Tantárgy: TELJESÍTMÉNYELEKTRONIKA Tanár: Dr. Burány Nándor Tanársegéd: Mr. Divéki Szabolcs 3. FEJEZET



Hasonló dokumentumok
3 Tápegységek. 3.1 Lineáris tápegységek Felépítés

5 Egyéb alkalmazások. 5.1 Akkumulátorok töltése és kivizsgálása Akkumulátor típusok

Szójegyzék/műszaki lexikon

Colin Hargis Elektromágneses összeférhetõség - útmutató erõsáramú mérnökök részére

Kapcsolóüzemű tápegységek és visszahatásaik a hálózatra

Paraméter csoport. Alapbeállítások

A stabil üzemű berendezések tápfeszültségét a hálózati feszültségből a hálózati tápegység állítja elő (1.ábra).

UPS Műszaki Adatlap S-5300X kva

Eaton 5E 500/650/850/1100/1500/2000

ZP 120LCD UPS. Minőségi Energiaforrás. on-line IPARI ALKALMAZÁSOK ELECTRO-MEDICAL BERENDEZÉSEK BIZTONSÁGI BERENDEZÉSEK

DT13xx Gyújtószikramentes NAMUR / kontaktus leválasztók

Miskolci Egyetem Gépészmérnöki és Informatikai Kar Elektrotechnikai-Elektronikai Intézeti Tanszék

MELLÉKLETEK. ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK ÉRETTSÉGI VIZSGA ÍRÁSBELI TÉTEL Középszint

Fázisjavítás. Budapesti Műszaki és. Villamos Energetika Tanszék

DT1100 xx xx. Galvanikus leválasztó / tápegység. Kezelési útmutató

DIGITÁLIS ADATTÁRAK (MEMÓRIÁK)

Szakmai ajánlás. az egységes villamos energia feszültség minőség monitoring rendszer kialakítására

= szinkronozó nyomatékkal egyenlő.

M-LINE 80.2 M-LINE M-LINE Kezelési utasítás..autoradiokeret.

Jármőipari EMC mérések

S8VK-G (15/30/60/120/240/480 W-os típusok)

E - F. frekvenciaváltó gépkönyv. Érvényes: júliustól

1. A Nap, mint energiaforrás:

HÁROMPONT-KAPCSOLÁSÚ OSZCILLÁTOROK

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK ÉRETTSÉGI VIZSGA I. RÉSZLETES KÖVETELMÉNYEK

Elektronika I. Dr. Istók Róbert. II. előadás

A rendszerbe foglalt reléprogram, 1954 óta. Szilárdtest relék optocsatolóval, bekapcsolás a feszültség nullátmeneténél vagy nem szinkronizált módon

Miskolci Egyetem. Gépészmérnöki és Informatikai Kar. Elektrotechnikai-Elektronikai Intézeti Tanszék. Villamosmérnöki szak

Az Energia Biztonsága. Sirius series. UPS kva egy / egy és három / egy fázis kva és kva három / három fázis.

LIBRA PRO. On-line UPS kva három / három fázis

Derékszögű karakterisztikájú kapcsolóüzemű

A különbözõ módszerek hatásossága és jellemzõ tulajdonságai

2.9C LCR híd mérőműszer kit dr. Le Hung

SIRIUS SOROZAT. On-line UPS kva egy/egy fázisú és három/egy fázisú kva és kva három/három fázisú

TUDOMÁNYOS DIÁKKÖRI DOLGOZAT

NO (záróérintkező) nyitott érintkezők táv. 3 mm NYÁK-ba építhető. Csatlakozók nézetei

Flatpack áramellátó rendszer család. Flatpack MPSU rendszer

Gerhátné Udvary Eszter

Öntözőszivattyúk szabályozása frekvenciaváltóval

TÁJÉKOZTATÓ A HARMONIKUS ZAVAROKRÓL

8.1 Az UPS bekapcsolása A bekapcsolás sorrendje Akkumulátorról indítás... 18

Versenyző kódja: 31 27/2012. (VIII. 27.) NGM rendelet MAGYAR KERESKEDELMI ÉS IPARKAMARA. Országos Szakmai Tanulmányi Verseny.

Számítógépek. 2.a) Ismertesse a kombinációs hálózatok alapelemeit és a funkcionálisan teljes rendszer

ANALÓG ÉS DIGITÁLIS TECHNIKA I

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Egyenáramú biztonsági egység S8TS tápegységekhez

VHR-23 Regisztráló műszer Felhasználói leírás

Az oszcillátor olyan áramkör, amely periodikus (az analóg elektronikában általában szinuszos) jelet állít elő.

