Strömförsörjning

Navigeringshjälp

Den här navigeringshjälpen visar de första stegen för att använda presentationen. Du kan hoppa över den med ⟶ (högerpil).

Navigering

Du kan bläddra mellan bilder och avsnitt med piltangenterna på datorn.

Navigeringspilar för presentationen

Fler funktioner

Med några kortkommandon kommer du åt fler funktioner. De viktigaste är:

F1
Help / hjälp
o
Overview / översikt över alla bilder
s
Speaker View / talarvy
f
Full Screen / helskärmsläge
b
Break, Black, Pause / dölj presentationen
Alt-klick
Zooma in på eller ut från bilden

Översikt

Presentationen är tvådimensionell: kolumnerna är kapitlets avsnitt och raderna är bilderna i respektive avsnitt.

Skriver du ett ”o” får du en översikt över alla bilder i presentationen. Det hjälper dig att få en överblick eller hitta tillbaka om du känner att du ”gått vilse”. Navigera med piltangenterna.

Talarvy

Talarvy

Skriver du ett ”s” öppnas ett nytt fönster, talarvyn.

Under ”Layout” kan du välja mellan olika placeringar av elementen.

Praktiska tips för talarvyn

  • Om du använder en projektor ställer du in operativsystemet på två skärmar: talarvyn visas då till exempel på laptopen medan deltagarna ser presentationen.
  • Vid en onlinepresentation delar du webbläsarfliken och navigerar i fönstret ”Speaker View”.
  • Talarvyn gäller alltid ett kapitel. I slutet av kapitlet måste den stängas för att kunna öppna en ny talarvy i nästa kapitel.
  • För att markera något med muspekaren eller använda zoom måste du byta till det fönster där presentationen visas.

Helskärm

Skriver du ett ”f” visas den aktuella bilden i helskärm. Med ”Esc” lämnar du helskärmsläget.

Det är särskilt praktiskt för skärmen som visar presentationen för publiken.

Dölj

Skriver du ett ”b” döljs presentationen.

Du visar den igen på något av följande sätt:

  • Klicka i fönstret.
  • Tryck på ”b” igen.
  • Klicka på knappen ”Resume presentation”.
Knappen Resume Presentation

Zoom

Håller du ned Alt-tangenten och klickar i presentationen zoomas den delen in. Det är praktiskt för att lyfta fram detaljer i kopplingar. Ett nytt klick tillsammans med Alt zoomar ut igen.

Zoomen fungerar bara i det valda fönstret. Talarvyn är inte synkroniserad med presentationsvyn när det gäller zoom.

Spänningskälla

Nätaggregat

  • Den viktigaste spänningskällan för oss radioamatörer, vid sidan av batterier, är nätaggregatet. Det matas från elnätet med $\qty{230}{\volt}$ växelspänning och ger en likspänning på $\qty{13,8}{\volt}$. Med det kan man driva radioapparater och tillbehör.
  • Det är viktigt att utspänningen förblir konstant under belastning.

Elsäkerhet

Hos nätaggregat, särskilt med metallhölje, är en normenlig anslutning till elnätet viktig. Skyddsledaren (grön/gul) har till uppgift att vid fel leda bort spänningen till ”jord” och därmed bryta säkringen, så att ingen farlig spänning ligger på metallhöljet. I en 3-ledarkabel är ledarfärgerna fastlagda så här:

Ledarfärger

  • Fasledare (L) $\rightarrow$ brun
  • Nollledare (N) $\rightarrow$ blå
  • Skyddsledare (PE) $\rightarrow$ grön/gul

Inre resistans och anpassning

TODO
Figur UPPGRADERINGS-7.2.1: Ersättningskoppling för strömkälla med högohmig $R_i$

Användning av en strömkälla

  • Laboratorienätaggregat
  • Laddteknik för ackumulatorer

Spänningskälla

Den här alternativtexten har ännu inte granskats.

Kortfattat: Kopplingsschema över en strömkrets med en verklig spänningskälla till vänster (markerat område) och ett lastmotstånd till höger.

Utförlig beskrivning: Till vänster finns ett ljusblått, streckat område med texten ”Reale Spannungsquelle” (verklig spänningskälla). Däri ligger lodrätt i serie ett rektangulärt motstånd märkt ”Ri” (överst) och under det en cirkelformad spänningskälla märkt ”Uq”. Upptill och nedtill är en klämpunkt som öppen cirkelmarkering inritad, och de leder åt höger till en rektangulär ledningsram. I den högra sidan av ramen sitter ett lodrätt ritat rektangulärt motstånd märkt ”RL”. På den övre vågräta ledningen pekar en pil åt höger märkt ”I”. Mellan övre och undre klämman i det mittre fria fältet är en nedåtriktad pil märkt ”Uk” inritad. Ledningarna bildar en sluten rektangulär strömkrets.
Figur UPPGRADERINGS-7.2.2: Ersättningskoppling för spänningskälla

Inre resistans

  • Kan inte mätas med en multimeter
  • Bestäms genom beräkning:
    $R_i = \frac{\Delta U}{\Delta I}$

Inre resistans hos spänningskälla

$(\Delta U = \qty{0}{\volt})$; $R_i = \frac{\Delta U}{\Delta I} = \frac{0}{x} = \qty{0}{\ohm}$

Ideala spänningskällor ska ha en mycket låg inre resistans $R_i \ll R_L$

Idealfall: $\qty{0}{\ohm}$, då förblir utspänningen oförändrad vid belastning.

Strömbegränsning

  • Inbyggd i laboratorienätaggregat
  • Lastströmmen överstiger en högsta strömstyrka
  • $\rightarrow$ Klämspänningen sänks
  • $\rightarrow$ Lastströmmen förblir konstant
  • Funktion hos konstantströmkälla

Inre resistans hos strömkälla

$R_i = \frac{\Delta U}{\Delta I}$; $(\Delta I \to \qty{0}{\ampere})$; $R_i = \frac{\Delta U}{\Delta I} \to \qty{\infty}{\ohm}$

Ideala strömkällor ska ha en mycket hög inre resistans $R_i \gg R_L$.

Idealfall: $\qty{\infty}{\ohm}$, då förblir lastströmmen konstant när lastresistansen ändras, därför talar man också om strömanpassning.

