Mérési kiegészítők

13.7.1. Tápegységek

A tápegységek elsődleges feladata megfelelő nagyságú, megfelelően kicsi hullámosságú egyenfeszültség biztosítása a mérések elvégzéséhez. Természetesen léteznek váltakozó fe-szültségű tápegységek is, de ezek elterjedtsége kisebb, mivel a váltakozóáramú mérések során a legtöbb esetben kielégítő a hálózati 230V letranszformálásával nyert feszültség paraméterei.

Ezen ok miatt a továbbiakban csak az egyenáramú tápegységekkel foglalkozunk.

Az egyenfeszültségű tápegységek az esetek jelentős részében zárlatvédelemmel kerülnek ki-alakításra. A zárlatvédelem feladata a tápegység kimeneteit terhelő, a megengedettnél na-gyobb mértékű áram leszabályozása általában a kimeneti feszültség leszabályozása által (un.

visszahajló áramkarakterisztika).

A tápegységek fontosabb paraméterei:

 Névleges bemeneti feszültség, illetve bemeneti feszültségtartomány (pl. névleges:

230V, 50Hz, tartomány: 190V-250V, 50Hz),

 Kimeneti feszültségtartomány (pl. 15V, vagy 0-25V. Változtatható feszültségű táp-egységnél hasznos, ha a feszültség alsó értéke 0V),

 A kimeneti feszültség hullámossága (megadása az egyenfeszültségre szuperponálódó váltakozókomponensek maximális amplitúdójával történik, pl. 50mV),

 A kimenetek maximális terhelhetősége,

 A kimeneti túláramvédelem beállítható védelmi értékének tartománya (pl. 0-2A).

A tápegységek általános felépítését mutatja a 13-16. ábra.

Tápegységek blokkvázlata

13-16. ábra

E g ye n irá n yító S zűrő

T ra n s zfo rm á to r

2 3 0 V /5 0 H z S ta b ilizá ló

(tú lá ra m vé d e le m )

K im e n e ti e g ye n fe s zü lts é g

Az átalakítás a bemeneti feszültség letranszformálásával kezdődik. Ennek a lépésnek az a célja, hogy a stabilizátoron ne keletkezzen túl nagy veszteségi teljesítmény. (Gondoljunk bele:

12V kimeneti feszültség, 1A kimeneti áram mellett, ha a stabilizátor bemeneti feszültsége 112V egyenfeszültség lenne, akkor belső feszültségesése 100V, vesztesége 100W, ez a vesz-teség hővé alakul, el kell vezetni. Ha azonban bemeneti feszültsége csak 14V, belső feszült-ségesése 2V, vesztesége csak 2W). Természetesen ez a lépés csak akkor hatásos, ha a transz-formátor magas hatásfokú (de ez általánosságban igaz). Külön problémát jelent a széles kime-neti feszültségtartománnyal rendelkező tápegységek számára történő transzformálás, mivel ilyenkor a legmagasabb kimeneti feszültséget kell tekinteni a stabilizátor bemeneti feszültsé-gének meghatározásakor, és a legalacsonyabb kimeneti feszültség beállításakor a belső fe-szültségesés ismételten nagy lesz.

A transzformátor után az egyenirányító következik, ez az esetek jelentős részében Graetz híd részben a transzformátorral szembeni követelmény (nem kell középmegcsapolás), részben a kimeneti jelalak (100Hz-es félhullámú szinusz) miatt (13-17 ábra). Az 1FxU2Ü egyenirányí-tás azért fontos, mert a kimeneti feszültség hullámossága nem 50Hz, hanem 100Hz, ezt haté-konyabban lehet szűrni.

Egyenirányítás és szűrés 13-17. ábra

A szűrés sok esetben csak egy párhuzamos (nagy értékű) kondenzátor – minél nagyobb a kondenzátor kapacitása, annál nagyobb mértékű szűrést valósít meg. Hatékony szűrést tesz lehetővé a kimenettel sorba kapcsolt induktivitás (un. fojtótekercs) is, de ezt az induktivitás nehézkes kialakítása miatt ritkán alkalmazzák.

A stabilizáló fokozat állandó kimeneti feszültség esetén megvalósítható egyetlen Zener-dióda és egy előtétellenállás soros kapcsolásával – a stabilizált feszültség a Zener-diódáról vehető le. Ennek a megoldásnak a hátránya, hogy a Zener-záróirányú karakterisztika nem végtelen meredekségű, ezért a terheléssel változik a kimeneti feszültség értéke. Jobb eredményt ka-punk, ha a Zener-diódát feszültségkövető tranzisztoros kapcsolással kombináljuk, lásd 13-18.

ábra.

