Amazon.com Widgets

ZASILACZE LAMPOWE - teoria i praktyka

. . . . . . .

2. ELEMENTY ZASILACZY

2.1. DIODY PROSTOWNICZE

Lampy prostownicze są to diody (rys. 2-1) o wysokiej próżni (kenotrony) bądź diody napełnione gazami rtęci (gazotrony).

Próżniowe diody prostownicze
Rys. 2-1. Diody prostownicze jednookresowe typu: 1 - AZ 11, 2 - AZ 4, 3 - AZ 1

2.1.1. Diody prostownicze próżniowe

Prostowanie w diodach zachodzi wtedy, gdy anoda ma potencjał dodatni w stosunku do katody; w momencie zaś, gdy anoda jest ujemna, dioda nie przewodzi. Podstawowymi parametrami próżniowej diody prostowniczej są:

dopuszczalna szczytowa wartość prądu anodowego,

dopuszczalna średnia wartość prądu anodowego,

dopuszczalne napięcie zwrotne,

spadek napięcia w lampie prostowniczej podczas przewodzenia,

oporność wewnętrzna lampy.

Powyższe parametry wyjaśnimy bliżej.

Dopuszczalna wartość szczytowa prądu anodowego zależy od największej wartości emisji elektronowej, którą może dawać katoda w czasie pełnego okresu pracy diody.

Dopuszczalna średnia wartość prądu anodowego jest wartością takiego prądu stałego na wyjściu prostownika, który może stale płynąć przez ten prostownik, nie powodując przegrzania anody lampy i nie zmniejszając okresu jej pracy. Ponieważ prostownik przepuszcza prąd w czasie jednego półokresu, wartość średnia prądu anodowego nigdy nie przewyższa połowy jego wartości szczytowej.

Maksymalne dopuszczalne napięcie zwrotne jest napięciem panującym między anodą i katodą lampy prostowniczej w momencie, gdy przez lampę nie płynie prąd, tzn. kiedy anoda w stosunku do katody ma potencjał ujemny. Przy napięciu zwrotnym większym niż dopuszczalne może powstać między anodą i katodą przeskok napięcia, który może uszkodzić prostownik. Wartość napięcia zwrotnego zależy od układu prostownika. Na przykład układzie półokresowym (rys. 2-2) napięcie zwrotne powstaje momencie, gdy "górna" końcówka wtórnego uzwojenia transformatora ma potencjał ujemny w stosunku do dolnej. Wartość napięcia zwrotnego na diodzie prostowniczej jest sumą maksymalnej wartości napięcia Uz*?2 uzwojenia wtórnego i napięcia wyprostowanego na wejściowym kondensatorze filtru C. Napięcie to osiąga najwyższe wartości przy maksymalnej wartości napięcia na uzwojeniu wtórnym i przy maksymalnym napięciu na kondensatorze wejściowym filtru C0, gdy prostownik nie jest obciążony. Kondensator C0 ładuje się przy tym do maksimum napięcia uzwojenia wtórnego, tak że największe napięcie zwrotne w układzie półokresowym wynosi:

Wzór na maksymalne napięcie zwrotne

Rys. 2-2. Układ prostownika półokresowego z filtrem

Spadek napięcia jest ważnym czynnikiem, określającym charakterystykę obciążenia prostownika, a także wartość mocy traconej na anodzie diody prostowniczej. Spadek napięcia zależy od prądu, powierzchni katody i od odległości między katodą i anodą. W diodach prostowniczych o napięciu zwrotnym do 2000V dopuszczalne są małe odległości między katodą i anodą, w wyniku czego spadek napięcia jest stosunkowo mały.

Oporność wewnętrzną diody prostowniczej można określić z charakterystyk statycznych Ia=f(Ua). W tym celu należy wykreślić na wykresie (rys. 2-3) linię poziomą o wartości prądu kilkakrotnie większej niż podana w katalogu wartość prądu wyprostowanego, płynącego przez diodę. Następnie należy wykreślić linię idącą od początku współrzędnych, a przecinającą podaną linię poziomą tak, aby obie zakreskowane powierzchnie na wykresie były możliwie jednakowe. Ta prosta jest idealną charakterystyką diody prostowniczej. Oporność wewnętrzną określa się wtedy jako stosunek napięcia do prądu w określonym punkcie tej krzywej. Na rysunku 2-3 podano przykład określenia wewnętrznej oporności diody prostowniczej B-360, przez którą płynie prąd wyprostowany 50 mA. Tablica 2-1 zawiera podstawowe wartości elektryczne niektórych powszechnie stosowanych europejskich diod prostowniczych. Lampy prostownicze produkcji radzieckiej podają tablice 2-2 i 2-3.