Effektanpassning

  • Optimal effektavgivning från sändare till antenn
  • $$R_i = R_L$$
Sammanfattning inre resistans Inre resistans
Spänningsanpassning hos en konstantspänningskälla $R_i$ är mycket lågohmig; teoretiskt $\qty{0}{\ohm}$; $R_i \ll R_L$ identiskt med $R_L \gg R_i$
Strömanpassning hos en konstantströmkälla $R_i$ är mycket högohmig; $R_i \gg R_L$ identiskt med $R_L \ll R_i$
Effektanpassning hos förstärkare $R_L = R_i$
Tabell UPPGRADERINGS-7.2.3: Sammanfattning om inre resistans

Lösningsgång

  • givet: $U_0 = \qty{13,5}{\volt}$
  • givet: $U_{Kl} = \qty{13}{\volt}$
  • givet: $I = \qty{2}{\ampere}$
  • sökt: $R_i$
$$R_i = \frac{U_i}{I} = \frac{U_0-U_{Kl}}{I} = \frac{\qty{13,5}{\volt} - \qty{13}{\volt}}{\qty{2}{\ampere}} = \qty{0,25}{\ohm}$$

Lösningsgång

  • givet: $U_0 = \qty{13,8}{\volt}$
  • givet: $U_{Kl} = \qty{13,6}{\volt}$
  • givet: $I = \qty{20}{\ampere}$
  • sökt: $R_i$
$$R_i = \frac{U_i}{I} = \frac{U_0-U_{Kl}}{I} = \frac{\qty{13,8}{\volt} - \qty{13,6}{\volt}}{\qty{20}{\ampere}} = \qty{10}{\milli\ohm}$$

Lösningsgång

  • givet: $U_0 = \qty{13,5}{\volt}$
  • givet: $U_{Kl} = \qty{12,4}{\volt}$
  • givet: $I = \qty{0,9}{\ampere}$
  • sökt: $R_i$
$$R_i = \frac{U_i}{I} = \frac{U_0-U_{Kl}}{I} = \frac{\qty{13,5}{\volt} - \qty{12,4}{\volt}}{\qty{0,9}{\ampere}} = \qty{1,22}{\ohm}$$

Lösningsgång

  • givet: $U_0 = \qty{5,0}{\volt}$
  • givet: $U_{Kl} = \qty{4,8}{\volt}$
  • givet: $R_L = \qty{1,2}{\ohm}$
  • sökt: $R_i$
$$I = \frac{U_{Kl}}{R_L} = \frac{\qty{4,8}{\volt}}{\qty{1,2}{\ohm}} = \qty{4}{\ampere}$$
$$R_i = \frac{U_i}{I} = \frac{U_0 - U_{Kl}}{I} = \frac{\qty{5,0}{\volt} - \qty{4,8}{\volt}}{\qty{4}{\ampere}} = \qty{0,05}{\ohm}$$

Ackumulatorer, kapacitet och energi

Ackumulatortyper

De vanligaste ackumulatortyperna inom amatörradion:

  • Blyackumulator (Pb)
  • Nickel-metallhydrid (NiMH)
  • Litiumjärnfosfat (LiFePO4)
Den här alternativtexten har inte granskats ännu.

Sammanfattning: Rektangulärt, blått krympfolierat batteripack med stor etikett ”ZIPPY 4200” i serien ”30C Series”, fotograferat framifrån.

Beskrivning: Batteriet är inpackat i blå krympfolie, hörnen är något vikta; uppe till vänster sticker tjocka ledningar ut (en röd kabel med blå isolering syns vid utgången). Den centrala etiketten har en röd och mörkblå utformning med stor silverfärgad text ”ZIPPY”, till höger om den talet ”4200” i vit och silverfärgad kontur och ovanför ”30C Series” i ljusblått. Under står ”HIGH DISCHARGE LiFe BATTERY”. Längst ned listar ett avsnitt ”VOLTAGE” med små cirkelsymboler alternativen ”2 CELL 6.6V”, ”3 CELL 9.9V”, ”4 CELL 13.2V”, ”5 CELL 16.5V”, ”6 CELL 19.8V”. Bredvid finns blå rutor ”1P” och ”2P” samt piktogram med text: ”LONG LIFE”, ”LOW IMPEDANCE”, ”CELL MATCHED”, ”HIGH CHARGE RATE”. Nere till höger finns ett stiliserat fågelhuvud med varumärkeslogotypen ”flightmax”. Längst ned med liten text: ”Please read safety warning & usage guidelines at www.zippybattery.com before use.”
Figur UPPGRADERINGS-7.3.1: LiFePO4
  • Kapacitet: $\qty{4200}{\milli\ampere\hour}$
  • Spänning: 4S1P / $\qty{13,2}{\volt}$

Kopplingar

Exempel:

  • 4S1P: 4 celler i serie, 1 parallellt
  • 4S2P: 4 celler i serie, 2 parallellt

Per cell ca. $\qty{3,2}{\volt}$ till $\qty{3,3}{\volt}$, alltså
$\qty{3,3}{\volt} \cdot 4 = \qty{13,2}{\volt}$

Kapacitet

Exempelackumulator: $\qty{4200}{\milli\ampere\hour} = \qty{4,2}{\ampere\hour}$

$\rightarrow$ belasta 1 timme med $\qty{4,2}{\ampere}$ eller 2 timmar med $\qty{2,1}{\ampere}$

$$t = \frac{Q}{I}$$
$$t = \frac{\qty{4,2}{\ampere\hour}}{\qty{4,2}{\ampere}} = \qty{1}{\hour}$$

Elektrisk energi

Lagrad elektrisk energi i ackumulatorn

$$E = Q \cdot U$$

Exempelackumulator: $E = \qty{4,2}{\ampere\hour} \cdot \qty{13,2}{\volt} = \qty{55,44}{\watt\hour}$

Urladdningsström

Uppgift på exempelackumulatorn: 30C

Urladdningen kan ske med 30 gånger kapaciteten $Q$

Urladdningsström = $30 \cdot \frac{1}{\unit{\hour}} \cdot \qty{4,2}{\ampere\hour} = \qty{126}{\ampere}$

Ackumulatorn vore urladdad på 120 sekunder.

Seriekoppling av ackumulatorer

Den här alternativtexten har inte granskats ännu.

Kortfattat: Ett kopplingsschema visar fyra seriekopplade celler B1–B4 med vardera 3,3 V och 4200 mAh, som tillsammans ger en total spänning på 13,2 V (4200 mAh).

