Witam, czytałem sobie artykuł nt. przetwornbików piezoelektrycznych --> EdW 9/97.
1. W tym artykule w opisie do rysunku 8c i 8d jest napisane, że napięcie występujące na przetworniku jest prawie 2x większe od napięcia zasilania. Nie rozumiem skąd to większe napięcie przy takim połączeniu jak na tych schematach się pojawia. Zasilanie jest napięciem pojedynczym,np. 9V. Gdy "dolna" bramka jest w stanie niskim, to jest na poziomie masy, więc skąd się bierze napięcie prawie np. 18V?
2. Z kolei na rysunku 9d jest cewka z odczepem.
Jaka jest różnica w porównaniu z rys. 9a lub 9b?
Jak rozkładają się napięcia i prądy w tej cewce z odczepem przy zmianie stanów, podczas kluczowania, tranzystora?
pozdrawiam
Podwyższanie napięcia
1. Jeżeli wyjście jednej bramki jest na poziomie wysokim, to wyjście drugiej będzie na poziomie niskim. Przy zasilaniu np. 9V można uznać że przetwornik zasilany jest wtedy napięciem +9V. Po zamianie stanów wyjść obu bramek przetwornik będzie nadal zasilany napięciem 9V, ale o przeciwnej polaryzacji. Inaczej można powiedzieć że przetwornik zasilany jest napięciem -9V. Kiedy przyjmiemy że jedno z wyprowadzeń przetwornika jest punktem odniesienia dla pomiarów (masą pozorną), wtedy na drugim wyprowadzeniu napięcie będzie zmieniać się od wartości -9V do +9V, czyli amplituda takiego przebiegu będzie wynosić 18V.
2. Cewka z odczepem pracuje jako autotransformator, czyli podwyższa napięcie. Przekładnię takiego autotransformatora można obliczyć (patrząc na rysunek 9d) jako stosunek liczby zwojów całej cewki, do liczby zwojów górnej części cewki.
2. Cewka z odczepem pracuje jako autotransformator, czyli podwyższa napięcie. Przekładnię takiego autotransformatora można obliczyć (patrząc na rysunek 9d) jako stosunek liczby zwojów całej cewki, do liczby zwojów górnej części cewki.
2. Ta cewka na rysunku 9D to autotransformator: http://pl.wikipedia.org/wiki/Autotransformator Działa to praktycznie tak samo jak układ z rys. 9C ale dzięki jednemu uzwojeniu jest łatwiej zrobić i zużywa się mniej drutu. Różnica między 9A i 9B a 9C i 9D jest taka, że w C i D oprócz impulsu podwyższonego napięcia na cewce w momencie wyłączenia tranzystora masz to napięcie jeszcze zwiększone za sprawą przekładny transformatora.
1. Czyli układ rozpatrujemy nie w t=>0, gdzie u=9V, tylko bierzemy pod uwagę cały okres, czyli dwie jego połówki, dodatnią i ujemną. 18V to jest napięcie międzyszczytowe w czasie jednego okresu, no następnych też, napięcia przemiennego prostokątnego.
Dobrze to zrozumiałem?
2. Rys. 9d: Zasilanie zakładam 6V. Straty na Ucsat tranzystora pomijam.
a) Tranzystor otwarty: między plusem zasilania a odczepem mamy 6V.
A jakie jest napięcie po drugiej stronie cewki? Też 6V, ponieważ jest podpięta pod plus zasilania, pominąłem przetwornik piezo.
b) Tranzystor zamknięty: górna część cewki mamy 6V, dolna część cewki, zakładając przekładnie = 2, 12V.
A jak wygląda przepływ prądu?
a)plus zasilania-> przetwornik-> dolna połowa cewki-> tranzystor->masa
b)cewka, jako pełne uzwojenie-> przetwornik piezo-> plus zasilania
To mi wygląda jakby zmiany napięcia były na tle tych 6V, jednak dolna nóżka przetwornika widzi zmiany 12V...
