Izlazna (vanjska) karakteristika naponskog izvora

Pri analizi električnih mreža valja uzeti u obzir o kojoj se vrsti električnog izvora radi. U ovom dijelu (izlazna karakteristika naponskog izvora) pokazat ćemo karakteristike 1) idealnog i 2) realnog naponskog izvora.

Razlika između idealnog i realnog naponskog izvora je u tome što idealni naponski izvor na svojim pristupnicama uvijek ima konstantan napon, neovisno o struji koja njime protjeće, dakle neovisno o opterećenju.

1) Vanjska (izlazna) karakteristika idealnog naponskog izvora
Napon idealnog naponskog izvora uvijek je jednak elektromotornoj sili (EMS) jer nema gubitka napona. Njegova vanjska karakteristika je pravac paralelan s osi apscisa.

Izlazna (vanjska) karakteristika strujnog izvora

Promatrati ćemo 1)idealni i 2)realni strujni izvor. Idealni strujni izvor je aktivni dvopolni element strujnog kruga kod kojeg je struja na pristupnicama neovisna o naponu, tj. struja koju daje je uvijek konstantna i ne ovisi o opterećenju. Realni strujni izvor se prikazuje paralelnim spojem idealnog strujnog izvora i unutarnjeg otpora koji predstavlja sve gubitke toga izvora.

1) Vanjska (izlazna) karakteristika idealnog strujnog izvora
Izlazna karakteristika idealnog strujnog izvora je pravac paralelan s osi ordinata.

Ohmov zakon

Njemački fizičar G. S. Ohm je eksperimentalno utvrdio ovisnost struje o naponu i otporu, pa se taj zakon u njegovu čast i naziva Ohmov zakon. Matematički izraz Ohmova zakona glasi: I = U/R

Sada ćemo pokazati tu ovisnost jakosti struje o naponu izvora (razlici potencijala). Potrebno je napraviti spoj prema sljedećoj slici.

 Shema spoja potenciometra

Bezkontaktni ispitivač/detektor napona

Nedavno sam dobio par komada bezkontaktnih isptivača (detektora napona). Ispitivači su plastični i izgledaju jako dobro, na prvi mah sam pomislio da se radi o nekom Fluke instrumentu.

Bezkontaktni ispitivač/detektor napona naziva VoltAlert 1AC-D ima oblik olovke i koristi se za napone od 90 do 1000V AC, detektira napon na udaljenosti do 2 cm.

Ispitivač ima LED diodu na vrhu (svijetlosna signalizacija), koja može biti vrlo praktična kod ispitivanja u mračnim razdjelnicama. Za napajanje se koriste 2x 1.5V AAA baterija koje se vrlo jednostavno mijenjaju.

„Dizanje“ istosmjernog napona

Za pretvaranje napona u više iznose koriste se tzv. "step-up konverteri" ili na hrv. uzlazni pretvarači. Postoji više metoda, a najčešće ovise o snazi (struji) koja se mora prenijeti iz nižeg napona na viši.


Za veće snage koristi se SMPS (switch mode power supply - prekidački način upravljanja) koji istosmjernih napon prekida visokom frekvencijom sklapanja pomoću tranzistora (ili dr. aktivnih poluvodičkih elemenata).

Takav isprekidani (pravokutni) napon dovodi se na transformator posebno napravljen i izveden za takav režim rada. Transformator ima ulogu da promijeni iznos napona i struje (recimo da ga podigne s 12 V na 36 V), no on to može samo ako su napon i struja izmjenični, a ne istosmjerni,
zato smo onih 12 V istosmjernih prekidanjem pretvarali u kvazi izmjenični.

Nakon što na sekundaru dobijemo 36 V, to moramo ispraviti pomoći posebnih brzih dioda u istosmjerni napon.

Na ovaj način, napon i struja mogu se dizati ili spuštati u ovisnosti na neku razinu. Efikasnost (učinkovitost) takvog sklopa je od 70 do 90%, a ostatak su gubici (zagrijavanje sklopa).

Krateri na Mjesecu pod naponom

Buduće ekspedicije na Mjesecu mogle bi biti opasnije nego što se mislilo. "Krateri na polovima su neobična električna okružja", tvrdi Will Farell iz svemirskog centra Goddard. Unatoč njegovom imenu ne radi se o komediji - dno kratera je pod naponom od nekoliko stotina volti koji nastaje zbog strujanja solarnog vjetra.

Pogledaj:
http://www.youtube.com/watch?v=VKslxfydI2I&feature=player_embedded

Izvor: Monitor.hr

Određivanje napona Z – dioda

Ako imamo nepoznatu Z – diodu i želimo znati za koji je napon, tada ju spojimo prema shemi.

Potenciometrom od 100k lagano dižemo napon dok kazaljka voltmetra ne stane. Tada voltmetar pokazuje napon Z – diode.

Razlika između otpora

Kada se postavi pitanje:
„Koja je razlika u praksi između otpornika P=5W, R=220 Ohma i P=5 W, R=2,2 Ohma?“

Ljudi se najčešće zbune i ne znaju pravi odgovor, a još manje znaju to matematički opisati. Stoga ću to prvo malo matematički razraditi, a nakon toga odgovoriti na pitanje.

Imamo matematički sljedeče:

U našem slučaju dobivamo za naše otpore:

Otpornik 220Ohma/5W radi na naponu 33V i propušta struju od 150mA, a 2,2Ohma/5W na
3,3V i struji od 1.5A. Dakle, koji čes koristiti ovisi od izvora koji imaš na raspolaganju.

Otpornik ne treba koristiti na maksimalnoj snazi, već se treba koristiti sa npr 20% navedene snage. Manja temperatura površine otpornika postiže se povećavanjem površine, bilo dodatkom aluminijskog hladila ili korištenjem većeg broja otpornika.