Detaljerad beskrivning: Till vänster finns ett plustecken, till höger ett minustecken; mellan dem går en horisontell ledning. Överst visar en pil åt höger med texten ”13,2 V 4200 mAh”. Därunder markerar ytterligare pilar delspänningar: från vänster till ungefär tre fjärdedelar ”9,9 V” och till höger en kort pil ”3,3 V”. På mellanhöjd finns två pilar åt höger märkta ”6,6 V”, över den vänstra respektive högra hälften. Lodräta streckade linjer delar grafiken i fyra lika stora avsnitt. Längst ned finns fyra batterisymboler bredvid varandra med beteckningarna ”B1”, ”B2”, ”B3”, ”B4” ovanför; under varje symbol står en pil åt höger med ”3,3 V” och därunder ”4200 mAh”. Upplägget visualiserar hur de fyra cellernas spänningar summeras medan kapaciteten är oförändrad.
Figur UPPGRADERINGS-7.3.2: Seriekoppling

Parallellkoppling av ackumulatorer

Den här alternativtexten har inte granskats ännu.

Kortfattat: Kopplingsschema för ett batteripack med åtta celler: två parallellkopplade serier om fyra, totalt 13,2 V och 8400 mAh.

Detaljerad beskrivning: Teckningen visar till vänster en pluspol och till höger en minuspol som öppna cirklar med +/–. Mellan två sidoskenor ligger åtta battericeller B1 till B8 ritade som kondensatorsymboler. Övre raden: B1–B4 i serie från vänster till höger; undre raden: B5–B8 i serie från höger till vänster; båda raderna är ledande förbundna på sidorna (parallellkoppling av de två serierna). Varje cell är märkt med ”3,3 V” och ”4200 mAh” samt en liten pil åt höger. Överst markerar pilar summaspänningarna: över hela bredden ”13,2 V 8400 mAh”, ovanför dessutom delpilar med ”9,9 V”, ”6,6 V” och ”3,3 V” motsvarande avsnittens längd; streckade lodräta linjer delar schemat i fyra lika breda avsnitt. Fyllda punkter markerar anslutningarna för serierna till sidoskenorna.
Figur UPPGRADERINGS-7.3.3: Parallellkoppling

Balanserare

Den här alternativtexten har inte granskats ännu.

Sammanfattning: Foto av flera kablar med en vit 5-polig JST-XH-kontakt och två 5,5 mm rundkontakter, en svart kontakt (−) och ett rött uttag (+).

Detaljerad beskrivning: I mitten finns en vit 5-polig JST-XH-kontakt; till vänster går fem tunna ledningar i olika färger (blå, gul, vit, gul, orange). Till höger om kontakten syns linjer med texter: överst ett minustecken, därunder U12, U23, U34, nederst ett plustecken; ovanför står ”JST‑XH für Balancer”. Därunder går två tjocka silikonkablar: överst en svart kabel med förgylld 5,5 mm rundkontakt, bredvid texten ”− Pol”; under den en röd kabel med förgyllt 5,5 mm runduttag, bredvid ”+ Pol”. Nere till höger står texten ”5,5 mm Stecker/Buchse für Lastanschluss”. Bakgrunden är vit, fokus ligger på anslutningarna.
Figur UPPGRADERINGS-7.3.4: LiFePO4 anslutningar

Lösningsgång

  • givet: $U = \qty{2}{\volt}$
  • givet: $Q = \qty{10}{\ampere\hour}$
  • givet: $N = 6$
  • sökt: $U_{\mathrm{tot}}, Q_{\mathrm{tot}}$
$$U_{\mathrm{tot}} = N \cdot U = 6 \cdot \qty{2}{\volt} = \qty{12}{\volt}$$
$$Q_{\mathrm{tot}} = Q \cdot 1 = \qty{10}{\ampere\hour}$$

Lösningsgång

  • givet: $Q_{\mathrm{max}} = \qty{60}{\ampere\hour}$
  • givet: $Q_{\qty{10}{\percent}} = 0,1 \cdot Q_\mathrm{max} = \qty{6}{\ampere\hour}$
  • givet: $I = \qty{0,8}{\ampere}$
  • sökt: $t$
$$Q = I \cdot t \Rightarrow t = \frac{Q}{I} = \frac{Q_{\mathrm{max}} - Q_{10\%}}{I} = \frac{\qty{54}{\ampere\hour}}{\qty{0,8}{\ampere}} = \qty{67,5}{\hour}$$

Lösningsgång

  • givet: $U = \qty{12}{\volt}$
  • givet: $Q = \qty{5}{\ampere\hour}$
  • sökt: $W$
$$W = P \cdot t = U \cdot I \cdot t = U \cdot Q = \qty{12}{\volt} \cdot \qty{5}{\ampere\hour} = \qty{60,0}{\watt\hour}$$

Solceller

Den här alternativtexten har ännu inte granskats.

1) Kort sammanfattning: En vågrät ledning korsas på mitten av en lodrät linje med två sneda pilar på sig; till höger på ledningen sitter en liten, svart rektangel.

2) Detaljerad beskrivning: På vit bakgrund löper en tunn vågrät linje från vänster till höger. Mitt i bilden står en tunn lodrät linje som korsar den vågräta ledningen; den lodräta sticker upp och ned något utanför den vågräta. Från uppe till höger kommer två korta pilar riktade snett nedåt vänster och pekar mot den övre delen av den lodräta linjen. Direkt till höger om den lodräta finns på den vågräta ledningen en kort, smalare, svart, lodrät rektangel. Inga andra symboler, etiketter eller värden finns.
Figur UPPGRADERINGS-7.4.1: Symbol för fotoelement (solcell)
Den här alternativtexten har ännu inte granskats.

Kort beskrivning: Schematisk bild av en flerskiktskomponent som träffas av gula pilar märkta ”Sonnenlicht” (solljus), med två ledningar till en ”Verbraucher” (belastning) och spänningsangivelsen ”0,5 V”.

Detaljerad beskrivning: Perspektivteckning av en rätblocksformad stapel av tre färgade lager, uppifrån och ned märkta ”N-Dotiert” (N-dopad, ljusblå), ”Dünne Sperrschicht” (tunt spärrskikt, ljusgrå) och ”P-Dotiert” (P-dopad, orange). Ovansidan visar flera parallella grå ränder på en blå yta. Från uppe till vänster faller flera gula pilar snett nedåt höger mot ytan; ovanför står med gult ”Sonnenlicht”. Till höger leder två svarta ledningar bort från stapeln; varje ledning är markerad med en svart punkt vid stapeln (upptill och nedtill). Ledningarna går till en rektangulär symbol, bredvid vilken ”Verbraucher” står. Till höger om den finns en lodrät markering märkt ”0,5 V” med en pil uppåt. Inga andra komponenter, skalor eller axlar är inritade.
Figur UPPGRADERINGS-7.4.2: Uppbyggnad av en monokristallin kiselsolcell

Data för solceller

Beteckning Förkortning Förklaring
Tomgångsspänning ${U}_{OC}$ Är spänningen som ligger över cellen utan last vid full solinstrålning.
Kortslutningsström ${I}_{SC}$ Är strömmen som flyter vid kortslutning av utgången, vid full solinstrålning.
Tabell UPPGRADERINGS-7.4.3: Data för solceller

Hopkoppling av solceller

Den här alternativtexten har ännu inte granskats.

Kort sammanfattning: Kopplingsschema med flera seriekopplade solceller i fyra parallella grenar mellan en övre och en undre samlingsskena; till höger är en last inritad, bredvid markeras spänningen U och strömmen I.

Detaljerad beskrivning: Upptill och nedtill löper en genomgående ledarbana (samlingsskena) vardera med flera svarta förbindelsepunkter; längst till höger slutar båda ledarbanorna i en liten öppen anslutningscirkel. Däremellan är fyra lodräta strängar inritade. Varje sträng består av flera identiska solcellssymboler (två korta, parallella plattor) med två små pilar som pekar mot plattorna från höger. Den vänstra strängen visas som en lång seriekoppling; på dess mitt står ”30 st.” med en streckad lodrät linje som antyder de utelämnade komponenterna; nere till vänster bredvid strängen står ”0,6 V”. Uppe till vänster visar en uppåtriktad strömpil märkt ”1 A”. Över tre av strängarna är små, svartfyllda, uppåtpekande trianglar inritade vid noderna på den övre samlingsskenan. I de tre högra strängarna löper dessutom streckade lodräta linjer från enskilda celler till den undre samlingsskenan. Till höger utanför cellfältet markerar en lång klammer med pil nedåt storheten ”U”. I den högra ytterledaren är en smal rektangel insatt som lastsymbol; bredvid står en nedåtriktad strömpil märkt ”I”.
Figur UPPGRADERINGS-7.4.4: Solcellssammanslutning i en solpanel

Lösningsgång

  • givet: $U_0 = \qty{0,6}{\volt}$
  • givet: $I_k = \qty{1}{\ampere}$
  • givet: $N_R = 30, N_P = 4$
  • sökt: $U_{0,\mathrm{tot}}, I_{k,\mathrm{tot}}$
$$U_{0,\mathrm{tot}} = N_R \cdot U_0 = 30 \cdot \qty{0,6}{\volt} = \qty{18}{\volt}$$
$$I_{0,\mathrm{tot}} = N_P \cdot I_k = 4 \cdot \qty{1}{\ampere} = \qty{4}{\ampere}$$

Spänningsomvandlare

Den här alternativtexten har inte granskats ännu.

Kortfattat: Närbild av ett litet grönt elektronikkort med tresiffrig 7-segmentsdisplay, två blå skruvklämmor (ingång/utgång) och märkta komponenter som ”Speicherinduktivität”, ”Elektronische Schalter” och ”PWM Steuerung”.

Detaljerad beskrivning: Det rektangulära kretskortet har rundade hörn med vita fästytor. Nere i mitten sitter en svart, tresiffrig 7-segmentsdisplay med ljusgrå segmentkonturer. Nere till vänster och höger finns en blå tvåpolig skruvklämma vardera; till vänster är den märkt ”Eingang”, till höger ”Ausgang”, vid den vänstra ingången är gula och blå trådar anslutna. Nära varje klämma står en stor, silverfärgad elektrolytkondensator med texten ”CK 330 35V”. Uppe i mitten är ett grått, kvaderformat komponentblock (energilagringsdrossel) monterat, ovanför det ett vitt textfält ”Speicherinduktivität”. Till höger bredvid ligger flera svarta, platta halvledarhöljen med textfältet ”Elektronische Schalter”. I kortets mitt syns många SMD-motstånd, -kondensatorer och IC-kretsar; ett vitt textfält ”PWM Steuerung” pekar på en liten IC. Till höger om mitten sitter en blå trimpotentiometer med markeringen ”203” och en mässingsfärgad ställskruv. Mellan komponenterna ligger en liten röd lysdiod (inte tänd), olika testpunkter och vita komponenttryck (t.ex. R-, C-, Q- och D-beteckningar). Nere till höger är ”ON/OFF” tryckt, bredvid en liten tryckknapp. Kortet är grönlackerat, lödplattorna och ledarbanorna syns.
Figur UPPGRADERINGS-7.5.1: Nedväxlande (buck) och uppväxlande (boost) omvandlare

Verkningsgrad

  • Förluster uppstår i kopplingens komponenter
  • Verkningsgrad $\eta$, oftast angiven i $%$
$$\eta = \frac{P_{\mathrm{out}}}{P_{\mathrm{in}}}$$

Lösningsgång

  • givet: $U_{\textrm{in}} = \qty{12}{\volt}$
  • givet: $U_{\textrm{out}} = \qty{5}{\volt}$
  • givet: $I_{\textrm{in}} = \qty{2}{\ampere}$
  • givet: $I_{\textrm{out}} = \qty{3}{\ampere}$
  • sökt: $\eta$
$$\begin{split} \eta &= \frac{P_{\mathrm{out}}}{P_{\mathrm{in}}} = \frac{U_{\mathrm{out}} \cdot I_{\mathrm{out}}}{U_{\mathrm{in}} \cdot I_{\mathrm{in}}}\\ &= \frac{\qty{5}{\volt} \cdot \qty{3}{\ampere}}{\qty{12}{\volt} \cdot \qty{2}{\ampere}} = \frac{\qty{15}{\watt}}{\qty{24}{\watt}} = \num{0,625} = \qty{62,5}{\percent} \end{split}$$
  • givet: $U_{\mathrm{in}} = \qty{5}{\volt}$
  • givet: $U_{\mathrm{out}} = \qty{12}{\volt}$
  • givet: $I_{\mathrm{in}} = \qty{3}{\ampere}$
  • givet: $I_{\mathrm{out}} = \qty{1}{\ampere}$
  • sökt: $\eta$
$$\begin{split} \eta &= \frac{P_{\mathrm{out}}}{P_{\mathrm{in}}} = \frac{U_{\mathrm{out}} \cdot I_{\mathrm{out}}}{U_{\mathrm{in}} \cdot I_{\mathrm{in}}}\\ &= \frac{\qty{12}{\volt} \cdot \qty{1}{\ampere}}{\qty{5}{\volt} \cdot \qty{3}{\ampere}} = \frac{\qty{12}{\watt}}{\qty{15}{\watt}} = \num{0,8} = \qty{80}{\percent} \end{split}$$