Rys. 2-3. Określenie oporności wewnętrznej diody prostowniczej B-360 z jej charakterystyki. Prąd wyprostowany: 50 mA

Tablica 2-1 Niektóre typy europejskich diod prostowniczych.
Oznaczenia:
PJ - prostownik półokresowy, PD - prostownik pełnookresowy, bż - katoda bezpośrednio żarzona,
pż - katoda pośrednio żarzona, Rtr - oporność wtórnego uzwojenia transformatora sieciowego,
C - maksymalna wejściowa pojemność filtru.

Tablica 2-2 Wartości charakterystyczne niektórych diod prostowniczych produkcji radzieckiej.

Tablica 2-3 Niektóre typy niemieckich wojskowych diod prostowniczych.
Oznaczenia:
Utr - napięcie transformatora, Ust - napięcie stałe, Ia - prąd stały, Uzw - napięcie zwrotne.
Wszystkie wartości podane według katalogu Röhrentaschenbuch 1954.

2.1.2. Diody prostownicze rtęciowe

Prostownik rtęciowy jest diodą z gorącą katodą, wypełnioną parami rtęci. Gdy anoda ma potencjał dodatni, pary rtęci jonizują się pod wpływem elektronów, tworząc jony dodatnie. Dzięki temu emitowane przez katodę elektrony mogą osiągnąć anodę przy spadku napięcia tylko rzędu 10 do 15 V nawet wtedy, gdy odległość anoda - katoda jest duża.
Prostowniki rtęciowe stosuje się w urządzeniach, gdzie potrzebne są wysokie napięcia i duże prądy.

2.2. PROSTOWNIKI STYKOWE

Płytka, tj. podstawowy element prostownika stykowego selenowego, wykonana jest z żelaza lub aluminium z natryskaną warstwą selenu. Na selen natryskana jest bardzo cienka warstwa łatwotopliwego metalu, do której dotyka płytka zbiorcza o kształcie listka...

Ze względu, że aktualnie nie są prawie wcale stosowane - informacje o prostownikach stykowych pojawią się na tej stronie później.

2.3. KONDENSATORY ELEKTROLITYCZNE

Kondensator elektrolityczny składa się z dwóch elektrod: dodatniej i ujemnej, zwykle aluminiowych, przedzielonych elektrolitem. Dielektrykiem w takim kondensatorze jest utworzona na drodze elektrolitycznej cienka warstewka izolacji na dodatniej elektrodzie. Kondensatory elektrolityczne odznaczają się bardzo dużą pojemnością, przypadającą na jednostkę objętości, i dość dużym prądem upływnościowym. Powyższe czynniki zależą w dużym stopniu od: napięcia pracy, temperatury, daty wyprodukowania itd. Kondensatory elektrolityczne stosowane w filtrach prostowników są polaryzowane i dlatego do dodatniej elektrody nie wolno doprowadzać napięcia ujemnego.
Na pojemność kondensatora elektrolitycznego wpływają: doprowadzone napięcie, niekiedy długotrwałość poprzedniej pracy, napięcie formowania izolacji na anodzie, temperatura otoczenia i częstotliwość napięcia pracy. Pojemność zmniejsza się wraz z wiekiem kondensatora, zwiększeniem napięcia formowania i innymi czynnikami.
Oporność upływnościowa kondensatora zależy od stosunku napięcia doprowadzonego do napięcia formowania izolacji na anodzie. Zależność prądu upływnościowego Iu od doprowadzonego napięcia pokazuje rys. 2-9. Przy małych napięciach prąd upływnościowy jest bardzo mały, rośnie jednak szybko wraz ze wzrostem napięcia. Wzrost napięcia jest szczególnie duży w mokrych kondensatorach elektrolitycznych. Gdy do kondensatora, który długi czas nie pracował, doprowadza się napięcie, początkowy prąd upływnościowy jest bardzo duży, szybko jednak spada do normalnej wartości (rys. 2-10). Maksymalne napięcie, które można bezpiecznie doprowadzić do kondensatora elektrolitycznego, zależy od napięcia formowania, przy czym napięcie pracy jest nieco mniejsze od napięcia formowania.
Trwałość kondensatorów zależy od czystości materiałów użytych do produkcji, od warunków eksploatacji, a w szczególności od napięcia pracy i temperatury otoczenia. Prąd upływnościowy jest wskaźnikiem czasu pracy kondensatora i dlatego wszystkie te czynniki, które wpływają na zmniejszenie prądu upływnościowego, zwiększają trwałość kondensatora.

