Co je to krokové napětí?

Konstrukce a princip činnosti tyristorového (triakového) stabilizátoru
— Principem činnosti stabilizátoru je sledovat změny vstupního napětí a upravovat podle situace výstupního napětí.
— Když se změní vstupní napětí, stabilizátor použije první fázi (20 milisekund) k měření napětí.
— Po měření dojde k reakci na situaci.
Při změně napětí v rozsahu se výstupní napětí vyrovná na 220V.
— Když napětí klesne pod rozsah, stabilizátor přejde do režimu „pull“ – zvýší napětí, dokud zdroj transformátoru vydrží. Zároveň klesá i napětí na výstupu stabilizátoru. Pokud dojde k náhlému nárůstu napětí nad rozsah, dojde k nouzovému vypnutí.
— Nezmeškáte pulsní rázy a rázy během výpadků napájení a zapnutí.
— Regulace napětí ve stabilizátoru je organizována spínáním přídavných vinutí speciálního transformátoru.

Spínání se provádí elektronickými spínači (triaky) v okamžiku, kdy sinusoida napětí prochází nulovou značkou.
Elektronické klíče jsou řízeny procesorem pomocí speciálního programu.
Procesor sbírá data ze senzorů a přepíná klíče podle daného algoritmu. Procesor také neumožňuje zapnout více než jednu klávesu a hlídá obslužnost kláves.
Procesor také shromažďuje data ze souvisejících senzorů, které nejsou uvedeny v diagramu (síla proudu, zahřívání transformátoru, výkon procesoru atd.).

— Algoritmus programu procesoru zahrnuje následující režimy:
— Transit – režim, kdy je vstupní napětí normální a stabilizátor poskytuje ochranu pouze před náhlými rázy.
– Boost – režim, kdy je vstupní napětí pod normálem, ale v rozsahu regulace, stabilizátor zvýší výstupní napětí na jmenovité.
— Pull—nouzový režim, když je vstupní napětí pod normální hodnotou a pod rozsahem. Věnovat pozornost! Stabilizátor napětí se nevypne, ale zvýší napětí, dokud zdroj transformátoru vydrží.
— Emergency — režim, kdy je vstupní napětí vyšší než regulační rozsah, stabilizátor se vypne, přejde do pohotovostního režimu a „čeká“ na pokles napětí. Tento režim je svou činností podobný zařízení jako „Bariéra“.
— Zpoždění zapnutí — režim poskytuje vyhlazení přepětí při zapnutí napájení

VÝHODY

• Vysoký výkon. Doba odezvy stabilizátoru je asi 10-20 ms (jedna vlna/půlvlna sinusovky)
• Ticho spínacích prvků: žádné cvakání relé, žádné tikání krokového motoru oproti levným reléovým a elektromechanickým stabilizátorům.
• Odolnost díky absenci mechanických prvků.
• Plně elektronický obvod stabilizace napětí.
• Vysoká účinnost s nízkým poklesem napětí.
• Nejlepší poměr kvality, ceny a spolehlivosti.

NEVYHODY

• Regulace napětí postupně. K překonání tohoto nedostatku je nutné zvýšit počet stupňů regulace napětí. V důsledku toho se zvyšuje cena stabilizátoru.

Co jsou tyristory?

– Jedná se o polovodičová zařízení vyrobená na bázi monokrystalu polovodiče se třemi nebo více pn přechody. Taková zařízení se vyznačují dvěma stabilními stavy – uzavřený (stav s nízkou vodivostí) a otevřený (stav s vysokou vodivostí). V otevřeném stavu tyristory umožňují tok proudu jedním směrem, proto jsou často přirovnávány k řízeným diodám.
Zařízení se používají jako elektronické bezkontaktní spínače, které ovládají výkonné zátěže pomocí slabých signálů. Vyrábí se několik typů tyristorů, které se liší vodivostí a způsobem řízení.
Existují také tyristory, které propouštějí proud v obou směrech, nazývané „triaky“.
Tyristorové provedení má tři výstupy, z nichž jeden je určen k přepínání do stavu „zapnuto“. Zařízení současně kombinuje několik funkcí: spínač, usměrňovač a zesilovač. Používá se také jako regulátor, hlavně při napájení obvodu střídavým napětím.
Výkonové tyristory jsou díky extrémně nízkým proudovým ztrátám nejlepší volbou pro řízení vysokých proudů a energie. Tyristorové regulátory proto našly široké uplatnění pro nastavení výkonu stejnosměrného nebo střídavého proudu v široké škále obvodů, například obvodů pro řízení rychlosti otáčení elektromotoru nebo nastavení úrovně osvětlení.
Dnes se tyristory používají v široké škále elektronických zařízení: měniče, generátory, usměrňovače, napájecí zdroje, nabíječky atd.

VÝHODY BEZKONTAKTNÍHO PŘEPÍNÁNÍ PROUDU
Bezkontaktní spínání proudu, které tyristorový spínač umožňuje, má mnoho výhod. Kontaktní relé a elektromagnetické spouštěče mají omezenou spínací životnost v důsledku mechanické a spínací odolnosti zařízení proti opotřebení. Ve srovnání s nimi je o několik řádů odolnější a spolehlivější tyristorový spouštěč, jehož životnost je dána především rozdíly v provozních teplotách.
Vydrží prakticky neomezený počet sepnutí. Použití kontaktních spínačů má smysl pouze v případě ojedinělého spínání zátěže, např. s periodou minimálně 10 minut.

Ke skokové (okamžité) změně napětí nebo proudu v obvodu může dojít při zapínání a vypínání rádiového zařízení, přepínání provozních režimů obvodu, při provozu v pulzním režimu, když v obvodu pracuje dvouúrovňový informační signál atd. .

Na Obr. 14.1 ukazuje napětí, která se okamžitě mění, tzn. grafy vlivu skokového vstupu.

Obr. 14.1. Příklady akce krokového vstupu

Analyticky, vzorce pro napětí znázorněné na Obr. 14.1, a, b, v, lze napsat:

kde 1(/) je funkce jednotky (Heaviside funkce Ф(0)-

V elektrických obvodech vzniká efekt skokového vstupu buď změnou topologie obvodu nebo použitím speciálních pulzních zdrojů. Pro změnu konfigurace obvodu se používá klíč (obr. 14.2) – prvek, který má dva stabilní stavy: buď „zavřeno“ (obr. 14.2, A), nebo „otevřený“ (obr. 14.2, b). V podstatě je ideálním klíčem rezistor, jehož odpor se okamžitě změní z nuly na nekonečno nebo naopak. Stav „zavřeno“ odpovídá nulovému odporu

Rýže. 14.2. Klíčový obrázek na diagramu: й — otevírací klíč; б – zavírací klíč

klíč = 0; v „otevřeném“ stavu je odpor klíče roven nekonečnu: Я_kp = °o.

Ve schématu je klíč vždy zobrazen ve stavu „před přepnutím“ pohyblivá část klíče mění svou polohu ve směru hodinových ručiček v okamžiku přepnutí. Časový okamžik, kdy dojde ke komutaci, se obvykle považuje za čas rovný nule (t = 0). Před přepnutím zůstává systém v ustáleném stavu po neomezeně dlouhou dobu. U elektrických obvodů to znamená provoz buď s konstantním proudem nebo harmonickým vstupem. Doba provozu obvodu před přepnutím se označuje jako t = 0_. Ihned po přepnutí, tzn. v určitém okamžiku t = 0₊, systém přechází do nestabilního stavu, který trvá neomezeně dlouho, tzn. na t = oo, poté se vrátí do ustáleného stavu.

Nesmíme zapomenout, že prvky zobrazené v elektrickém schématu jsou prezentovány jako idealizované modely skutečných elektrických zařízení, jejichž vlastnosti se mohou výrazně lišit od ideálních. Podívejme se na vlastnosti skutečných klíčů.

Ke spínání elektrických obvodů se používají buď mechanické nebo elektronické klíče. U mechanických spínačů nastává změna odporu ve větvi, když jsou vodivé kontakty (kontaktní plošky) sepnuty (rozpojeny). Navíc, čím větší je kontaktní kompresní síla, tím menší je odpor klíče v „zavřeném“ režimu. Velká síla však vede k deformaci klíčových prvků, což ztěžuje ovládání takového prvku. Tento technický rozpor se obvykle řeší kompromisem, tzn. Při dostatečně velkých lisovacích silách zůstává odpor klíče v „zavřeném“ režimu vysoký. Navíc u skutečných mechanických spínačů dochází při komutaci k jiskření mezi kontaktními ploškami. To se děje jak při sepnutí kontaktů, tak při rozepnutí kontaktů. Obloukový výboj ničí kontaktní plošky, což vede k vytvoření vrstvy oxidu na nich, která má vysokou odolnost vůči elektrickému proudu. To vede ke zvýšenému zahřívání uzavřených kontaktů a postupnému selhání klíče.

U mechanických klíčů existuje další velmi škodlivý jev, který omezuje jejich použití ve vysokorychlostních elektronických zařízeních – odskok kontaktu. Vzhledem k elastickým vlastnostem klíčových prvků nedochází při sepnutí kontaktů k jedinému, ale vícenásobnému kontaktu a oddělení kontaktních plošek, což může být vysokorychlostními elektronickými zařízeními vnímáno jako vícenásobné sepnutí spínacího prvku resp. vést k poruše.

Elektronické klíče, tzn. spínací prvky vytvořené na bázi polovodičových prvků mají poměrně dlouhou dobu odezvy (u výkonných elektronických spínačů to jsou desítky mikrosekund), vysoký odpor v „zavřeném“ režimu (desítky ohmů) a relativně nízký odpor v „otevřeném“ režimu (stovky kiloohmů). V současné době jsou spínací zařízení slabým článkem většiny radioelektronických zařízení.