Likriktare I

Likriktare

  • För att omvandla växelspänning till likspänning behöver vi en likriktare.
  • Det enklaste är likriktning med en diod, eftersom en diod leder ström bara i en riktning.
  • Därmed ”klipper” vi bort den negativa halvperioden av växelspänningen.
  • Fler komponenter behövs för att göra de positiva halvperioderna till en stabil likspänning, dem lär vi känna i HAREC-kursen.

Likriktare II

Den här alternativtexten har ännu inte granskats.
1) Kort sammanfattning: Kopplingsschema med transformator, seriekopplad diod D samt en kondensator C_L och ett lastmotstånd R_L, som båda är anslutna mellan övre ledningen och returledningen; pilar U_E och U_L markerar spänningsriktningar.
2) Detaljerad beskrivning: Längst till vänster en tvåpolig ingång med växelspänningssymbol (~), ansluten till primärlindningen på en transformator; till höger om den sekundärlindningen med två anslutningar. Den övre sekundäranslutningen leder åt höger genom en diod märkt D (symbol: triangel mot lodrät linje, spetsen åt höger) till en knutpunkt som är ritad som en fylld punkt. Från denna knutpunkt går nedåt en kondensator märkt C_L (två parallella plattor) till den nedre returledningen, som slutar vid transformatorns nedre sekundäranslutning; kondensatorns nedre anslutning är likaså markerad med en fylld punkt. Från samma övre knutpunkt leder till höger ett lastmotstånd som en rektangel märkt R_L nedåt till returledningen. Bredvid sekundärlindningen står en nedåtriktad pil märkt U_E; till höger om lastmotståndet står en nedåtriktad pil märkt U_L. Ledningarna löper som genomgående linjer som förbinder alla komponenter.
Figur UPPGRADERINGS-7.7.1: Enkelvägslikriktning med kondensator
1) Kort beskrivning: Diagram av ett rektangulärt rutnät med en horisontell axel ”5 ms/Div.” och en vertikal axel ”3 V/Div.”; periodiskt förlöpande kurva, först brant med avrundat maximum och sedan mjukare utlöpande nedåt.
2) Utförlig beskrivning: Bilden visar ett koordinatsystem med en horisontell axel ”5 ms/Div.” och en vertikal axel ”3 V/Div.”. Origo nere till vänster har märkningen ”0 V”. Rutnätet består av sju horisontella och sju vertikala rutnätslinjer. En kurva löper uteslutande mellan den femte och den sjätte rutnätslinjen och börjar först brant, går över i ett avrundat maximum och löper sedan ut något flackare. Efter två vertikala rutnätslinjer börjar en ny cykel.
Figur UPPGRADERINGS-7.7.2: Rippel på utgångslikspänningen $U_L$

Över lastmotståndet $R_L$ uppstår en pulserande likspänning $U_L$

Lösningsgång

  • givet: $U_{\mathrm{eff}} = \qty{15}{\volt}$
  • sökt: $\hat{U}$
$$\hat{U} = U_{\mathrm{eff}} \cdot \sqrt{2} = \qty{15}{\volt} \cdot 1,41 = \qty{21,21}{\volt}$$

Lösningsgång

  • givet: $U_P = \qty{230}{\volt}$
  • givet: $ü = 20:1$
  • sökt: $\hat{U} + \qty{50}{\percent}$
$$ü = \frac{U_P}{U_S} \Rightarrow U_S = \frac{U_P}{ü} = \frac{\qty{230}{\volt}}{20} = \qty{11,5}{\volt}$$
$$\hat{U} = U_S \cdot \sqrt{2} = \qty{11,5}{\volt} \cdot 1,41 \approx \qty{16,26}{\volt}$$
$$\hat{U} + \qty{50}{\percent} \approx \qty{25}{\volt}$$

Lösningsgång

  • givet: $U_P = \qty{230}{\volt}$
  • givet: $ü = 5:1$
  • sökt: $U_{SS} + \qty{20}{\percent}$
$$ü = \frac{U_P}{U_S} \Rightarrow U_S = \frac{U_P}{ü} = \frac{\qty{230}{\volt}}{5} = \qty{46}{\volt}$$
$$\hat{U} = U_S \cdot \sqrt{2} = \qty{46}{\volt} \cdot 1,41 \approx \qty{65,05}{\volt}$$
$$U_{SS} + \qty{20}{\percent} = 2 \cdot \hat{u} + \qty{20}{\percent} \approx \qty{156}{\volt}$$

Brolikriktare

Den här alternativtexten har ännu inte granskats.

Sammanfattning: Kopplingsschema med transformator, efterkopplad diodbrolikriktare och ett lastmotstånd; spänningarna är markerade med blått som Ue, Us och Ua.

Detaljerad beskrivning: Till vänster finns två öppna anslutningsklämmor som leder till en spole (transformatorns primärlindning); bredvid står med blått ”Ue” med en pil nedåt. Till höger om den skiljer två parallella lodräta streck primärsidan från sekundärsidan. På högra sidan följer en andra spole (sekundärlindning) med två anslutningar; bredvid med blått ”Us” med pil nedåt. De två sekundäranslutningarna är förbundna med en brokoppling av fyra diodsymboler. De övre och undre bronoderna är markerade med ”~”; den vänstra likspänningsnoden är märkt ”−”, den högra ”+”. Från noden märkt ”+” går en ledning åt höger till den övre utgångspunkten. Där är ett rektangulärt motstånd (last) lodrätt kopplat mellan övre och undre utgångsledare. Den undre utgångsledaren löper åt vänster tillbaka och förenas med brons undre ”~”-nod; den övre sekundäranslutningen går till den övre ”~”-noden. Längst till höger visas två öppna utgångsklämmor; bredvid står med blått ”Ua” med en pil nedåt. Svarta punkter markerar elektriska förbindelser vid noderna.
Figur UPPGRADERINGS-7.8.1: Brolikriktare
Med följande applet kan du titta på de båda halvperioderna var för sig.

