Laboration 5 och 6. Labbrapport. Lunds universitet / Fakultet / Institution / Enhet / Dokument / Datum

Transkript

1 Laboration 5 och 6 Labbrapport

2 Labbrapport En labbrapport på labb 5 och 6 Skrivs i par Bägge personerna lika ansvariga för innehållet.

3 Disposition Inledning: Försöket avser Metod I: Försöksutrustning Metod II: Utförande Resultat Sammanfattning: Tolkning och kommentarer

4 Citeringar Till all text och bilder som man inte gjort själv skall källa anges. Om källa saknas så är det otillåten kopiering.

5 Försättsblad Kurs Labb Datum Namn Labbhandledare

6 Viktigt! Digitala instrument är inte noggrannare per automatik bara för att de ger siffror som svar! 0.5 % 0.1 % % %

7 Exempel 2.51 V V = 3.63 V 0.5% noggrannhet 2.51(+/ )+1.14(+/ )= =3.63(+/ ) 3.63(+/-0.02) V 3.6 V (+/- 0.5 underförstått)

8 Strömförsörjning Switchade nätaggregat, Batterier

9 Likriktare Helvågs-likriktare: + - R - +

10 Strömförsörjning För att bli av med brummet så kan man filtrera bort brum -frekvensen:

11 Linjär spänningsregulator DC-DC omvandling: R 1 V ut = V R 2 S V S V ut V ut + - R 2 R L V ut = Spänningsdelning ger den önskade utspänningen R L belastar utgången så att utspänningen sjunker V ut = V Z R 1 +R 2 V S R 2jjR L R 1 +(R2jjR L ) V S Zener-dioden håller utspänningen stabil oavsett belastning

12 Linjär spänningsregulator Vid höga belastningsströmmar så ändras utspänningen även med en zener-diod:

13 Linjär spänningsregulator Transistor-regulator: V BE V ut = V Z + V BE V S + - R 1 V Z V ut R L

14 Linjär spänningsregulator Finns som IC-krets för positiva 78XX, och negativa 79XX spänningar 3, 5, 6, 9, 12 och 15 Volt och fungerar för belastningsströmmar upp till 1.5 A. Det finns även varianter där utspänningen kan ställas in steglöst. Enda kravet är att inspänningen är högre än utspänningen.

15 Switchad spänningsregulator Linjär spänningsregulator: Fördel: Enkel konstruktion Nackdel: Spänningsskillnaden V in V ut omvandlas till värme effektivitet på % Skrymmande pga. nödvändig kylning Utspänningen måste vara lägre än inspänningen Swtchad spänningsregulator Fördel: Effektivitet på % Mindre i storlek Utspänningen kan vara högre än inspänningen Nackdel: Avger högfrekvent brus och störning på matningsspänningen Kan avge irriterande högfrekvent ljud Filtrering är nödvändigt.

16 Switchad spänningsregulator Lagra energin från inspänningskällan, och mata ut den med en annan spänningsnivå på utgången Lagring av energi sker antingen i ett magnetfält (Spole) eller i ett elektriskt fält (Kondensator) t = 0 V S V L - R L V ut

17

18

19

20 Batterier Allt handlar om vikt, volym och energi. Man vill ha något litet som inte väger någonting och har oändlig mängd lagrad energi!!!

21 Batterier Uppladdningsbara batterier Engångsbatterier

22 Engångsbatteri

23 Batterimodell Induktans i kolstaven Inre resistans Läck-ström mellan polerna Kapacitans mellan polerna Kapacitans mellan hölje och elektrolyt

24 Vid stort strömuttag Vid stort strömuttag bildas vätgas vid pluspolen och då gastrycket ökar så exploderar batteriet!!

25 Engångsbatterier Spänning Energitäthet Brunsten 1.5 V 0.13 MJ/kg Alkaliska 1.5 V 0.5 MJ/kg Kvicksilver 1.35 V Lithium 1.5 V, 3 V 0.9 MJ/kg Silveroxid 1.55 V 0.5 MJ/kg Zink-luft V 1.6 MJ/kg

26 Urladdningskurvor, brunsten

27 Uppladdningsbara batterier Blybatterier (t.ex., bilbatterier) NickeCadmium (NiCd) (vanliga uppladdningsbara batterier) Kadmium är en giftigt tungmetall Nickel-Metallhydrid (NiMih) (vanliga uppladdningsbara batterier) Mer miljövänlig än NiCd Lithium-Jon (Li-ion) (mobiltelefon, klockor) Snabb upp-/urladdning kan få batteriet att explodera Lithium-jon polymer (Li-ion pol.) (mobiltelefon) Billigare och mer formbar.

28 NiCd NiMH Bly- Syra Li-ion Li-ion pol. Spänning 1,25V 1,25V 2V 3,6V 3,6V MJ/kg 0,14 1,2 2,1 3,6 3,6 Lastström Operating temp. 20c 5c 5c >2c 0,5c Kostnad $50 $60 $25 $100 $100

29 Förlust (mw) NiCd NiMH Bly- Syra Cykler Uppladd ningstid Självurladdning Li-ion < Li-ion pol h 2-4h 8-16h 2-4h 2-3h 20% 30% 5% 10% 10% Kostnad $50 $60 $25 $100 $100 Per cykel $0,04 $0,12 $0,10 $0,14 $0,29

30

31 Energidensitet MJ/L MJ/kg Blybatteri 0,14 0,36 Li-ion 0,7 0,9 Dynamit (TNT) 4,6 6,9 Nitroglycerin 6,4 10,2

32 Pacemaker Drift 10 år. Mycket låg strömförbrukning

33

34 Första pacemakern 1958 Uppladdningsbara batterier

35 Radioaktivt batteri

36 Pacemakerbatteri Håller i 10 år! Mycket låg självurladdning Lithium-Jod V=2.2V I=20 mikroampere Rth= Ohm

37 Superkondensatorer Device Volumetric energy density [Wh/L] power density [W/kg] number of charge/discharge [cycles] Discharge time [s] batteries > 1000 kondensator <1