Elektronikai műszerész Elektronikai műszerész

Külvilági kapcsolat. UPS séma ábra, kétsoros LCD DISPLAY, 8db nyomógomb. A B C D E F G H

Programozható logikai vezérlõk

DC TÁPEGYSÉG AX-3003L-3 AX-3005L-3. Használati utasítás

Elektronika II Feladatlapok jegyzet

Tantárgy: TELJESÍTMÉNYELEKTRONIKA Tanár: Dr. Burány Nándor

Rendszertan. Visszacsatolás és típusai, PID

Az elektroncsövek, alap, erősítő kapcsolása. - A földelt katódú erősítő. Bozó Balázs

Következõ: Lineáris rendszerek jellemzõi és vizsgálatuk. Jelfeldolgozás. Lineáris rendszerek jellemzõi és vizsgálatuk

Abszolút forgójeladók Kimenetek

Aszinkrongépek működése, felépítése Készítette: Runyai Gábor 2006

Teljesítményelektronika

Egyszerû és hatékony megoldások

Kapacitív áramokkal működtetett relés áramkörök S: B7:S21.3S2.$

TRIMx-EP DIGITÁLIS SZINKRON KAPCSOLÁS TRANSZFORMÁTOROK. Alkalmazási terület

Váltakozó áram. A váltakozó áram előállítása

Billenőkörök. Billenő körök

SN-350-USB SN-700-USB SN-1000

A G320 SERVOMOTOR MEGHAJTÓ ÜZEMBE HELYEZÉSE (2002. március 29.)

Jármû-elektronika ELEKTRONIKAI-INFORMATIKAI SZAKFOLYÓIRAT november. 890 Ft. XII. évfolyam 7. szám

Digitális kártyák vizsgálata TESTOMAT-C" mérőautomatán

(1) Sztereóerõsítõ. Kezelési útmutató XM-ZR Sony Corporation Printed in Czech Republic (EU)

Hobbi Elektronika. Bevezetés az elektronikába: FET tranzisztoros kapcsolások

4 csatornás, D-osztályú erősítő

Üzemeltetési utasítás

Atlas Copco. Hûtveszárítók. FX Hz

Beép. szélesség. Rendelési kód 2 TE TNC TNS TT TNC TNS TT TNC TNS TT 6 TE 8 TE 8 TE

1 Rendszer alapok. 1.1 Alapfogalmak

i TE a bemenetére kapcsolt jelforrást és egyéb fogyasztókat (F) táplál. Az egyes eszközök

Új módszerek egyfázisú aszinkron motorok jelfeldolgozó kontrolleres vezérléséhez

Szünetmentes áramellátás lendkerekes energiatárolással

Billenőkörök. Mindezeket összefoglalva a bistabil multivibrátor az alábbi igazságtáblázattal jellemezhető: nem megen

Mielıtt használná termékünket Az eltérı környezeti körülmény elektromos áramütést, tüzet, hibás mőködést vagy. okozhat.

MÛSZERKÖNYV KDD MIKROPROCESSZOROS DIGITÁLIS MÉRÕ ÉS MONITOR MÛSZER

I M P U L Z U S T E C H N I K A

PCS100 UPS-I Ipari felhasználási célú UPS

MŰVELETI ERŐSÍTŐS KAPCSOLÁSOK MÉRÉSE (DR. Kovács Ernő jegyzete alapján)

11. Orthogonal Frequency Division Multiplexing ( OFDM)

DT920 Fordulatszámmérő

4. mérés Jelek és jelvezetékek vizsgálata

Többet látni. Többet nyújtani. testo 880 hõkamera

Kezelési útmutató. Eaton ENV1000L/H, Eaton ENV1400H, Eaton ENV2000H.

Elektrotechnika "A" tételek

Harmonikus zavarok, mint a villamosítás ellensége

Irányításelmélet és technika I.

BIZTONSÁGTECHNIKAI ÚTMUTATÓ A BETÖRÉSES LOPÁS-RABLÁSBIZTOSÍTÁSI KOCKÁZATOK KEZELÉSÉRE. B Fejezet. Kapacitív mezőváltozás érzékelők követelmények

ElMe 6. labor. Helyettesítő karakterisztikák: Valódi karakterisztika 1 pontosabb számításoknál 2 közelítő számításoknál 3 ideális esetben

V. FEJEZET MÓDOSÍTOTT MŰSZAKI LEÍRÁS

MELLÉKLETEK. a következőhöz: a Bizottság.../.../EU felhatalmazáson alapuló rendelete

wlsn* Kétirányú vezeték nélküli hálózat A megbízható védelem leggyorsabb módja

HÍRADÁSTECHNIKAI IPARI KUTATÓ INTÉZET

Bánsághi Anna 1 of 67

Átírás:

