łączeniowych ń (...) czytam więcej » Udział odnawialnych źródeł energii w Polsce stanowi około 14% całkowitej produkcji energii elektrycznej, z czego energetyka wiatrowa stanowi obecnie ponad... czytam dalej »

Szafy energetyczne, sterowniczne, rozdzielcze - dlaczego nie wiesz co wybrać? »

szafy rozdzielcze i sterownicze Zgrupowanie urządzeń elektroenergetycznych wraz z szynami zbiorczymi, połączeniami elektrycznymi, elementami izolacyjnymi i osłonami, służący do rozdziału energii elektrycznej i łączenia oraz ... czytam dalej »


Bezprzewodowa automatyka domowa - i możesz sterować wszystkim w domu »

Intuicyjne oprogramowanie do projektowania listew ze złączkami !

Automatyka domowa - sterowaniem ze smatfona Projektowanie listew - oprogramowanie
Nowoczesny smartdom powinien być gotów na każde życzenie. Dlatego rozwiązania bezprzewodowej automatyki domowej dają Ci zdalną kontrolę nad funkcjami Twojego domu - oświetleniem, roletami, ogrzewaniem ... czytam więcej » Intuicyjne oprogramowanie do projektowania listew ze złączkami oraz profesjonalnego opisywania oznaczników do złączek szynowych, przewodów, kabli, urządzeń i instalacji. Oprogramowanie dostępne jest bezpłatnie na stronie www ... chcę poznać »

Jaką zastosować ochronę urządzeń elektrycznych i elektronicznych przed przepięciami »

ochrona przed przepięciami Każdy ogranicznik przepięć ma pewną określoną zdolność do przenoszenia przez siebie pewnej energii udaru. Jeśli po zadziałaniu ... czytam dalej »


Złącza silnoprądowe - czy silikon sobie poradzi?

Złącza silnopradowe Czy możemy zastosować elastyczne przewody silikonowe i czy są one odporne na uszkodzenie i wysokie temperatury? Przykładowo dla przekroju kabla 240 mm2 ... chcę obejrzeć »


Może Cię to zainteresuje ▼

Wyświetlacz cyfrowy - jaki wybrać?

Pobierz darmowy ebook i usprawnij instalacje przewodów »

wyświetlacze cyfrowe kable i przewody - przewodnik
Współpracujący z dowolnym nadajnikiem sygnału w standardzie 4-20 mA. Urządzenia nie wymagające dodatkowego zasilania. Do obszaru zastosowań ... czytam więcej » Poznaj najskuteczniejsze sposoby oznaczania kabli i komponentów wykorzystywanych w branżach elektrycznych i telekomunikacyjnych... czytam dalej »


Odczyty cyfrowe - przyrządy przeznaczone do wyświetlania położenia »

czytniki cyfrowe Współpracują z przetwornikami przemieszczeń liniowych (liniały) i kątowych (enkodery). Wykonywane są w różnych wersjach dostosowanych do (...) czytam dalej »


1-fazowe liczniki energii elektrycznej - widziałeś to?!

Inteligentny system dystrybucji mocy »

Liczniki energii jakie wybrać szafy sterownicze
Wymagania stawiane licznikom energii elektrycznej zawarte są w normach oraz przepisach (...) czytam dalej » Uniwersalne zastosowanie, w pojedynczych szafach sterowniczych, jak też w kompletnych systemach... czytam dalej »

Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »
9/2019

AKTUALNY NUMER:

elektro.info 9/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Metody badania funkcji zabezpieczeń nadprądowych przekaźników elektroenergetycznych
  • - Fotowoltaika szansą rozwoju dla komunikacji miejskiej
Zobacz szczegóły

Zmiany w programie Mój Prąd

Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Morskiej poinformował, że został skorygowany wzór wniosku o dofinansowanie w ramach programu Mój Prąd. Wprowadzona zmiana umożliwia...

Przekaźnik instalacyjny o wysokiej odporności na prąd udarowy

RPI-1ZI-U24A firmy Relpol, to nowy przekaźnik instalacyjny, który wytrzymuje prąd załączania 120 A w czasie 20 ms. Przekaźnik ten przeznaczony jest do załączania obwodów o wysokim...
COMEX S.A. COMEX S.A.
O firmie COMEX S.A. od początku swojej działalności, tj. od 1987 zajmuje się kompleksową obsługą klientów w zakresie zasilania...

Ciekawe strony

Elektryk na Fixly.pl

EPS System - agregaty prądotwórcze

Producent oświetlenia

Ciekawa Architektura

Instalacje

Literatura fachowa

Rekuperacja

Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa, w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl