Měniče napětí

Význam měničů napětí Zamyšlení: Jak se Vám líbí představa být 2 týdny bez mobilu, internetu nebo notebooku jako generace vašich rodičů ve vašem věku? Současný rozmach používání prostředků IKT si vynutil požadavek na zajištění jejich napájení i místech, kde není k dispozici elektrické napětí 230V/50Hz, pro které je většina těchto zařízení konstruována. Krátkodobě lze pro napájení těchto zařízení použít akumulátory, při dlouhodobém používání je nutné doplnit akumulátor o alternativní zdroj – solární panel případně malý větrník. V obou případech je potřebná změna druhu napětí realizovaná elektronickým měničem napětí. Měniče napětí mají nezastupitelné místo i u solárních elektráren, kde umožňují dosažení požadovaného výstupního napětí při maximálním využití získané energie.

Měniče zařízení pro změnu parametru elektrické energie: druhu napětí hodnoty napětí u střídavých pak jeho kmitočtu mohou být realizovány na různých fyzikálních principech: pro velké výkony se dříve používaly hlavně rotační elektrické stroje, pouze usměrňovače a menší výkony byly realizovány elektronicky dnes se i pro největší výkony používají výhradně polovodičové měniče Poznámka: Za měnič není považován transformátor, který při změně hodnoty napětí zachovává jeho frekvenci.

Rozdělení měničů Následující část kurzu se bude zabývat pouze polovodičovými měniči.

Usměrňovače: mění střídavé napětí na stejnosměrné realizují se vhodným zapojením diod, kterými protéká proud pouze při kladné půlvlně vstupního napětí v případě potřeby regulace hodnoty napětí se ve výkonových obvodech používají tyristory, u kterých lze prostřednictvím řídících obvodů zajistit průtok proudu pouze pro část kladné půlvlny vstupního napětí neřízené usměrňovače slouží k napájení elektronických zařízení napájených z veřejné sítě 230V/50Hz u větrných elektráren, kde je kmitočet napětí generátoru závislý na rychlosti větru, umožňují stejnoměrné mezistupně dosažení stejného kmitočtu a hodnoty napětí jako je kmitočet a napětí sítě

Střídače: mění stejnosměrné napětí na střídavé realizují se vhodným zapojením polovodičových spínacích prvků (tranzistorů nebo tyristorů) ke své činnosti potřebují řídící jednotky (velmi často jednoúčelové integrované obvody), které řídí činnost spínacího prvku u alternativních zdrojů slouží k dosažení stejného kmitočtu a hodnoty napětí jako je kmitočet a napětí sítě běžně se používají pro napájení zařízení menších výkonů pro napětí 230V/50Hz z palubní sítě vozidel nebo akumulátorů ostrovních fotovoltaických systémů

Stejnosměrné měniče napětí: mění hodnotu stejnosměrného napětí základem je tranzistor (řízený řídící jednotkou) doplněný o diodu, tlumivku a kondenzátor, případně transformátor měniče se střídavým mezistupněm – střídačem se mění stejnosměrné napětí na střídavé, které se dále transformuje a následně usměrňuje přímé měniče napětí – změny napětí se dosahuje postupným připojováním a odpojováním tlumivky, při odpojování tlumivky se energie magnetického pole tlumivky mění na proud nabíjející kondenzátor přímé měniče jsou použitelné pouze pro menší výkony u alternativních zdrojů je používají k dosažení stejného napětí paralelně pracujících sekcí fotolotaických panelů a regulaci napětí pro nabíjení akumulátorů ostrovních systémů

Střídavé měniče napětí: mění kmitočet a hodnotu střídavého napětí základem je polovodičový spínač (řízený řídící jednotkou) měniče se stejnosměrný mezistupněm – střídavé napětí se nejprve usměrní a následně střídačem změní na střídavé požadovaného napětí a kmitočtu – pro řízení otáček asynchronních motorů se používají frekvenční měniče přímé měniče napětí – používají se pro změnu rychlosti otáčení velkých motorů, kdy se postupným spínáním trojfázového průběhu pomocí tyristorů získává jednofázový s nižším kmitočtem přímé trojfázové měniče se používají pouze pro velké výkony u větrných elektráren se střídavé měniče používají k dosažení stejného kmitočtu a napětí jako je napětí sítě, ke které jsou elektrárny připojeny

Parametry měničů napětí: druh a hodnota vstupního napětí druh a hodnota výstupního napětí jmenovitý (maximální) výkon krytí – ochrana proti působení prostředí a dotyku živých částí třída ochrany – opatření před úrazem elektrickým proudem při poruše – 2 nebo 3 vodičové připojení pracovní prostředí – vnitřní, vnější, mezní teploty a max. vlhkost účinnost

Kontrolní otázky: Jaké vlastnosti elektrického proudu mohou měniče měnit? Charakterizujte vlastnosti a užití usměrňovačů. Charakterizujte vlastnosti a užití střídačů. Jaké 2 druhy stejnosměrných měničů se používají? Uveďte základní parametry měničů.

Zdroje: Říha, J., Elektrické stroje a přístroje, Praha, SNTL 1984 http://www.ges.cz/cz/pwi-600va-GES07506702.html http://www.ges.cz/cz/menic-napeti-gnm-2412-10a-GES07500178.html