Tantárgy: TELJESÍTMÉNYELEKTRONIKA Tanár: Dr. Burány Nándor Tanársegéd: Mr. Divéki Szabolcs 5. félév Óraszám: 2+2 1 3. FEJEZET TÁPEGYSÉGEK A tápegységek építése, üzemeltetése és karbantartása a teljesítményelektronika egyik fõ alkalmazási területe. Szerep: analóg és digitális berendezések táplálása. Témakörök: o Lineáris tápegységek o Kapcsolóüzemû tápegységek o Szünetmentes tápegységek 2 1

3.a TÁPEGYSÉGEK ELVI FELÉPÍTÉS Elsõdleges tápforrás fajtái: váltóáramú hálózat, akkumulátor, szárazelem, napelem, szélgenerátor stb. Másodlagos tápforrás szerepe: szabályzás, elválasztás, védelmek... Típusok: lineáris, kapcsolóüzemû, kombinált. 3 3.1. LINEÁRIS TÁPEGYSÉGEK BEVEZETÕ Szerep: az elektronikai berendezések ellátása szabályzott (stabil) egyenfeszültséggel (egy vagy több). A szabályzás módja disszipatív jellegû: a felesleges teljesítményt hõvé alakítjuk. 4 2

3.1.1.a LINEÁRIS TÁPEGYSÉGEK - FELÉPÍTÉS Rendszerint transzformátor van a bemeneten: szigetelés és feszültségcsökkentés miatt. Egyenirányítás. Szabályzás. Egyenáramú primáris tápnál nem alkalmazhatunk transzformátort. 5 3.1.1.b LINEÁRIS TÁPEGYSÉGEK - ELEMZÉS Az egyenirányítóból hullámzó egyenfeszültséget kapunk. A feszültség a terheléstõl is függ. A szabályozó bemeneti feszültsége minden pillanatban valamennyivel nagyobb kell, hogy legyen, mint a tervezett kimeneti feszültség. 6 3

3.1.2. LINEÁRIS TÁPEGYSÉGEK JELLEMZÕK Jó tulajdonságok: o kis kimeneti ellenállás, o kis kimeneti hullámzás, o jó stabilizációs tényezõ, o egyszerû szabályzás, o nincs rádiófrekvenciás zavar. Rossz tulajdonságok: o alacsony hatásfok (rendszerint 0,2 < ç <0,6), o nagy súly és méret. Ma a lineáris tápegységek alkalmazása mindössze néhány watt teljesítményig indokolt! 7 3.1.3. LINEÁRIS TÁPEGYSÉGEK TÍPUSVÁLASZTÉK Fõleg integrált, félkész megoldásokat alkalmazunk. A szabályzás mellett védelmi funkciókat is ellátnak az integrált megoldások. Felosztások: o pozitív vagy negatív feszültség szabályzása, o gyárilag rögzített vagy beállítható (pl. potencióméterrel) kimeneti feszültség, o soros vagy párhuzamos szabályzóelem, o low drop megoldás kis feszültségkülönbség a bemenet és a kimenet között jobb hatásfok. 8 4

3.2. KAPCSOLÓÜZEMÛ TÁPEGYSÉGEK - BEVEZETÕ Ma elsõsorban kapcsolóüzemû tápegységeket kell alkalmazni a jobb hatásfok miatt. A jobb hatásfok energiaköltség-csökkentést is eredményez, de általában nem ez a döntõ, hanem a kapcsolóüzemû tápegység kisebb méretei, alacsonyabb ára, nagyobb megbízhatósága. Mindez a nagyobb hatásfokkal kapcsolatos. 9 3.2.1. KAPCSOLÓÜZEMÛ TÁPEGYSÉGEK - FELÉPÍTÉS Bonyolult felépítés. Az energia átvitele és szabályzása DC-DC átalakítóval történik. A bemeneten általában nincs hálózati transzformátor. Ha szükséges a kimenet elválasztása, magasfrekvenciás transzformátort alkalmazunk a DC-DC részben. 10 5