Coś mi świta, jednak nie do końca to łapię ideę.
Dobrze to zrozumiałem?
2. Rys. 9d: Zasilanie zakładam 6V. Straty na Ucsat tranzystora pomijam.
a) Tranzystor otwarty: między plusem zasilania a odczepem mamy 6V.
A jakie jest napięcie po drugiej stronie cewki? Też 6V, ponieważ jest podpięta pod plus zasilania, pominąłem przetwornik piezo.
b) Tranzystor zamknięty: górna część cewki mamy 6V, dolna część cewki, zakładając przekładnie = 2, 12V.
A jak wygląda przepływ prądu?
a)plus zasilania-> przetwornik-> dolna połowa cewki-> tranzystor->masa
b)cewka, jako pełne uzwojenie-> przetwornik piezo-> plus zasilania
To mi wygląda jakby zmiany napięcia były na tle tych 6V, jednak dolna nóżka przetwornika widzi zmiany 12V...
Coś mi świta, jednak nie do końca to łapię ideę.
1. Dobrze rozumiesz.
2.
a) W stanie ustalonym do piezo dochodzić będzie 6V bo odczep zwarty jest przez tranzystor do masy, przez piezo nie płynie prąd więc rezystancję dolnej połowy cewki pomijamy (nie powoduje spadku napięcia).
b) W stanie ustalonym na wszystkich odczepach cewki i na obu okładkach piezo będzie 6V względem masy.
Twój problem polega na rozpatrywaniu wszystkiego w stanie ustalonym i prądzie stałym, a w takim stanie cewka nie działa. Kluczowe w tym układzie jest to, co dzieje się w momencie przejścia tranzystora z stanu otwartego do zamkniętego. W rdzeniu cewki (transformatora) jest zgromadzona energia, która musi się gdzieś podziać z momencie odcięcia przepływu prądu przez tranzystor, więc ta energia przechodzi z cewki do piezo. Żeby to dobrze zrozumieć trzeba się trochę znać na wyższej matematyce albo zrobić sobie symulację np. w LT Spice i obejrzeć co się dzieje - polecam. Nie da się łatwo policzyć jakie będzie szczytowe napięcie na piezo a do tego potrzeba znać wiele parametrów tej cewki, nie tylko przekładnię trafa.
2.
a) W stanie ustalonym do piezo dochodzić będzie 6V bo odczep zwarty jest przez tranzystor do masy, przez piezo nie płynie prąd więc rezystancję dolnej połowy cewki pomijamy (nie powoduje spadku napięcia).
b) W stanie ustalonym na wszystkich odczepach cewki i na obu okładkach piezo będzie 6V względem masy.
Twój problem polega na rozpatrywaniu wszystkiego w stanie ustalonym i prądzie stałym, a w takim stanie cewka nie działa. Kluczowe w tym układzie jest to, co dzieje się w momencie przejścia tranzystora z stanu otwartego do zamkniętego. W rdzeniu cewki (transformatora) jest zgromadzona energia, która musi się gdzieś podziać z momencie odcięcia przepływu prądu przez tranzystor, więc ta energia przechodzi z cewki do piezo. Żeby to dobrze zrozumieć trzeba się trochę znać na wyższej matematyce albo zrobić sobie symulację np. w LT Spice i obejrzeć co się dzieje - polecam. Nie da się łatwo policzyć jakie będzie szczytowe napięcie na piezo a do tego potrzeba znać wiele parametrów tej cewki, nie tylko przekładnię trafa.
Napięcie na cewce po zatkaniu tranzystora zależeć będzie od czasu jej wcześniejszego ładowania, obciążenia podpiętego do niej, np. przy rozwarciu u=>oo, od konstrukcji cewki itd. Tego mam w jakimś stopniu świadomość.
Mam jeszcze pytanie, patrząc na tą cewke jak na autotransformator. Które uzwojenia "pracują" w przykładzie podanym na rys.9d?
a)... stan pomiędzy b, a: górna
b)... stan pomiędzy a, b: górna i dolna jako całość.