Filtrering

1) Kort beskrivning: Kopplingsschema med rektangulär ledningsdragning med horisontella ledare och två anslutningspunkter vardera till vänster (”~ 230 V”) och höger (omärkta), däremellan en transformator, en brygglikriktare och en spole med två kondensatorer.

2) Utförlig beskrivning: Kopplingsschemat innehåller en rektangulär krets med horisontella ledare. Till vänster finns upptill och nedtill en anslutningspunkt vardera, däremellan märkningen ”~ 230 V”. Båda horisontella ledarna är anslutna till en transformators primärlindning, vars kärna antyds med två parallella vertikala streck. Transformatorns sekundärlindning slutar i en brygglikriktare av fyra dioder med triangeln åt höger och ett vertikalt streck vid spetsen. Brygglikriktarens båda växelströmsingångar är märkta ”~”, de båda likspänningsutgångarna med ”–” (vänster) och ”+” (höger). Från båda utgångarna utgår en horisontell ledare åt höger. Båda ledarna är vertikalt förbundna med varandra via en kondensator. I den övre ledaren följer en spole (halvbågar riktade uppåt), därefter ytterligare en vertikal förbindelse med den nedre horisontella ledaren, denna gång via en utjämningskondensator märkt ”C_S”. Båda horisontella ledarna slutar till höger i en anslutningspunkt.
Figur UPPGRADERINGS-7.8.2: Likriktarkoppling med filtrering

Lösningsgång

  • givet: $U_P = \qty{230}{\volt}$
  • givet: $ü = 8:1$
  • givet: $U_D = \qty{0,6}{\volt}$
  • sökt: $\hat{U}$
$$ü = \frac{U_P}{U_S} \Rightarrow U_S = \frac{U_P}{ü} = \frac{\qty{230}{\volt}}{8} = \qty{28,75}{\volt}$$

I tomgång kan diodspänningen försummas.

$$\hat{U} = U_S \cdot \sqrt{2} = \qty{28,75}{\volt} \cdot 1,41 \approx \qty{40}{\volt}$$

Helvågslikriktare

Den här alternativtexten har ännu inte granskats.

Sammanfattning: Kopplingsschema med en transformator, två dioder betecknade D1 och D2 och två utgångar markerade med + och −.

Detaljerad beskrivning: Till vänster finns en liten sinussymbol mellan två öppna klämmor (öppna cirklar), som via ledningar är förbunden med transformatorns vänstra spole; de två spolarna (vänster och höger) skiljs åt av två parallella, lodräta streck. På den högra spolen på sekundärsidan finns på ungefär mitthöjd en svart punkt, till vilken en mittledning är ansluten. Från den högra spolens övre ände leder en vågrät ledning åt höger till dioden betecknad D1; diodsymbolen visar en triangel som pekar åt höger mot ett lodrätt streck. Från den högra spolens nedre ände leder ytterligare en ledning åt höger till dioden betecknad D2; även här pekar en triangel åt höger mot ett lodrätt streck. Efter dioderna löper ledningarna åt höger; de övre ledningarna efter D1 och från den undre ledningen (efter D2) möts i en gemensam svart nodpunkt, från vilken en ledning går vidare till en öppen anslutning märkt ”+”. Den mellersta vågräta ledningen (från den svarta punkten på spolen) leder åt höger till en öppen anslutning märkt ”−”. Inga andra etiketter finns.
Figur UPPGRADERINGS-7.9.1: Helvågslikriktning med två dioder

Transformator med mittuttag och två dioder

Med följande applet kan du titta på de båda halvperioderna var för sig.

Negativ utspänning

  • Anoderna är anslutna till utgången
  • Likspänningen blir negativ i förhållande till mittuttaget
  • Halvperioderna ligger under nollinjen

Grundfrekvens

Efter likriktningen finns en pulserande likspänning med dubbla frekvensen mot ingångsspänningen.

Rippel

  • Ingen koppling arbetar idealt
  • I en likriktarkoppling uppstår på utgången en likspänning med överlagrad växelspänning $\rightarrow$ rippel
  • Kan studeras med ett oscilloskop

Switchat nätaggregat I

  • Nätaggregatet som presenterades i föregående kapitel har nackdelen hög vikt på grund av transformatorn och dålig verkningsgrad på grund av förluster när utspänningen hålls konstant.
  • Switchade nätaggregat för upp ingångsspänningen till en högre frekvens, så att mindre transformatorer kan användas, och erbjuder effektivare sätt att hålla utspänningen konstant.

Detaljer följer även här i HAREC-kursen, vi koncentrerar oss på fördelarna:

  • Hög verkningsgrad
  • Låg vikt
  • Liten volym

Men: Där det finns ljus finns det också skugga.

  • De höga frekvenserna kan ge högfrekventa störningar, som stör särskilt på kortvåg.
  • För nätaggregat konstruerade för amatörradio är det numera inget problem, men det är det fortfarande för nätaggregat inom hemelektroniken.

Switchat nätaggregat II

1) Kort beskrivning: Kopplingsschema med rektangulär ledningsdragning med två anslutningspunkter vardera till vänster (”230 V” och vågsymbol) och till höger (omärkta), däremellan en brygglikriktare; i den övre horisontella grenen en elektronisk brytare (”E”), en filterkondensator till den nedre horisontella ledaren och en transformator; i den övre högra delen en diod och en kondensator mellan de båda horisontella ledarna.

