Do zasilania zapłonników oraz poszczególnych członów układu regulacji służą stabilizowane źródła napięcia stałego, zwane zasilaczami. Schemat ideowy zasilacza  napięcie zasilające wyprostowane przez diody Dl—D6, i wstępnie wyfiltrowane kondensatorem Cl, jest podawane przez tranzystor sze­regowy T3 i bezpiecznik B na wyjście oraz na dzielnik napięcia utworzony z rezy­storów R3, R4. Część napięcia wyjściowego, zbierana z rezystora R4, jest porówny­wana z napięciem wzorcowym, uzyskiwanym za pomocą diody Zenera Dz. Różnicą tych napięć, po odpowiednim jej wzmocnieniu przez tranzystory Tl i T2, jest ste­rowany tranzystor T3 w taki sposób, że przy obniżeniu napięcia wyjściowego zmniej­sza się napięcie kolektoremiter tranzystora T3 i napięcie wyjściowe zostaje utrzymane na żądanym poziomie.

Czujniki służą do wytwarzania sygnałów napięciowych proporcjonalnych do prądu, napięcia, prędkości lub drogi i przekazywania ich do układu automatycznej regulacji napędu. Jako regułę w napędach przekształtnikowych przyjmuje się, że czujniki powinny być izolowane, tzn. powinny zapewniać oddzielenie galwaniczne obwodu siłowego od obwodów sterowania i automatycznej regulacji. Napięcie próby izolacji czujników powinno wynosić 27 + 1000 V przy czym U_N jest napięciem znamionowym silnika. A więc tam, gdzie do pomiaru prądu używa się boczników, a do pomiaru napięcia — dzielników napięcia, należy stosować separatory prądu lub napięcia. W układach gwiazdowych, z uwagi na nasycanie się pl-zekTadników prądowych składową stałą prądu anodowego, nie można zastosować takiego prostego układu do pomiaru prądu wyprostowanego. Na pokazano wprawdzie schemat do pomiaru prądu wyprostowanego w układzie gwiazdowym przekształtnika T przy pomocy przekładników prądowych PI i przetwornika sygnału prądowego SP, ale wymaga on zastosowania przekładników prądowych o dwu uzwojeniach pierwotnych względnie wtórnych lub przewlekania przewodów anodowych przez rdzenie przekładników prądowych zgodnie ze schematem naZe względu na nietypowe wykonanie przekładników prądowych taki sposób pomiaru prądu w układach gwiazdowych nie wyszedł poza zastosowania laboratoryjne. Tak więc do pomiaru prądu w układach gwiazdowych przekształtników najczęściej służą boczniki. Boczników używa się również do pomiaru prądu w obwodach głównych układów z przetwornicami wirującymi sterowanymi przy pomocy przekształtników statycznych zasilających ich wzbudzenie. Dla odizolowania regulatorów od po­tencjału czujnika prądu służą wzmacniacze prądu stałego z przetwarzaniem —zwane separatorami. Separator prądu składa się z trzech części: wzmacniacza wstępnego sygnałów Wl, właściwego separatora i wzmacniacza wyjściowego z filtrem. Wzmac­niacz wstępny Wl, który znajduje się w obwodzie o wysokim potencjale, posiada swój odrębny zasilacz, odizolowany od reszty układu regulacyjnego w transforma­torze Tri przetwornicy jednotaktowej. Wzmocnienie wzmacniacza Wl dobiera się tak, aby przy maksymalnym sygnale wejściowym U_we napięcie na wyjściu wzmac­niacza Wl wynosiło ok. 3 V. Jest to wartość optymalna dla pracy przerywacza złożonego z tranzystorów Tl—T4 i transformatora izolującego Tri. Diody Dl i D2 na wejściu wzmacniacza Wl służą dla ochrony wejścia wzmacniacza przed ewen­tualnymi przepięciami indukowanymi w przewodach łączących separator z bocz­nikiem. Przerywacz i prostownik fazoczuły (tranzystory T5—T8) separatora ste­rowane są napięciem przemiennym z generatora częstotliwości nośnej, zwykle ok. 30 kHz, którym jest jednotaktowa, przeciwsobna przetwornica napięcia przemien­nego o kształcie prostokątnym. Wzmacniacz wyjściowy W2 pozwala na uzyskanie małej rezystancji wyjściowej separatora oraz dobre wygładzenie sygnału wyjściowego, przy krótkich czasach odpowiedzi separatora na sygnały wejściowe. Uzyskuje się to dzięki tzw. „filtrowi aktywnemu” włączonemu w obwód sprzężenia zwrotnego ujemnego wzmacniacza W2. Charakterystyka amplitudowó-częstotliwościowa se­paratora wykazuje ostre załamanie przy częstotliwości 6 kHz, tak że napięcia o czę­stotliwościach większych od 6 kHz są bardzo silnie tłumione, natomiast przebiegi o częstotliwościach mniejszych są przenoszone bez tłumienia.

Zadajnikiem nazywane jest urządzenie służące do wprowadzania do układu regulacji sygnału zadającego wielkość regulowaną.  Zadajniki sygnałów może być potencjo­metr zasilany stabilizowanym napięciem, w którym kąt obrotu pokrętła lub przesunięcie dźwigni zostaje zamienione na sygnał napięciowy. Od dzielnika na­pięcia wymaga się dużej stałości rezystancji w czasie oraz w funkcji temperatury, pewnych połączeń elektrycznych ruchomego suwaka z korpusem, dużej odpor­ności na uszkodzenia mechaniczne, a szczególnie na ścieranie. Wskazane jest, aby potencjometr zadajnika wykonany był na korpusie porcelanowym.

Przez odpowiednie połączenie dwóch potencjometrów można uzyskać dwustop­niowe nastawianie wartości wzorcowej: zgrubne w szerokim zakresie i dokładne w wąskim zakresie. Dzielnik napięcia może być również wykonany jako dyskretny, przełączany skokowo stykami przekaźników.

Stosowane są również zadajniki bezstykowe, z wykorzystaniem selsyna i dyskry-minatora fazoczułego, w których położenie kątowe wirnika selsyna zamieniane jest na napięcie stałe o odpowiedniej wartości i znaku [13].

Niekiedy zachodzi potrzeba zadawania nie tylko określonych wielkości jak np. prędkości, napięcia czy prądu, ale również ich pochodnych, a więc przyspieszenia. Do tego celu służy człon zadający, zwany też regulatorem przyspieszenia Ra, który wejściowe sygnały skokowe zamienia na sygnały narastające liniowo w czasie (z na­stawionym przyspieszeniem) do wartości zadanej sygnałem wejściowym.

schemat ideowy członu zadającego, zbudowanego z dwóch wzmacniaczy scalonych. Pierwszy z nich (Wl) połączony jest jako wzmac­niacz proporcjonalny o bardzo dużym wzmocnieniu, a drugi (W2) jako wzmacniacz całkujący. We wzmacniaczu Wl sygnał wejściowy U_we jest porównywany z sygnałem wyjściowym wzmacniacza całkującego W2. W wyniku dużego współczynnika wzmoc­nienia wzmacniacza Wl nawet bardzo mała różnica między napięciem wejściowym U_we i wyjściowym U_wy powoduje wysterowanie wzmacniacza Wl do stanu nasy­cenia. Wzmacniacz W2 otrzymuje wówczas na wejściu stały w czasie sygnał o war­tości nastawianej potencjometrem PI lub P2. Jest on całkowany ze stałą czasową zależną od ustawienia potencjometru PI względnie P2