Isti izračun za neke druge vrijednosti možemo automatski provjeriti ovdje upisom vrijednosti otpora i snage otpornika u plavu čeliju:

Integrirani regulator napona

Ako želimo dobiti stabilizirani izvor istosmjernog napajanja , napravimo spoj prema slici.

Izmjenični napon najprije ispravimo pomoću ispravljačkog spoja dioda.

Napon na transformatoru mora biti 4 – 5V veći od napona koji želimo dobiti poslije stabilizacije.

Paralelno ispravljačkom spoju dioda, priključimo elektrolitski kondenzator, da bi smanjili valovitost nakon

ispravljanja. Na plus (+) priključimo regulator napona , izvod broj 1. Izvod broj 2 priključimo na minus ( - ).

Na izvodu broj 3 imamo stabilizirani napon.

Priložena shema spoja odnosi se na regulator napona 7805 ( stabilizator + 5V napona ).

Pretvarač 12 V= / 220 V~ / 100W

Izvor pozitivnog i negativnog napona

Za rad pojedinih elektroničkih sklopova potrebno je osigurati napajanje sa pozitivnim i negativnim naponom. Izvor napajanja za takve uređaje prikazan je na shemi.

Tranzistorsko paljenje

Bit tranzistorskog paljenja je strujno rasterećenje platina. Tako se rok trajanja platina poveća i do 5 puta.

Opis rada sklopa:

Kada se platine zatvore struja prolazi kroz otpornike R1, R2, R3. Na bazi tranzistora T1 pojavi se napon koji otvori tranzistor i struja prolazi preko emitera tranzistora na kolektor preko otpornika R4 i R5 te otvori tranzistor T2, koji počne voditi. Strujni krug se zatvara preko primarnog svitka bobine preko kolektora i emitera T2 na masu. Tada uslijed indukcije se u sekundaru bobine inducira visoki napon, koji se odvodi na svijećicu motora. Uslijed samoindukcije u primarnom svitku bobine javlja se visoki napon, koji može oštetiti tranzistor T2. Da bi se to izbjeglo spojena je Zener dioda napona 300V, koja reže naponske špice uzrokovane samoindukcijom bobine.

LED displej

Pri izradi raznih elektroničkih uređaja potrebno je ugraditi indikatore određene električke veličine (struja, napon, frekvencija itd.) i za to nam služe LED displeji. Sastoje se od više led dioda u jednom kućištu koje zajedno tvore jedan broj ili predznak.

Kondenzatori

Kondenzator je elektronički element koji na sebe može primiti određenu količinu elektriciteta. Količina elektriciteta je veća što su veći kapacitet i napon na koji je kondenzator priključen.

Q = C x U

Osnovna jedinica za kapacitet je Farad. Otpor kondenzatora za izmjeničnu struju nije konstantan. On zavisi od frekvencije izmjenične struje.

Xc = 1 / 2Pi x f x C

Xc - otpor za izmjeničnu struju

f - frekvencija izmjenične struje

C - kapacitet kondenzatora

Otpor kondenzatora za istosmjernu struju je beskonačno velik, i za strujni krug istosmjerne struje predstavlja prekid strujnog kruga. Kondenzatore kao i otpornike možemo spajati serijski i paralelno.

Serijski spoj: 1/Cu = 1/C1 + 1/C2

Paralelni spoj: Cu = C1 + C2

Promjenjivi kondenzator:

Promjenjivi kondenzator se sastoji od rotora i statora. Stator je izrađen od niza ploča, kao i rotor. Između ploča se nalazi zrak ili neki drugi izolacioni marerijal. Kada pokrećemo rotor, ploče rotora ulaze između ploča statora i na taj način mjenjamo kapacitet kondenzatora. Kondenzator može imati neki maximalni kapacitet a isto tako i minimalni. Taj odnos između maximalnog i minimalnog kapaciteta nazivamo koefcijentom prekrivanja (k).

k = Cmax / Cmin

Stalni kondenzatori:

Klasificiramo ih prema vrsti dialektrika.

- papirnati

- keramički

- od tinjca

- elektrolitski ( polarizirani, bipolarni ), mora se paziti pri ugradnji na polarizaciju

- drugi

Kod ugradnje kondenzatora u elektronički sklop moramo paziti na polarizaciju, visinu napona, odnosno da li je građen za istosmjernu ili izmjeničnu struju. Ako ugradimo krivi kondenzator može doći do proboja istog koji može uzrokovati neželjeni kvar drugih elektroničkih elemenata. Kakav je kondenzator, proizvođać najćešće napiše na kućištu elementa ili označi bojama.

Ispitivanje elektrolitskog kondenzatora

Ispravnost kondenzatora možemo ispitati ommetrom. Pri tome mjerno područje stavimo na x10 ili x100. Ispitne žice ommetra priključimo na polove elektrolitskog kondenzatora. Kazaljka ommetra će skrenuti do nekog mjesta na skali i zatim će se početi polako vraćati na prvobitan položaj. Mjerenje treba ponoviti nekoliko puta i pri tome mjenjati polaritet. Ako se kazaljka otkloni do nekog mjesta ili do maximuma a poslje se ne vrati u prvobitan položaj, znači da je elektrolitski kondenzator neispravan, odnosno znači da je u kratkom spoju. Treba imati na umu da će se kazaljka ommetra otkloniti više ako je veći kapacitet kondenzatora i ako je veće mjerno područje ommetra.

Digitalni mjerni uređaji imaju ugrađen sklop za ispitivanje kapaciteta kondenzatora. Problem je u tome što se mogu ispitivati kondenzatori samo do relativno malog kapaciteta npr. 2microF. Zato nam je predhodno opisana metoda važna.