2) Utförlig beskrivning: Kopplingsschemat visar en rektangulär krets av två horisontella ledare och två anslutningspunkter i den vänstra delen. De två anslutningspunkterna är märkta ”230 V” och en vågsymbol och är anslutna till övre och nedre ingången på en brygga i diamantform bildad av fyra dioder (brygglikriktare). Brygglikriktarens högra utgång är ansluten till en vertikalt ritad kondensator med ”+”-tecken vid den övre anslutningen; den nedre anslutningen går till den nedre horisontella ledaren, som är ansluten till brygglikriktarens vänstra utgång. Från brygglikriktarens högra utgång går dessutom en ledare åt höger via en brytare märkt ”E” till den övre anslutningen på primärlindningen (till vänster) i en transformator. Primärlindningens nedre anslutning leder tillbaka till den nedre horisontella ledaren på kretsens vänstra sida. På transformatorns sekundärsida (till höger) är en diod ritad vid den övre anslutningen (symbol med triangel åt höger mot spärrlinjen), som leder till den övre av de två högra anslutningspunkterna. Mellan den övre och den nedre anslutningspunkten finns ytterligare en vertikalt ritad kondensator med ”+”-tecken vid den övre anslutningen.
Figur UPPGRADERINGS-7.12.1: Principschema för switchat nätaggregat

Galvanisk skiljning

  • Skiljer ingångs- och utgångssidan åt
  • Håller kopplingens störsignaler borta från nätspänningssidan
  • Annars fungerar elnätet som en antenn
Den här alternativtexten har ännu inte granskats.

1) Kort sammanfattning: Kopplingsschema med ett kopplat spolelement ”T” mellan vänstra anslutningarna ”L1/PE/N” och högra anslutningarna ”L1’/N’”, dessutom kondensatorerna ”C1”, ”C2” och ”C3”.

2) Detaljerad beskrivning: Till vänster finns tre anslutningsbeteckningar med små anslutningscirklar: överst ”L1”, i mitten ”PE” (med en kort vågrät ledning åt höger), nederst ”N”. Mellan den övre och nedre vänstra ledningen ligger en kondensator ”C1”, ritad som två parallella plattor; från mitten av denna symbol går en kort ledning åt vänster till ”PE”. Den övre vänstra ledningen (från ”L1”) går åt höger, passerar en knutpunkt (svart punkt) och leder till anslutning ”1” på den mittersta komponenten ”T”. Den nedre vänstra ledningen (från ”N”) går åt höger, passerar en knutpunkt och leder till anslutning ”3” på ”T”. I mitten är ”T” märkt; den visar två spolsymboler: uppe mellan ”1” (vänster) och ”2” (höger), nere mellan ”3” (vänster) och ”4” (höger). Till vänster om spolarna finns två svarta markeringspunkter. Mellan de två spolarna är en liten, omärkt kondensatorsymbol (två parallella plattor) ritad. Till höger leder anslutningarna ”2” och ”4” var och en till en lodrät höger ledning med anslutningscirklar ”L1’” (uppe) och ”N’” (nere); på denna högra ledning finns tre knutpunkter (uppe, mitten, nere). På sidan av den högra ledningen är två kondensatorer ritade: överst ”C2”, nederst ”C3”, placerade över varandra; deras gemensamma mellanliggande knutpunkt i mitten är markerad som en svart punkt, från vilken en kort vågrät ledning går åt vänster och slutar öppet.
Figur UPPGRADERINGS-7.12.3: Filter vid 230 V-ingången på ett switchat nätaggregat

Lågpassfilter på ingångssidan

Spänningsstabilisering

  • Ingångsspänningen kan variera
  • Till exempel hos ackumulatordrivna apparater
  • Känsliga delar (t. ex. oscillatorer) skulle ändra frekvens
  • Åtgärd: spänningsstabilisering

Stabilisering med zenerdiod

Den här alternativtexten har ännu inte granskats.

Kopplingsschemat visar en spänningskälla med +13,8 V och 0 V. Ett motstånd \( R_V \) är seriekopplat. En zenerdiod är parallellkopplad med ett annat motstånd \( R_L \). Strömmarna \( I_Z \) genom dioden och \( I_L \) genom motståndet \( R_L \) är markerade med pilar.
Figur UPPGRADERINGS-7.13.1: Spänningsstabilisering med zenerdiod

Lösningsgång

  • givet: $R_L = \qty{470}{\ohm}$
  • givet: $I_L = \qty{10}{\milli\ampere}$
  • givet: $I_Z = \qty{15}{\milli\ampere}$
  • givet: $U_{\mathrm{in}} = \qty{13,8}{\volt}$
  • sökt: $\eta = \frac{P_L}{P_{\mathrm{in}}}$
$$P_L = I_L^2 \cdot R_L = (\qty{10}{\milli\ampere})^2 \cdot \qty{470}{\ohm} = \qty{47}{\milli\watt}$$
$$P_{\mathrm{in}} = U_{\mathrm{in}} \cdot I_{\mathrm{in}} = U_{\mathrm{in}} \cdot (I_Z + I_L) = \qty{13,8}{\volt} \cdot (\qty{15}{\milli\ampere} + \qty{10}{\milli\ampere}) = \qty{345}{\milli\watt}$$
$$\eta = \frac{P_L}{P_{\mathrm{in}}} = \frac{\qty{47}{\milli\watt}}{\qty{345}{\milli\watt}} \approx \num{0,14}$$

Linjär spänningsregulator

Den här alternativtexten har ännu inte granskats.

Ett kopplingsschema visar flera elektriska komponenter: Ett motstånd märkt ”470Ω”, en zenerdiod med ”5,6V”, en transistor och en kondensator med ”47μF” och en pluspol. Dessutom finns ett annat motstånd märkt ”1kΩ”. Kretsen förbinder anslutningspunkterna A och B.
Figur UPPGRADERINGS-7.13.2: Kopplingsschema för en linjär spänningsregulator

Lösningsgång

  • givet: $U_{\mathrm{in}} = \qty{13,8}{\volt}$
  • givet: $U_{\mathrm{out}} = \qty{9}{\volt}$
  • givet: $I = \qty{900}{\milli\ampere}$
  • sökt: $P_V$
$$U_{IC1} = U_{\mathrm{in}} - U_{\mathrm{out}} = \qty{13,8}{\volt} - \qty{9}{\volt} = \qty{4,8}{\volt}$$
$$P_V = U_{IC1} \cdot I = \qty{4,8}{\volt} \cdot \qty{900}{\milli\ampere} = \qty{4,32}{\watt}$$

Lösningsgång

  • givet: $U_{\mathrm{in}} = \qty{13,8}{\volt}$
  • givet: $U_{\mathrm{out}} = \qty{5}{\volt}$
  • givet: $I_{\mathrm{in}} = \qty{455}{\milli\ampere}$
  • givet: $I_{\mathrm{out}} = \qty{450}{\milli\ampere}$
  • sökt: $\eta$
$$\eta = \frac{P_{\mathrm{out}}}{P_{\mathrm{in}}} = \frac{U_{\mathrm{out}} \cdot I_{\mathrm{out}}}{U_{\mathrm{in}} \cdot I_{\mathrm{in}}} = \frac{\qty{5}{\volt} \cdot \qty{450}{\milli\ampere}}{\qty{13,8}{\volt} \cdot \qty{455}{\milli\ampere}} \approx \num{0,36}$$

Fast spänningsregulator

1) Kort beskrivning: Kopplingsschema med två parallella horisontella ledare; båda med anslutningspunkter i båda ändar; den nedre horisontella ledaren är ansluten till jord; i den övre horisontella ledaren komponenten ”IC1” med förbindelse till den nedre horisontella ledaren; till vänster och höger om den en vertikal förbindelse mellan de två horisontella ledarna med en kondensator vardera; mellan anslutningspunkterna till vänster en vertikal pil nedåt (”U_E”), till höger en vertikal pil nedåt (”U_A”).