Mam jeszcze pytanie, patrząc na tą cewke jak na autotransformator. Które uzwojenia "pracują" w przykładzie podanym na rys.9d?
a)... stan pomiędzy b, a: górna
b)... stan pomiędzy a, b: górna i dolna jako całość.
Ostatnio zmieniony 29 sty 2013, 23:38 przez kosa, łącznie zmieniany 1 raz.
Zasada jest prosta do zrozumienia i wyobrażenia jeśli mowa jest o przebiegu sinusoidalnym ale jeśli odważymy się przyjrzeć się przetwornicy impulsowej typu flyback (czyli temu, o czym mowa w tym temacie) to nawet samo zrozumienie co się dzieje bez uwzględnienia matematyki staje się znacznie trudniejsze 
Zgadza się. Kiedyś pytałem się inżyniera elekktryka nt. przesunięć godzinowych w transformatorze, nie potrafił mi tego wytłumaczyć.mr_x pisze:Sama zasada działania transformatora jest w miarę prosta do zrozumienia, ale jej matematyczny zapis to koszmar. W elektroenergetyce dodatkowo trzeba zwracać uwagę na bardzo wiele trudnych do zrozumienia zjawisk.
Do tego również zmierzam. Mam jakieś wyobrażenie jak działa przetwornica impulsowa, jest jak patrzę na schemat, to już mam problem z analizą, a chciałbym to w końcu ogarnąć.c4r0 pisze:jeśli odważymy się przyjrzeć się przetwornicy impulsowej typu flyback (...) to nawet samo zrozumienie co się dzieje bez uwzględnienia matematyki staje się znacznie trudniejsze
Poszukałem na temat stanów nieustalonych, prawa komutacji itp.
Wniosek jaki mi się nasunął, to uklad w z rys.9d działa właśnie w stanach nieustalonych, tzn. idea podwyższenia napięcia występuję w stanie nieustalonym.
To podwyższone, wyindukowane, napięcie zależy od rezystancji cewki, co za tym idzie prądu płynącego w stanie ustalonym, indukcyjności cewki, czasu/szybkości jej wyłączenia.
Nie jest prawdą, że autotransformator pracuje w stanie nieustalonym. Podobnie dławik w przetwornicy DC/DC też pracuj w stanie ustalonym. A wynika to z tego, że w stanie ustalonym napięcie na dławiku ma średnią wartość równą zero. Czyli w każdym takcie prąd jak i napięcie za każdym razem przyjmującą tą samą wartość szczytową.
A co do napięcie indukowanego w cewce to zależny ono od szybkości zmian prądu, albo z innego punktu widzernia od szybkości zmian strumienian magnetycznego.
Ale wracając do autotransformatora. To działa jak transformator za sprawą prawa przepływu. I napięcie na uzwojeniu wtórnym będzie równe
Vs = Vp * Ns/Np = 10V * 12/3 = 10V * 4 = 40V.
Dodatkowo dobierając indykcyjny cewki tak by razem z pojemnością membrany piezo doszło do rezonansu równoległego. To wtedy napięcia będą miały kształt zbliżony do sinusa.
A co do napięcie indukowanego w cewce to zależny ono od szybkości zmian prądu, albo z innego punktu widzernia od szybkości zmian strumienian magnetycznego.
Ale wracając do autotransformatora. To działa jak transformator za sprawą prawa przepływu. I napięcie na uzwojeniu wtórnym będzie równe
Vs = Vp * Ns/Np = 10V * 12/3 = 10V * 4 = 40V.
Dodatkowo dobierając indykcyjny cewki tak by razem z pojemnością membrany piezo doszło do rezonansu równoległego. To wtedy napięcia będą miały kształt zbliżony do sinusa.
- Załączniki
-
- 12.PNG (4.66 KiB) Przejrzano 12573 razy