3.2.1.a KAPCSOLÓÜZEMÛ TÁPEGYSÉGEK FELÉPÍTÉS A BEMENETI EGYENIRÁNYÍTÓ Rendszerint közvetlenül egyenirányítjuk a bemeneti váltófeszültséget (nincs hálózati transzformátor). A hullámzás csökkentését nagy kapacitású elektrolit kondenzátorral végezzük. A kondenzátornak áthidaló szerepe is van: kis áramkimaradások esetén energiát biztosít a mûködéshez (10-50ms). A bemeneti áram megközelítõleg sem szinuszos jelentõs a felharmónikus tartalom. Javítani lehet a helyzeten passzív szûrõvel és bizonyos aktív módszerekkel (5.4.1 szakasz). Az egyenirányító bekapcsolásakor nagy áramlökés jelentkezik. Korlátozás NTC ellenállással (kb. 1kW-ig) vagy ellenállás+kapcsoló kombinációval. 11 3.2.1.b KAPCSOLÓÜZEMÛ TÁPEGYSÉGEK FELÉPÍTÉS ZAVAROK Nagy áramok és feszültségek gyors és gyakori ki-be kapcsolása zavarok keletkeznek. Terjedési mechanizmusok: sugárzás, vezetés. Sugárzás: tekercsekbõl, hûtõkbõl, nagyobb nyákvezetékekbõl erednek. Ellenszer: árnyékolás (Faraday ketrec). Vezetés: a bemeneti és a kimeneti vonalakon magasfrekvenciás áramok és feszültségek befolyásolják a környezetet. Ellenszer: LC szûrõk. 12 6

3.2.1.c KAPCSOLÓÜZEMÛ TÁPEGYSÉGEK FELÉPÍTÉS MAGASFREKVENCIÁS TRANSZFORMÁTOR A transzformátor a kimenetet elszigeteli a bemenettõl (ha szükséges). Nagy átütési szilárdságot kell biztosítani (az üzemi feszültségek többszöröse!): jó szigetelõanyagok, megfelelõ távolságok, impregnálás, beöntés. Transzformátor modellezés: ideális transzformátor + szórt induktivitások + parazita kapacitások. A szórt induktivitások szendvics tekercseléssel vagy bifiláris tekercseléssel csökkenthetõk. A rétegek közötti kapacitások a különleges tekercselési módszerekkel csökkenthetõk (a közönséges tekercselés, b tekercselés visszavezetéssel, c egyenirányítás minden rétegben). 13 3.2.1.d KAPCSOLÓÜZEMÛ TÁPEGYSÉGEK FELÉPÍTÉS SZEKUNDÉR OLDALI EGYENIRÁNYÍTÓ A gyors jelek miatt általában gyorsdiódákat kell alkalmazni. Kivétel néhány rezonáns átalakító. Lassú diódáknál a kikapcsoláskor jelentkezõ inverz áram nagy veszteségeket okoz. Nagy áramok és kis feszültségek esetén Schottky diódákat kell alkalmazni kisebb feszültségesés, kisebb veszteségek. Nagyon nagy áramoknál és nagyon kis feszültségeknél a szinkron egyenirányító a legjobb lehetõség MOSFET-et használunk dióda helyett kis csatornaellenállás kis feszültségesés. Megfelelõ vezérlés szükséges átfedés nélkül. 14 7

3.2.1.e KAPCSOLÓÜZEMÛ TÁPEGYSÉGEK FELÉPÍTÉS A TELJESÍTMÉNYFÉLVEZETÕK MÉRETEZÉSE Különbözõ tranzisztorok (bipoláris tranzisztor, MOSFET, IGBT...) és diódák. Meghatározzuk az idõdiagramokat ideális kapcsolók esetére. A félvezetõket úgy választjuk meg, hogy el tudják viselni a diagramokon jelentkezõ max. áramokat és feszültségeket. Felbecsüljük a veszteségeket (statikus + dinamikus) és megfelelõ hûtést alkalmazunk. 15 3.2.1.f KAPCSOLÓÜZEMÛ TÁPEGYSÉGEK FELÉPÍTÉS VEZÉRLÉS, SZABÁLYZÁS Impulzusszélesség moduláció a négyszögjelû átalakítóknál. Frekvencia moduláció a rezonáns átalakítóknál. A modulátort rendszerint hibaerõsítõ vezérli. A modulátor általában nem közvetlenül vezérli a kapcsolótranzisztorokat, hanem megfelelõ meghajtófokozaton keresztül. A meghajtókör kimenetét gyakran elszigetelik a bemenettõl (optikai vagy transzformátoros átvitel). A szigetelés oka: biztonságtechnika vagy különbözõ potenciálon levõ tranzisztorok meghajtása. 16 8

3.2.1.g KAPCSOLÓÜZEMÛ TÁPEGYSÉGEK FELÉPÍTÉS TÖBB KIMENET LÉTREHOZÁSA Ha több kimenetre van szükség, igyekeznek azt minél kevesebb (pl. egy) átalakítóval megvalósítani. Egy tápegységre rendszerint csak egy feszültségvisszacsatolás alkalmazható. A többi kimenet csak hozzávetõlegesen stabil. 17 3.2.1.g KAPCSOLÓÜZEMÛ TÁPEGYSÉGEK FELÉPÍTÉS MÁGNESES ERÕSÍTÕ ALKALMAZÁSA A nem szabályozott kimeneteket mágneses erõsítõvel lehet szabályozni. Az elv: a szekundér oldali feszültségimpulzusok egy részét nem engedjük át a kimenetre (kapcsoló nem engedi). A kapcsoló szerepét elláthatja egy telítõdõ fojtótekercs. A tekercsbe egyenáramot vezetünk, ezzel szabályozzuk a kapcsolási idõt. Ízlés szerint használható egy következõ, szigeteletlen átalakító vagy lineáris tápegység is. 18 9

3.2.2.a KAPCSOLÓÜZEMÛ TÁPEGYSÉGEK JELLEMZÕK - BEVEZETÕ A kapcsolóüzemû tápegységek tervezésénél, gyártásánál, beszerzésénél a következõ adatokat kell figyelembe venni: o bemeneti feszültségtartomány, o kimeneti feszültség, o kimeneti áram, o kimeneti feszültség hullámossága, o a kimeneti feszültség stabilitása, o hatásfok, o mûködési hõmérséklet tartomány, o hûtési mód, o élettartam, o elektronikus zavarok szintje, o akusztikus zavarok szintje. 19 3.2.2.b KAPCSOLÓÜZEMÛ TÁPEGYSÉGEK JELLEMZÕK BEMENETI FESZÜLTSÉGTARTOMÁNY Általában a névleges értéket tüntetik fel. Maximális érték: a kapcsolótranzisztorok feszültségtûrése miatt fontos. Minimális érték: ez alatt nem tudja kiszabályozni a megfelelõ kimeneti áramot és feszültséget. Váltófeszültségû bemenetnél fontos a bemeneti frekvencia is: az alsó határ szokott kritikus lenni, a szûrõkondenzátor nagyobb szüneteket kell, hogy áthidaljon. 20 10

3.2.2.c KAPCSOLÓÜZEMÛ TÁPEGYSÉGEK JELLEMZÕK A KIMENETI FESZÜLTSÉG PARAMÉTEREI A névleges érték az alap adat. Ez mellett meg kell adni a várható elcsúszást a különbözõ okok miatt (terhelés változása, bemeneti feszültség változása, hõmérséklet változása). Beállítási tartomány a szabályozható kimenetû tápoknál van értelme. A kimeneti feszültség helyett szabályozható az áram, a teljesítmény... Ehhez megfelelõ visszacsatolás kell. 21 3.2.2.d KAPCSOLÓÜZEMÛ TÁPEGYSÉGEK JELLEMZÕK A KIMENETI ÁRAM A kapcsolóüzemû tápegységeket védeni kell a kimeneti túláramtól. Túláram esetén az egyes alkatrészek túlterhelõdnek és tönkremehetnek. Gond lehet a túl kis terheléssel is. Rendszerint nem szokták a névleges áram tized része alatt üzemeltetni a tápegységet. A táp általában mûködõképes kisebb áramoknál is, de növekedhet a feszültséghullámosság és rosszabb lehet a tranziens viselkedés. 22 11

3.2.2.e KAPCSOLÓÜZEMÛ TÁPEGYSÉGEK JELLEMZÕK A KIMENETI HULLÁMOSSÁG A buck átalakítónál és a belõle levezetett átalakítóknál a kimeneti feszültséghullámzás viszonylag kicsi, mert a kapcsoló és a kimenet között LC szûrõ van. A boost átalakítónál és a belõle levezetett átalakítóknál rendszerint nagyobb a hullámosság, mert a kapcsoló áramimpulzusait csak kondenzátorral szûrjük. Rendszerint a névleges kimeneti feszültség egy százalékának megfelelõ nagyságrendû hullámzást engednek meg. A kapcsolási frekvencián jelentkezõ hullámzás mellett átképezõdik bizonyos hullámzás a bemeneti egyenirányítóból is (100 Hz) a szabályzás tökéletlensége miatt gyors és precíz szabályzás kell. 23 3.2.2.f KAPCSOLÓÜZEMÛ TÁPEGYSÉGEK JELLEMZÕK A KIMENETI FESZÜLTSÉG DINAMIKUS VISELKEDÉSE A bemeneti feszültség és a terhelési áram ugrásszerû változásaira a kapcsolóüzemû tápok válasza sokkal lassúbb,mint a lineáris tápoké. Általában ms nagyságrendû idõre van szükség, mire a szabályozókör újra állandósult állapotba kerül. Idõközben a kimeneti feszültég pszeudoperiódikus vagy aperiódikus lengést végez. A lengés befejeztével a tápegység nagyjából visszaáll a korábbi feszültségértékre, de kis értékû kimeneti ellenállásra számítani kell: ez a terhelõáram növekedésekor egy kis feszültségcsökkenést okoz és viszont. 24 12

