Zvyšování kvality výuky technických oborů Klíčová aktivita V. 2
Inovace a zkvalitnění výuky směřující k rozvoji odborných kompetencí žáků středních škol Téma V. 2.4
Prvky elektronických obvodů Kapitola 11 Řízený usměrňovač Bc. Radim Miksa
30. 9. 2012
Obsah ÚVOD - ANOTACE ..................................................................................................................................... 1 1
ŘÍZENÝ USMĚRŇOVAČ........................................................................................................................ 2 1.1
ŘÍZENÝ JEDNOCESTNÝ USMĚRŇOVAČ ........................................................................................................ 2
1.2
PRINCIP ŘÍZENÍ USMĚRŇOVAČE................................................................................................................ 2
1.3
MŮSTKOVÉ ZAPOJENÍ DVOUCESTNÉHO ŘÍZENÉHO USMĚRŇOVAČE .................................................................. 3
1.4
ŘÍZENÝ TROJFÁZOVÝ MŮSTKOVÝ USMĚRŇOVAČ .......................................................................................... 3
1.5
KONTROLNÍ OTÁZKY .............................................................................................................................. 3
2
DOPORUČENÁ LITERATURA ................................................................................................................ 4
3
POUŽITÁ LITERATURA A ZDROJE......................................................................................................... 5
4
SEZNAM OBRÁZKŮ ............................................................................................................................. 6
Úvod - anotace Výukový materiál popisuje řízený usměrňovač. Výklad je na konci kapitoly doplněn kontrolními otázkami. Tento materiál je především určen pro 2. a 3. ročník oboru 39-41-L/01 Autotronik. Cílem tohoto materiálu je podpora zvládnutí daného výukového celku v předmětu Aplikovaná elektronika (AEL) a seznámení studentů se základními elektronickými prvky jako dioda, tranzistor, tyristor, rezistor, kondenzátor, cívka a další, které jsou základem pro složitější elektronické obvody. Po prostudování všech kapitol bude student znát úpravu elektrických signálů a základní elektronické obvody.
1
1
Řízený usměrňovač
1.1
Řízený jednocestný usměrňovač
K řízeným usměrňovačům patří především tyristorové usměrňovače jednocestné i dvoucestné. Tyristor je schopen propouštět kladné půlvlny střídavého napětí a to od okamžiku, kdy řídicí elektroda dostane impuls pro uvedení tyristoru do propustného stavu. Vypínání tyristoru nastává snížením napětí na tyristoru (průchod nulou). Řídí se množství přenesené energie a tím výkon připojeného zařízení (například žárovka nebo elektromotor). Výhodou jsou minimální energetické ztráty, neboť na tyristoru téměř nevzniká ztrátové teplo.
Obrázek 1 - řízený jednocestný usměrňovač
Obrázek 2 - průběhy napětí na zátěži pro dvě různé hodnoty nastaveného výkonu
1.2
Princip řízení usměrňovače
Podstata řízení výkonu je v tom, že proud protéká zátěží jen po určitý čas kladné půlperiody napájecího napětí. Tento interval je určen časovým úsekem, po který je tyristor ve vodivém stavu. Okamžik zapnutí můžeme řídit ručně, nebo je řídí řídící obvody. Pokud se nepřivede spouštěcí impuls, potom je tyristor nevodivý a obvodem neprochází proud, na zátěži nevzniká úbytek napětí a příkon spotřebiče je nulový. Po sepnutí tyristoru napětí na tyristoru poklesne na zanedbatelnou hodnotu a celá hodnota napájecího napětí se objeví na zátěži. Tento stav trvá tak dlouho, dokud napájecí proud poklesne pod hodnotu přídržného proudu. Tím dojde k vypnutí tyristoru, zaniká proud v obvodu a do zátěže přestává být dodáván příkon. 2
1.3
Můstkové zapojení dvoucestného řízeného usměrňovače
U tohoto zapojení prochází střídavě proud tyristory V1 a V1 a následně V3 a V4. Řídící obvod spíná párově (V1+V2 a V3+V4) tyto tyristory a usměrňuje jak kladnou tak i zápornou půlvlnu střídavého napětí.
Obrázek 3 – řízený můstkový usměrňovač
1.4
Řízený trojfázový můstkový usměrňovač
Princip fázového řízení je podobný jako u dvoupulsního usměrňovače s tím rozdílem, že vzhledem ke třífázovému napájení je toto můstkové zapojení tvořeno dvěma třífázovými diodovými skupinami - anodovou a katodovou. Při řízení nastavujeme na anodové i katodové skupině stejný řídící úhel α. Rozsah tohoto úhlu je stejný jako u dvoupulsního usměrňovače.
Obrázek 4 - řízený trojfázový můstkový usměrňovač
1.5
Kontrolní otázky 1. Vysvětlete pojem řízený usměrňovač. 2. Která polovodičová součástka se nejčastěji používá pro řízené usměrňovače? 3. Popište rozdíl mezi neřízeným a řízeným usměrňovačem. 4. Popište rozdíl mezi jednocestným a dvoucestným řízeným usměrňovačem. 5. Jak se u řízených usměrňovačů reguluje výkon? 3
2
Doporučená literatura 1. VOŽENÍLEK, Ladislav a Miloš ŘEŠÁTKO. Základy elektrotechniky I. 1. Vyd. Praha: SNTL, 1984. 303 s. ISBN 04-508-86 2. TKOTZ, Klaus. Příručka pro elektrotechnika. 2. dopl. vyd. Praha: Europa-Sobotáles, 2006. 623 s. ISBN 80-867-0613-3. 3. MALINA, Václav. Poznáváme elektroniku I. 1. vyd. České Budějovice: Kopp, 1994. 173 s. ISBN 80-858-2817-0. 4. BEZDĚK, Miloslav. Elektronika: učebnice. 3. vyd. České Budějovice: Kopp, 2008. ISBN 978-80-7232-359-32. 5. KESL, Jan. Elektronika: učebnice. 1. vyd. Havlíčkův Brod: Fragment, 1998. 86 s. ISBN 80-720-0261-9.
4
3
Použitá literatura a zdroje 1. VOŽENÍLEK, Ladislav a Miloš ŘEŠÁTKO. Základy elektrotechniky I. 1. Vyd. Praha: SNTL, 1984. 303 s. ISBN 04-508-86 2. TKOTZ, Klaus. Příručka pro elektrotechnika. 2. dopl. vyd. Praha: Europa-Sobotáles, 2006. 623 s. ISBN 80-867-0613-3. 3. KESL, Jan. Elektronika: učebnice. 1. vyd. Havlíčkův Brod: Fragment, 1998. 86 s. ISBN 80-720-0261-9.
5
4
Seznam obrázků
OBRÁZEK 1 - ŘÍZENÝ JEDNOCESTNÝ USMĚRŇOVAČ .............................................................................................................. 2 OBRÁZEK 2 - PRŮBĚHY NAPĚTÍ NA ZÁTĚŽI PRO DVĚ RŮZNÉ HODNOTY NASTAVENÉHO VÝKONU ...................................................... 2 OBRÁZEK 3 – ŘÍZENÝ MŮSTKOVÝ USMĚRŇOVAČ ................................................................................................................. 3 OBRÁZEK 4 - ŘÍZENÝ TROJFÁZOVÝ MŮSTKOVÝ USMĚRŇOVAČ................................................................................................. 3
6