2) Utförlig beskrivning: Kopplingsschemat består av två parallella horisontella ledare. Båda har en anslutningspunkt i båda ändar. Den nedre ledaren är ansluten till jord. I den övre horisontella ledaren finns i mitten komponenten ”IC1” med förbindelse till den nedre horisontella ledaren. Till vänster och höger om den är en vertikal förbindelse mellan de två horisontella ledarna inritad. I den vänstra förbindelsen är en polariserad kondensator (två parallella linjer, den övre märkt ”+”) inritad. Den högra förbindelsen går via en annan kondensator. Mellan de två anslutningspunkterna till vänster är en vertikal pil nedåt (”U_E”) inritad, mellan de två anslutningspunkterna till höger är en vertikal pil nedåt (”U_A”) inritad.
Figur UPPGRADERINGS-7.13.3: Fast spänningsregulator

Lösningsgång

  • givet: $U_{\mathrm{in}} = \qty{13,8}{\volt}$
  • givet: $U_{\mathrm{out}} = \qty{5}{\volt}$
  • givet: $R_L = \qty{10}{\ohm}$
  • sökt: $P_V$
$$I = \frac{U_{\mathrm{out}}}{R_L} = \frac{\qty{5}{\volt}}{\qty{10}{\ohm}} = \qty{500}{\milli\ampere}$$
$$U_{IC1} = U_{\mathrm{in}} - U_{\mathrm{out}} = \qty{13,8}{\volt} - \qty{5}{\volt} = \qty{8,8}{\volt}$$
$$P_V = U_{IC1} \cdot I = \qty{8,8}{\volt} \cdot \qty{500}{\milli\ampere} = \qty{4,4}{\watt}$$

Fjärrmatning (BIAS-T)

Den här alternativtexten har ännu inte granskats.

1) Kort sammanfattning: Kopplingsschema med två horisontella ledningar, uppe en väg från ”RX” via kondensatorn ”C1” till ”LNA”, som i mitten är förbunden via en vertikal spole med en nedre ledning, vilken till höger leder till ”DC” och till vänster är kopplad till jord via kondensatorn ”C2”.

2) Detaljerad beskrivning: Uppe till vänster finns en anslutning med jordsymbol och märkningen ”RX”; därifrån leder en horisontell ledning åt höger genom en seriekopplad plattkondensator märkt ”C1”. Direkt till höger om ”C1” finns en nod (svart punkt), från vilken den övre ledningen fortsätter åt höger till en andra anslutning med jordsymbol och märkningen ”LNA”. Från noden efter ”C1” leder en vertikal spole (induktans) nedåt till en andra nod på en nedre, vågrät ledning. Denna nedre ledning är till vänster via en plattkondensator märkt ”C2” ansluten till en jordsymbol (C2 ligger mellan ledningen och jord). Till höger slutar den nedre ledningen i en rektangulär ruta märkt ”DC”; där är den dragen till en övre anslutning i rutan, under vilken ytterligare en anslutning är ritad som jordsymbol i rutan. Alla förbindelsepunkter är markerade med svarta punkter; komponentvärden anges inte.
Figur UPPGRADERINGS-7.14.1: BIAS-T
Den här alternativtexten har ännu inte granskats.

1) Kort sammanfattning: Kopplingsschema med två horisontella ledningar, uppe en väg från ”RX” via kondensatorn ”C1” till ”LNA”, som i mitten är förbunden via en vertikal spole med en nedre ledning, vilken till höger leder till ”DC” och till vänster är kopplad till jord via kondensatorn ”C2”.

2) Detaljerad beskrivning: Uppe till vänster finns en anslutning med jordsymbol och märkningen ”RX”; därifrån leder en horisontell ledning åt höger genom en seriekopplad plattkondensator märkt ”C1”. Direkt till höger om ”C1” finns en nod (svart punkt), från vilken den övre ledningen fortsätter åt höger till en andra anslutning med jordsymbol och märkningen ”LNA”. Från noden efter ”C1” leder en vertikal spole (induktans) nedåt till en andra nod på en nedre, vågrät ledning. Denna nedre ledning är till vänster via en plattkondensator märkt ”C2” ansluten till en jordsymbol (C2 ligger mellan ledningen och jord). Till höger slutar den nedre ledningen i en rektangulär ruta märkt ”DC”; där är den dragen till en övre anslutning i rutan, under vilken ytterligare en anslutning är ritad som jordsymbol i rutan. Alla förbindelsepunkter är markerade med svarta punkter; komponentvärden anges inte.
Figur UPPGRADERINGS-7.14.1: BIAS-T

Säkringar

  • I nätaggregatet och/eller i förbindelsekabeln till transceivern finns så kallade finsäkringar
  • De bryter strömmen vid fel (kortslutning eller överbelastning)
  • När en finsäkring har löst ut och man åtgärdat orsaken måste den bytas.
  • Defekta säkringar får bara ersättas med likadana!
  • Man måste ta hänsyn både till strömstyrka och utlösningskarakteristik, som anger hur snabbt en säkring löser ut (snabb, medeltrög, trög).
Utlösningskarakteristik Beteckning Frånkopplingstid vid tio gånger märkströmmen
snabb F max. $\qty{30}{\milli\second}$
medeltrög MT max. $\qty{90}{\milli\second}$
trög T max. $\qty{300}{\milli\second}$
Tabell UPPGRADERINGS-7.15.2: Egenskaper hos finsäkringar

Frågor?


Länkar till den här presentationen