För att skydda ett spänningsaggregat mot överbelastning kan man förse det med ett kortslutningsskydd som begränsar strömmen ut från aggregatet.

Transkript

1 Kortslutningsskydd För att skydda ett spänningsaggregat mot överbelastning kan man förse det med ett kortslutningsskydd som begränsar strömmen ut från aggregatet. Utströmmen passerar R4, ett lågohmigt motstånd. Vid höjt strömuttag från nätaggregatet ökar spänningsfallet över R4. Om strömmen blir så hög att spänningsfallet över motståndet blir mer än 0,5-0,7 V börjar transistorn,t4, att leda. Motståndet har nämligen sett till att det blivit en potentialskillnad mellan bas och emitter på T4. Eftersom T4 får sin kollektorström från R2 kommer den ökande strömmen att leda till ett ökat spänningsfall över detta motstånd. Detta i sin tur leder till att basspänningen till T2 sjunker. 31

2 Då T2 nu stryps minskar det basströmmen till effekttransistorn T1, vilket leder till att också den stryps. Kortslutningsskyddet har trätt i funktion. Spänningsaggregatet återgår till normalfunktion när strömmen genom R4 blir så låg att spänningsfallet över det understiger ca 0,5-0,7 V. Mätövning Om vi kortsluter utgången från nätaggregatet kommer hela matningsspänningen att falla över serietransistorn T1. Hela kortslutningsströmmen kommer att passera transistorn. Effektutvecklingen kommer, utan våra åtgärder, troligtvis att förstöra transistorn. Den koppling vi valt i utgången på nätaggregatet gör att strömmen begränsas till ett visst värde. Över en resistor som genomflytes av ström bildas ett spänningsfall. Om spänningsfallet över resistorn blir större än 0,7 V kan vi använda detta till att öppna en transistor. Om resistorn R är 1,5 Ohm, vilken ström genom R ger då upphov till spänningsfallet 0,7V? U R = 0,7 V R = 1,5 ohm I= A ma 32

3 Undersök med nedanstående koppling vad som händer med den spänning som finns på T1:s kollektor när strömmen blir större än den du beräknat. R1 = 150 ohm R3 = 1kohm R2 = 47 ohm T1 = BC550 Beräkna först maximala strömmen genom R2 när transistor T1 bottnar. U R2 = V I R2 = A ma Mät Uc vid I L = 0 och I L = max (Utgången öppen resp. kortsluten) Uc = V vid I L = 0 Uc = V vid I L = max Kollektorn på T1 går mot noll när strömmen genom R2 blir så stor att T1 börjar leda. Om vi kopplar kollektorn till den "strategiska punkten" i nätaggregatet, där spänningen UT bestäms, så händer följande: Om spänningen över R4 närmar sig 0,7 V börjar T4 att leda. När T4 leder minskar spänningen på T4:s kollektor. Minskar spänningen i den punkten, minskar även spänningen på T2:s bas. Minskar spänningen på T2:s bas, minskar även utspänningen från serietransistorn. Minskar utspänningen, minskar strömmen genom R4. Då minskar också spänningsfallet över R4. i Då leder inte T4 lika mycket och spänningen på kollektorn ökar. 33

4 Därmed ökar spänningen åter över R4 och det hela börjar om från början. Balans i kopplingen inträffar när T4 börjar leda, alltså vid den ström genom R4 som ger upphov till 0,7 V som vi bestämt med storleken på R4. Beräkningsövning. Förutsättning : Ett kortslutningsskyddat nätaggregat ska tillverkas. Reglerad spänning 0 till 48 V. Kortslutningsskyddet skall träda i kraft vid 2A. Vilken resistans skall R4 ha? Vilken effektklass bör jag välja? R4 = ohm P = W Montering Ta bort bygeln för R4. Montera R4 och T4. Montera också D6, D7, R6 och kontaktstift för plus och minus. Kontrollera alla funktioner. Om nätaggregatet ska användas som strömförsörjning till larmkortet i fortsättningskursen i elektronik monterar du även kontaktstift för batteri. Justera därefter lagom laddningsspänning till batteriet och till larmkortet. Nu uppfyller vårt strömförsörjningskort de funktioner man kan kräva för att hålla spänningen konstant oavsett belastning. Det är också skyddat för kortslutning på utgången, samt att spänningen ut kan regleras. En nackdel är att spänningen ut inte kan regleras ner till 0 volt på grund av vår referensspänning som håller strategiska punktens lägsta spänning till referensspänningen. ( Kommer du inte ihåg varför referensspänningen finns så repetera i det avsnittet. ) En lösning vore att ta bort zenerdioden som håller upp spänningen på c:a 5 volt och koppla T3 direkt till noll. Då tappar vårt aggregat möjligheten att återjustera spänningen ut vid belastningsändringar. ( Se avsnitt referensspänning ) En bättre lösning är om vi kan lägga zenerdiodens anod på en lika stor minusspänning som zenerdiodens spänning. Därför måste vi konstruera en minusspänning till referensdioden. 34

5 35