Stabilizálás

13-18. ábra

T ra n s zfo rm á to r E g ye n irá n yító S zű rő

R_e R_e

A túláramvédelem ugyanebben a stabilizátor fokozatban megvalósítható oly módon, hogy a kimeneti áramot egy kis értékű soros ellenállással érzékeljük, és ez a soros ellenállás egy áramkorlátozó tranzisztor nyitófeszültségét biztosítja.

Napjainkban az integrált áramkör gyártó cégek a stabilizálás és túláramvédelmi feladatokat egyetlen áramkörbe sűrítik, ezekkel a stabilizátor IC-kkel lehet a legkényelmesebben, legegy-szerűbben dolgozni (pl. 7805, kimeneti feszültség +5V, max. kimeneti áram: 1A, visszahajló túláramvédelmi karakterisztika).

Az energiaellátásban külön kategóriát képviselnek az ún. kapcsolóüzemű tápegységek. Ezeket a berendezéseket azért fejlesztették ki, hogy csökkentsék a hagyományos tápegységek (első-sorban a transzformátor miatti) nagy méretét, valamint növeljék hatásfokát és ezzel csökkent-sék a disszipált teljesítményt. A működés elve az, hogy egy induktivitást (lehet transzformátor is) energiatárolásra használunk oly módon, hogy a primer oldalát egyenfeszültség nagyfrek-venciás megszaggatásával nyert impulzusokkal tápláljuk. Az impulzusok szélességével kö-vethető a felvett kimeneti teljesítmény, a vezérlés magas frekvenciája (20kHz-500kHz között) miatt kisméretű, ferritmagos tekercsek és transzformátorok alkalmazhatóak.

Kapcsolóüzemű tápegység sémája

13-19. ábra

Labortápegységre példaképpen az EMG 18145 típusjelű stabilizált tápegységét mutatjuk be . A tápegység két független kimenettel rendelkezik, mindkét kimenete egyedileg szabályozható 0-30V között, a kimeneti áramkorlátozás 0-2A között állítható be. A kimeneti feszültség az ábrán 1-es számmal jelölt kimeneti kapcsokon (második csatorna kezelőszervei jelöletlenek) vehető le. A kimeneti feszültség a 2-es jelű forgatógombbal állítható be, a külső forgatógomb-rész a durva, a belső forgatógomb-rész a finom állítást teszi lehetővé. A forgatógomb felett bal oldalon ta-lálható vörös LED jelzi a feszültségbeállítás hatásosságát (az áramkorlátozás aktív állapotá-ban a kimeneti feszültség értéke kisebb a beállítottnál, ezt a LED sötés állapota jelzi). Az áramkorlát hasonló módon, a 3-as jelzésű forgatógomb-párossal állítható (durva és finom állí-tás). A forgatógomb felett bal oldalon található LED világító állapota jelzi azt, hogy a kime-neti áramérték meghaladta a beállított áramkorlátot és az áramkorlátozás aktív. Az aktuális kimeneti feszültséget és a kimenetről felvett áramot a kimenet feletti mutatós műszerek jelzik.

A tápegység a középen elhelyezkedő POWER feliratú kapcsolóval kapcsolható be.

V e zé rlé s

1 2 3

13-20. ábra

13.7.2. Áramváltók

Az áramváltók mérési célokra készített transzformátorok, amelyeket kifejezetten átfolyó áram alatti felhasználásra készítettek. Használhatók áramok le- és feltranszformálására is. A labora-tóriumban alkalmazott típus primer tekercse megcsapolásos, a szekunder tekercs megcsapolás nélküli kivitelű. A mérőtranszformátor áttétele a kapcsolásba bekötött kapcsok megválasztá-sával változtatható. A csatlakozók alatti feliratok cirill betűsek, balról jobbra: L1, 15A, 50A, I1, I2. Az I1-I2 csatlakozók az áramváltó szekunder tekercsének kivezetései, az L1, 15A és 50A a primer tekercshez tartoznak, ezek közül az L1 mindig használandó, a 15A és 50A csat-lakozók közül a megfelelőt kell használni.

Ha az aktuális áramot az L1 és 50A kapcsok közé csatlakoztatjuk, az I1 és I2 kapcsokon az áram tizedét mérhetjük. Hasonlóan: L1 és 15A kapcsokra csatlakozva a szekunder oldalon az áram harmada mérhető. A 15A és 50A feliratok az áramok maximumát is jelentik!

A transzformátor szekunder tekercsére kapcsolva a mérendő áramot, a primeren annak há-romszorosát vagy tízszeresét mérhetjük, a kiválasztott primer csatlakozópontoktól függően.

III. rész

Villamos gépek és

berendezések