Rys. 2-9. Prąd upływnościowy dla typowych kondensatorów elektrolitycznychA

Rys. 2-10. Krzywa typowej zmiany prądu upływnościowego po doprowadzeniu na kondensator napięcia, który dłuższy czas nie pracował

Kondensatory elektrolityczne (rys. 2-11 i 2-12) mogą pracować tylko w obwodach prądu stałego lub pulsującego (jeśli pulsacja nic przekracza wartości określonych dla każdego typu kondensatora). Rzeczywiste napięcie pracy kondensatora składa się z napięcia stałego i amplitudy napięcia pulsacji. Amplituda składowej zmiennej napięcia na kondensatorze nie powinna przekraczać (w zależności od jej pojemności i dopuszczalnego napięcia pracy) od 6 do 25% wartości napięcia stałego.
Obecnie produkuje się wiele typów kondensatorów elektrolitycznych o różnych napięciach pracy (od 5 do 2000 V) i różnej pojemności (od kilku do kilkudziesięciu tysięcy uF). Odchylenie ich rzeczywistych pojemności od podanych na etykiecie może wahać się w granicach od + 50% do - 20%. Pojemność kondensatorów elektrolitycznych zależy w dużym stopniu od temperatury. I tak np. dla przykładowych kondensatorów temperatura - 40°C wpływa na zmniejszenie ich pojemności w przybliżeniu o 50%, natomiast wzrost temperatury do + 60°C powoduje wzrost pojemności do około 30% w porównaniu z temperaturą w granicach 15 do 20°C.

Rys. 2-11. Kondensatory elektrolityczne stosowane w filtrach sieciowych 1 - "Rifa" - 32 uF/450 V,
2 - "T3" (polski) - 16 uF/450V, 3 - "CN" - 2 * 16uF/550 V

Rys. 2-12. kondensatory elektrolityczne stosowane w filtrach sieciowych 1 - "Grundig" - 16 uF/540 V,
2 - "Galwin 403-A" - 2*20 uF/400 V, 3 - "Tesla" 2 * 32 uF/250 V

Normalny prąd upływnościowy kondensatorów elektrolitycznych jest tym większy, im większa jest ich pojemność i większe napięcie pracy. W kondensatorach o pojemności 10 do 30 uF przy napięciu 300 do 500 V prąd upływnościowy wynosi zwykle l do 2 mA, w kondensatorach zaś o większej pojemności (powyżej 2000 uF) osiąga on 10 mA i więcej. Przy wzroście temperatury pracy kondensatora prąd upływnościowy rośnie.
Wskutek długotrwałego przechowywania kondensatorów elektrolitycznych następuje w nich wysychanie elektrolitu, W wyniku tego kondensatory tracą pojemność i nie nadają się do użytku. Metalowy korpus kondensatora najczęściej jest jego elektrodą ujemną.
Bardzo ważnym zagadnieniem ze względu na duży poziom składowej zmiennej jest miejsce włączenia kondensatora elektrolitycznego do układów. Przy większych mocach pobieranych z prostownika amplituda składowej zmiennej na tych kondensatorach może osiągnąć 30 do 35% napięcia stałego (przy pojemności kondensatora około 50 uF). Tak duża, procentowa zawartość składowej zmiennej jest niedopuszczalna i z tego względu pojemność kondensatorów w takich przypadkach należy brać 2 razy większą niż wskazana. Procentowa wartość pulsacji obniża się wtedy więcej niż 2 razy, składowa stała zaś nieco rośnie.
Podczas pracy prostownika należy obserwować, aby kondensatory nie nagrzewały się więcej niż 10 do 15°C w stosunku do temperatury otaczającego powietrza. W wypadku jakiegoś naruszenia normalnej pracy zasilacza należy przede wszystkim sprawdzić stan kondensatorów wejściowych (pierwsze kondensatory filtru). Wszystkie pozostałe kondensatory elektrolityczne, włączone w inne odcinki układu, pracują w lepszych warunkach, gdyż procent pulsacji nie jest tak duży.
Przy małych mocach prostowników i gdy oporność obciążenia jest duża, pojemność kondensatorów może być niewielka. Przy szeregowym łączeniu kondensatorów procent pulsacji zmniejsza się. Również napięcia składowych stałej i zmiennej odpowiednio się rozkładają. Aby rozkład ten był równomierny, każdy kondensator należy bocznikować opornikiem o oporności rzędu 100 do 200 kOhm.

2.4. OPOROWE STABILIZATORY PRĄDU

Najbardziej prostym i dostatecznie dostępnym sposobem stabilizacji prądu żarzenia lamp odbiornika uniwersalnego jest stosowanie stabilizatora oporowego (baretera), tj. elementu utrzymującego prawie niezmienny prąd w obwodzie włókien lamp odbiornika przy znacznych wahaniach napięcia sieci. Oprócz tego stabilizator oporowy w połączeniu z urdoksem...

Ze względu, że aktualnie nie są prawie wcale stosowane - informacje o barterach pojawią się na tej stronie później.

Dalsza część artykułu: ELEMENTY ZASILACZY (2)

design tomant