3.2.2.g KAPCSOLÓÜZEMÛ TÁPEGYSÉGEK JELLEMZÕK A HATÁSFOK A kapcsolóüzemû technika jó hatásfokot ígér. Kisebbek a kapcsolók veszteségei, mint a lineáris tápok szabályozótranzisztorainak veszteségei. Kisebbek a magasfrekvenciás transzformátorok veszteségei. A hatásfok rendszerint 70%...90% tartományban mozog, függ a terheléstõl. 25 3.2.2.h KAPCSOLÓÜZEMÛ TÁPEGYSÉGEK JELLEMZÕK A HÕMÉRSÉKLETTARTOMÁNYOK Meg kell keresni a kritikus alkatrészt: ez fogja meghatározni, hogy milyen hõmérsékleti tartományban tud üzemelni a tápegység. A tápegység vezérlését és más funkciókat ellátó integrált áramkörök a szokásos kereskedelmi- (0...70 o C), ipari- (- 40 o C...+85 o C) és katonai (-55...+125 o C) hõmérséklet tartományra készülnek. A passzív alkatrészeknél a legmagasabb üzemi hõmérséklet rendszerint 100 o C körüli érték, elsõsorban a szigetelõanyagok miatt. A tekercsmagok anyagának mágneses jellemzõi is romlanak magas hõmérsékleten. A teljesítmény félvezetõknél a tokozás maximális hõmérséklete általában 80...100 o C. A tápegység üzemi hõmérséklettartományát lényegesen befolyásolja a veszteségek nagysága mellett a hûtés módja is. 26 13

3.2.2.i KAPCSOLÓÜZEMÛ TÁPEGYSÉGEK JELLEMZÕK A VÁRHATÓ ÉLETTARTAM Alapvetõ elvárás, hogy egy adott tápegység legalább néhány évig kifogástalanul mûködjön. A félvezetõalkatrészek meghibásodásait véletlenszerû túlterhelések okozzák, ez ellen megfelelõ túlméretezéssel és védõalkatrészekkel védekezünk. A tekercselt alkatrészeknél a szigetelõanyagok élettartama a korlátozó tényezõ. Az elektrolitkondenzátorok kiszáradásra hajlamosak: náluk az élettartamot (adott hõmérsékleten) üzemórákban szokták megadni. A tápegység megbízhatóságát egy számértékkel, a várható élettartammal (mean time between failure MTBF) szokták megadni. 27 3.2.2.j KAPCSOLÓÜZEMÛ TÁPEGYSÉGEK JELLEMZÕK A ZAVAROK A tápegységek keltette elektromágneses zavarokra vonatkozóan kötelezõ érvényû nemzeti és nemzetközi szabványok léteznek. A szabványok határértékeket adnak meg a sugárzott és a vezetett zavarokra a frekvencia függvényében. A szabvány kielégítését az arra felhatalmazott intézményben bevizsgáltatás útján ellenõrzik. Az akusztikus zavarok a tekercselt alkatrészekre jellemzõ magnetosztrikciós jelenségek következménye: tekercsek és tekercsmagok az áram ütemében változtatják helyzetüket és méreteiket. Az akusztikus zavarok elkerülése végett a mûködési frekvenciát rendszerint úgy választják meg, hogy a hallható tartomány felett legyen (nagyobb, mint 20kHz). A tekercsek mûgyantával történõ beöntése is jelentõsen fojtja a hangokat. Az akusztikus zavarokra általában nincsennek szélesebb körben kötelezõ szabványok, hanem a felhasználó elvárásaihoz kell igazodni. 28 14