Podstawowymi zadaniami transformatora pracującego w układzie pro­stowniczym jest galwaniczne oddzielenie zasilanego urządzenia od sieci oraz dostarczenia napięć o odpowiednich wartościach. Istnieją przy tym dwie możliwości. Można zasilać układ prostowniczy z sieci prądu przemien­nego poprzez transformator albo też najpierw wyprostować napięcie prze­mienne bez użycia transformatora, a następnie przetwarzać je na pożądane napięcie stałe przy użyciu układu będącego odmianą przetwornicy tranzy­storowej. Ten ostatni sposób jest coraz częściej stosowany, gdyż umożliwia miniaturyzację transformatora, dzięki podwyższeniu częstotliwości jego pracy np. do 20 kHz. Ponadto odpowiednio rozbudowując układ sterujący „klucze” tranzystorowe można zasilać transformator napięciem o regulo­wanym czasie trwania półokresów zasilających. Umożliwia to równo­czesną stabilizację napięcia wyprostowanego. Na wstępie zostanie rozpatrzona praca transformatorów zasilających układy prostownicze z sieci prądu przemiennego. Transformatory stosowane w przetwornikach tranzystorowych i tyrystorowych zostaną omówione oddzielnie. Transformatory zasilające układy prostownicze różnią się od zwykłych transformatorów większą mocą gabarytową oraz prądem pobieranym z sieci. Inaczej mówiąc, przy tej samej mocy oddawanej do obciążenia mają one większe wymiary i pobierają z sieci prąd o większym natężeniu. Omawia­ne różnice występują najsilniej w przypadku zasilania przez transformator prostowniczego układu Przy założeniu, że w układzie prostowniczym zastosowano idealny element prostowniczy, a więc element nie przewodzący prądu w kierunku zaporo­wym, można przyjąć, że we wtórnym uzwojeniu transformatora płynie prąd tylko w jednym kierunku. Prąd ten płynie także w uzwojeniu pierwot­nym wytwarzając także spadek napięcia na rezystancji tego uzwojenia.

Nawinięte uzwojenia są poddawane kontroli międzyoperacyjnej. Polega ona na:

1)   pomiarze rezystancji uzwojeń za pomocą omomierza,

2)   sprawdzeniu izolacji międzyzwojowej celem wykrycia ewentualnej obecności zwojów zwartych,

3)   sprawdzeniu przekładni zwojowej.

Do wykrywania zwojów zwartych służy specjalny przyrząd składający się np. z generatora pracującego w zakresie podwyższonych częstotliwości i wskaźnika. Gdy na jarzmie obwodu rezonansowego generatora zostanie umieszczone uzwojenie zawierające zwarty zwój, wniesie ono straty do tego obwodu i spowoduje większy pobór prądu przez generator. Zostanie to zasygnalizowane przez wskaźnik. Dzięki podwyższonej częstotliwości napięcie międzyzwojowe jest w czasie próby 5 razy większe od napięcia pracy. Pomiar przekładni jest wykonywany bądź przez pomiar napięć na za­ciskach uzwojeń nasadzonych na jarzmo magnesowane prądem przemien­nym, bądź też metodą mostkową

W tych przypadkach gdy transformator jest źródłem zakłóceń lub gdy trzeba go chronić przed wpływem zakłóceń zewnętrznych, są stosowane ekrany magnetyczne. Magnetyczny ekran nie „wpuszcza” i nie „wypuszcza” pola magnetycznego, gdyż jego linie skupiają się wewnątrz ścian ekranu. Z tego względu magnetyczny ekran nie może być połączony z rdzeniem ekranowanego transformatora. Pożądane jest również, by były zachowane możliwie duże i równomierne odstępy pomiędzy rdzeniami transformatora i ekranem. Jak to pokazano na rys. 2.18, największe pole rozproszenia występuje wzdłuż osi uzwojeń transformatora. Dlatego ekran może być wykonany w postaci czworokątnej „rury” obejmującej rdzeń transformatora prostopadle do osi uzwojeń. Jest pożądane, by wspomniana „rura” była bez szwu lub by ją zwinąć z kilku cieńszych warstw podobnie jak rdzeń taśmowy. Jako materiały na ekrany należy wybierać te materiały, które mają dużą przenikalność, np. stopy żelazo-niklowe, gdyż stosunek natężenia pola wewnątrz ekranu^i7_we do natężenia pola zakłócającego H_z da się przed-
stawić wzorem Osłabienie  wewnętrznego pola zakłócającego jest. tym skuteczniejsze, im grubsza jest warstwa ekranująca d i im mniejsza jest średnica ekranu D. Ze względu na oddziaływanie prądów wirowych korzystne jest wykonywanie ekranu z kilku zwiniętych warstw cienkiej taśmy magnetycznej.

