1. Muuntajan, tasasuuntaajan ja kondensaattorin mitoittaminen.


Kun puhutaan perinteisestä virtalähteestä, se sisältää aina rautasydänmuuntajan. Muuntajan antama jännite ja virta riippuu siitä millaista jännitettä ja virtaa halutaan saada ulos virtalähteestä. Yleensä muuntajan jännitteen pitää olla 20-30% suurempi kuin ulos tulevan tasajännitteen arvo on. AC-jännitteen mittaus tehdään yleensä tehollisena jännitteenä eikä jännitteen huippuarvona. Tämä tarkoittaa sitä, että tasasuuntauksen jälkeen jännitteen huippuarvo on noin 1,4 kertaa suurempi. Muuntajan antama virta pitää mitoittaa niin, että se on myös noin 30 % suurempi kuin haluttu ulostulevan virran maksimiarvo virtalähteestä. Poikkeuksena sellainen virtalähde, josta otetaan virtaa maksimaalisesti vain hetkittäin. Muuntajan mitoitus voi olla pienempi, mutta kondensaattorin huomattavasti suurempi.

muuntaja

Käytännössä ei ole suurta väliä käytetäänkö muuntajaa, jossa on keskiulosotto ja kaksi diodia vai yhtenäistä käämiä ja kokoaaltotasasuuntaajaa.

Tasasuunnattu virta on siniaallon puoilikkaista koostuvaa sykkivää tasavirtaa. Kannattaa aina käyttää kokoaaltotasasuuntausta. Sen avulla ladataan kondensaattoria, joka tasaa jännitteen vaihtelut. Kondensaattorin arvo riippuu siitä virrasta millä virtalähdettä kuormitetaan sekä muuntajan antamasta hetkellisestä virrasta. Kuormituksen aikana kondensaattoriin jäävä jännitteen 100 Hz:n nopeudella sykkivää jännitevaihtelua kutsutaan rippeliksi. Rippelijännite lasketaan kaavasta: (https://en.wikipedia.org/wiki/Ripple_(electrical))

Rippeni kaavarippeli

Rippelijännite riippuu siis ottovirrasta, vaihtovirran taajuudesta (50 Hz) ja kondensaattorin kapasitanssista. Kaavassa on oletettu, että latausvirta syntyy vastuksettomasta muuntajasta ja tasasuuntauksesta. Näinhän ei ole, vaan virranantokyky riippuu muuntajan sisäisestä vastuksesta ja muuntajan hyvyydestä. Tästä syystä rippeliä laskettaessa pitää varautua siihen, että se on 20-30% suurempi todellisuudessa kuin laskettuna. Kondensaattorin koko pitää valita suuremmaksi eli tuo antaa minimiarvon, ei todellista. Rippelijännitteen minimikohdan pitää olla yli virtavahvistimen ottaman jänniteen pudotusarvon. Yleensä virtavahvistimessa jännite putoaa rakenteesta riippuen 1,5 – 3 volttia. Jännitettä mitoitettaessa kannattaa muistaa, että kokoaaltotasasuuntaajassa diodien yli häviää diodin kynnysjännitteen verran eli 2 x 0,7 V. Tämä on merkityksellistä, jos rakennetaan virtalähde, joka antaa suhteelisen pientä jännitettä (< 10 V).


Muuta muistettavaa


Diodien yli muodostuu jännitteen vaihtuessa jäännöskapasitanssia, jonka laukeaminen aiheuttaa jännitepiikin. Kun niitä kapeita piikkejä syntyy 100 kertaa sekunnissa, niiden poistoon ei riitä elektrolyytin ominaisuudet. Oikea tapa on tinata jokaisen diodin yli noin 10 nF kondensaattori.

Virtalähteen käynnistys aiheuttaa virtapiikin kun kondensaattori latautuu nollasta täyteen jännitteeseen. Kun muuntajan sisäinen vastus ja induktanssi eivät riitä vaimentamaan virran syöksyä, sulake on kovilla. Jos laskennallisesti on valittu sulake, jonka on esimerkiksi 50% suurempi kooltaan kuin maksimaalinen virranotto, nopea (Flink) sulake palaa. Pitää käyttää aina hidasta (Träge) sulaketta. Toinen mahdollisuus isoissa virtalähteissä on käyttää hidastusrelettä ja syöksyvirtavastusta ennen muuntajaa rinnakkain. Vastuksella rajataan syöksyvirta ja releen napsahtaessa kiinni, saadaan muuntajasta täydet tehot. Sulake ei kuitenkaan saa olla niin suuri, ettei se oikosulkutilanteessa pala.

Ylijännitesuojauksen sekä oikosulun takia pitää käyttää sulaketta kondensaattorin ja virtavahvistimen välissä. Kondensaattorin lataus riittää polttamaan sulakkeen. Jos se olisi ennen kondensaattoria, oikosulkuvirta saattaisi kärventää osia kun kondesaattorin koko varaus purkautuisi virtavahvistimen kautta. Tuota sulaketta ei kuvaan ole merkitty.

Muuntajan teho on ilmoitettu volttiampeereina ei watteina. Käytännössä sillä ei ole suurta merkitystä, mutta muuntajasta saatava todellinen teho on wateissa pienempi kuin tuo kertolaskun tulos. Kyse on vaihtovirrasta ja laskutavasta. Muuntajan käämitys on yleensä laskettu vastaamaan saatavaa tehoa, joskaan mitoitus ei ylitä minimiarvoa taloudellisista syistä. Suurimmalla teholla mitattu jännitteen alemenaa ei ilmoiteta. Valitettavasti se olisi monessa tapauksessa tarpeellinen tieto.


seuraava sivu