3.2.3. KAPCSOLÓÜZEMÛ TÁPEGYSÉGEK VÉDELMEK - BEVEZETÕ A következõ veszélyektõl kell védeni a tápegységet: Túláram a kimeneten. Túlfeszültség a bemeneten. Túlfeszültség a kimeneten. Védelem fordított polaritás ellen. 29 3.2.3.a KAPCSOLÓÜZEMÛ TÁPEGYSÉGEK VÉDELMEK - TÚLÁRAMOK A túláram okai: túlterhelés, indulás, leállás, induktív alkatrészek telítõdése... Áramfigyelõ elemek: shunt ellenállás, áramváltó, Hall-féle szonda. Fontos a minél gyorsabb beavatkozási lehetõség. Felléphet zavarérzékenység és magasfrekvenciás oszcilláció. Különbözõ kimeneti jelleggörbéket valósítanak meg: 30 15

3.2.3.b KAPCSOLÓÜZEMÛ TÁPEGYSÉGEK VÉDELMEK BEMENETI TÚLFESZÜLTSÉGEK Túllövések az elsõdleges tápforrásban (induktív fogyasztók, villámcsapás...) Védõelemek: varisztorok, TVS diódák, nemesgáztöltésû csövek. 31 3.2.3.c KAPCSOLÓÜZEMÛ TÁPEGYSÉGEK VÉDELMEK TÚLFESZÜLTSÉGEK A KAPCSOLÓKON A tranzisztorok kikapcsolásakor jelentkezhetnek túlfeszültségek. A kapcsoláskönnyítõ áramkörök (snubber) segíthetnek valamennyit. Limiter kapcsolás: az energia a kondenzátorba megy, majd az ellenálláson keresztül részben visszatáplálódik, részben elveszik. 32 16

3.2.3.d KAPCSOLÓÜZEMÛ TÁPEGYSÉGEK VÉDELMEK KIMENETI TÚLFESZÜLTSÉGEK A szabályozókör téves mûködése miatt a kimeneti feszültség megfuthat. Érzékeny fogyasztónál ez katasztrofális következményekkel járhat. Crowbar védelem (a) (tirisztorral) rövidre zárjuk a tápegység kimenetét (esetleg a bementét). A bemeneti ill. a kimeneti téves polaritást soros vagy párhuzamos diódával oldhatjuk meg (b). 33 3.3. SZÜNETMENTES TÁPEGYSÉGEK Szünetmentes tápegység (uninterruptible power supply - UPS) Sok készüléknél már a rövid (x10ms) áramszünet is katasztrofális következményekkel járhat. Rövid szünetek áthidalhatók kondenzátorokkal. Hosszabb szünetek esetén szükséges egy tartalék energiaforrás (általában akkumulátor). Két hozzáállás: o a kisebb szabálytalanságok kezelése, o szünetmentes táp alkalmazása. 34 17

3.3.1. SZABÁLYTALANSÁGOK A HÁLÓZATI TÁPLÁLÁSBAN A hálózati tápfeszültségnek tökéletes szinusz alakúnak kellene lennie ekkor garantált minden készülék szabályos mûködése. A készülékek bizonyos szintig el tudják viselni a következõ szabálytalanságokat: o túlfeszültség, o alacsony feszültség, o feszültségkiesés, o feszültségcsúcsok, o ugrások a feszültség jelalakjában (a), o felharmónikusok (b), o EMI elektromágneses interferencia (zavarok). 35 3.3.1.a SZABÁLYTALANSÁGOK A HÁLÓZATI TÁPLÁLÁSBAN A KÉSZÜLÉKEK TÛRÉSE Különbözõ készülékek különbözõ szabálytalanságokat tudnak elviselni. Példa: számítógéptápok tûrése. Egy félperiódusra a táplálás teljesen kimaradhat. A rövid túlfeszültségeket a túlfeszültséglevezetõk hatékonyan lefaragják (akár 2-3-szoros értékig is). 36 18

3.3.2. A SZABÁLYTALANSÁGOK KORRIGÁLÁSA Különbözõ berendezések különbözõ zavaró jelenségeket tudnak kiküszöbölni (vagy mérsékelni): a varisztorok: védelmet nyújtanak a feszültségcsúcsok ellen, az EMI szûrõk: csökkentik a rádiófrekvenciás zavarok bejutását a hálózatból a készülékbe és viszont, az elválasztó transzformátorok: a hálózattól való elszigetelésen kívül leszûrik a feszültségcsúcsok nagy részét is, a ferrorezonáns feszültségstabilizátorok: a túlfeszültségek és az alacsony feszültségek korrigálására energiatároló tekercseket és kondenzátorokat alkalmaznak; ezek egyidõben szûrõhatást fejtenek ki a felharmónikusokkal és a rádiófrekvenciás zavarokkal szemben is, autotranszformátoros feszültségkorrektorok: transzformátorok kivezetéseit kapcsolgatva változtatják a kimeneti feszültséget, lineáris tápegységek: tiszta (zavarmentes) feszültséget állítanak 37 elõ érzékeny készülékek táplálására (csak kis teljesítményre). 3.3.2.a A SZABÁLYTALANSÁGOK KORRIGÁLÁSA FERROREZONÁNS FESZÜLTSÉGSTABILIZÁTOROK A bemeneti váltófeszültség szabályzását végzi viszonylag szûk tartományban. Rendszerint passzív alkatrészekkel oldják meg (transzformátor fojtótekercs, kondenzátor). A telítõdõ fojtótekercs feszültségkorlátozást végez. A transzformátor kissé emeli a bemeneti feszültséget. A kondenzátornak jelformáló hatása van (torzítás csökkentése). 38 19

3.3.2.b A SZABÁLYTALANSÁGOK KORRIGÁLÁSA AUTOTRANSZFORMÁTOROS FESZÜLTSÉGKORREKTOR A bemeneti váltófeszültség szabályozását végzi, szélesebb tartományban. Autotranszformátor több megcsapolással a primér vagy a szekundér oldalon. Használható forgótranszformátor is folyamatos szabályzást kapunk, de ez drága megoldás. A kivezetéseket relékkel (a) vagy triakokkal (b) váltjuk. Egy közönséges transzformátorral kombinálva kisebb anyagigényû 39 megoldáshoz jutunk (c). 3.3.3. A SZÜNETMENTES TÁPOK FELÉPÍTÉSE Hosszabb idõre (általában néhány perctõl néhány óráig) biztosítják a hálózattól független táplálást. Az igazi szünetmentes tápoknál a készülék táplálását mindig váltóirányítóval szintetizált feszültségbõl végezzük. Vannak egyszerû megoldások, ahol az inverter csak áramszünet esetén indul be. Ha a hálózati feszültség rendben van, az inverter mûködéséhez az energiát a hálózatból vesszük. Ellenkezõ esetben akkumulátor telep energiáját hasznosítjuk. 40 20

3.3.3.a A SZÜNETMENTES TÁPOK FELÉPÍTÉSE MEGOLDÁSOK AZ EGYENIRÁNYÍTÓRA Az egyenirányító egyben végezheti az akkumulátor töltését is. A töltés szabályzása egyben szabályozza a köztes kör feszültségét is. A szabályzás történhet tirisztoros egyenirányítóval (a) vagy buck átalakítóval (b). 41 3.3.3.b A SZÜNETMENTES TÁPOK FELÉPÍTÉSE MEGOLDÁSOK AZ EGYENIRÁNYÍTÓRA Alkalmazhatunk külön egyenirányítót a köztes kör táplálására és az akkumulátor töltésére. 42 21

3.3.3.c A SZÜNETMENTES TÁPOK FELÉPÍTÉSE MEGOLDÁSOK A VÁLTÓIRÁNYÍTÓRA Rendszerint PWM invertert alkalmaznak (a). Olcsó készülékekben elõfordul négyszöginverter is. A kimeneti feszültség az akkumulátor feszültségével korlátozott szükség szerint beépíthetõ transzformátor (a). Nagyteljesítményû UPS-eknél alkalmazható háromfázisú inverter vagy több egyfázisú inverter párhuzamos kötése (b). 43 3.3.3.d A SZÜNETMENTES TÁPOK FELÉPÍTÉSE AZ INVERTER VEZÉRLÉSE Az inverter kimeneti feszültsége minél tisztább szinusz alakú kell, hogy legyen. Alkalmazható elõre definiált PWM jel vagy on-line szabályozás (az ábrán). Vannak analóg megoldások, de ma inkább a digitális szabályzás a jellemzõ. 44 22

3.3.3.e A SZÜNETMENTES TÁPOK FELÉPÍTÉSE KIMENETI ELOSZTÓTÁBLA Több fogyasztó egyidejû táplálása esetén meg kell oldani, hogy egyik fogyasztó meghibásodása (zárlata) ne okozza a többi fogyasztó kikapcsolását. Áganként külön biztosítékkal ez megoldható. 45 3.3.3.f A SZÜNETMENTES TÁPOK FELÉPÍTÉSE A STATIKUS KAPCSOLÓ Megtörténhet, hogy az UPS meghibásodik. Ilyenkor a fogyasztót át kell kapcsolni hálózati táplálásra. A tirisztorokkal megoldott statikus kapcsoló lehetõvé teszi a fogyasztó átkapcsolását az inverterrõl a hálózatra és viszont, jelentõsebb szünet nélkül. 46 23

Vége a 3. fejezetnek (TÁPEGYSÉGEK) 47 24