W małych transformatorach duże wykorz ystanie żelaza i miedzi nie jest możliwe. Zwiększenie indukcji powoduje silny wzrost prądu magnesującego, a więc i spadek napięcia w uzwojeniu pierwotnym. Zbyt duże gęstości prądu wywołują spadki napięcia w uzwojeniach pierwotnym i wtórnym. Z tych względów w tych przypadkach, gdy zależy na zmniejszeniu do minimum załączającego napięcie zasilającej baterii raz na jedną, raz na drugą połówkę pierwotnego uzwojenia transformatora. Punktem wyjścia przy rozpatrywaniu pracy transformatora są uwidocz­nione na rys. 4.5 przebiegi napięć i prądów. Prąd pobierany z baterii jest w przybliżeniu sumą prądu płynącego przez diodę prostowniczą oraz prądu magnesującego płynącego przez pierwotne uzwojenie transformatora. Pomijając rezystancje uzwojeń i tranzystorów można przyjąć, że napięcie zasilające każdą z połówek uzwojenia pierwotnego transformatora ma przebieg prostokątny. Pod wpływem tego napięcia strumień w rdzeniu transformatora będzie zmieniał się w sposób liniowy od wartości —0_max do wartości +0_max podczas dodatniego półokresu i od wartości +<£_max do — ^_max podczas ujemnego półokresu. Jeślifprzenikalność rdzenia jest w przybliżeniu stała (np. w przypadku stosowania rdzenia ze szczeliną), prąd magnesujący będzie zmieniał się liniowo od wartości — i_Lm?x do +*_Lmax i odwrotnie. Inaczej będzie, gdy rdzeń transformatora zostanie wykonany z materiału o prostokątnej pętli histerezy, np. z 50% permaloju teksturo­wanego, wówczas prąd magnesujący będzie prostokątny i zgodny w fazie z napięciem zasilającym.

Typowy układ magnetyczno-półprzewodnikowego stabilizatora napięcia pokazano na rys. 7.1. Składa się on z kluczowanego tranzystora, dławika, kondensatora, diody i układu sterującego. Zasada pracy układu polega na przerywanym załączaniu i wyłączaniu napięcia zasilającego do układu składającego się z dławika, kondensatora filtru i obciążenia. Dlatego średnia wartość napięcia wyjściowego wynosi U_wy = ^ⁿ”^z°’ . Dławik oraz kon-* zal ~T *wyldensator służą do wygładzania tętnień. Dioda zwrotna zamyka obwód w chwili wyłączania tranzystora. Istnieje wiele odmian i typów takich stabilizatorów. Wspólną ich cechą jest przerywna praca kluczy tranzystorowych lub tyrystorowych oraz duża, bo wynosząca 75 do 80% sprawność energetyczna, gdyż straty w kluczach są małe (mały prąd i duże napięcie, lub duży prąd i małe napięcie). Oczywiście w układach tych występują również straty dynamiczne zarówno w elementach kluczujących, jak i w dławikach i kondensatorach, lecz sprawność energetyczna stabilizatorów napięcia stałego o działaniu przery-nym jest większa niż stabilizatorów o działaniu ciągłym, zwłaszcza w tych przypadkach, gdy prądy czerpane ze stabilizatorów są duże, np. 50 A, a napięcie wyjściowe — małe (kilka czy kilkanaście woltów). Przy częstotli­wości pracy 10… 50 kHz wymiary dławika i kondensatora mogą być małe. Najczęściej spotykane dławikowo-półprzewodnikowe stabilizatory na­pięcia można podzielić na trzy podstawowe grupy; są to układy obniżające napięcie (u*_y = U_we ~\, układy podwyższające napięcie (u_wy= U*_e-^j oraz układy mogące podwyższać lub obniżać napięcie (u*_y=U_we j^-j- Przykłady schematów takich układów przedstawiono na rys. 7.2, 7.3 i 7.4. Jak to pokazano na rys. 7.1 prąd płynący przez dławik obok składowej stałej posiada tętnienia o  amplitudzie Al. Zbyt duża wartość amplitudy tętnień powoduje straty w rdzeniu dławika i w  kondensatorze, zbyt mała wymaga stosowania dławików o dużych indukcyjnościach

Istnieją dwie grupy magnetyczno-półprzewodnikowych układów wyzwala­jących tyrystory. Są nimi układy, w których regulacja kąta wyzwolenia odbywa się przez nasycający się element magnetyczny, oraz układy, w któ­rych tyrystory są oddzielane od właściwych półprzewodnikowych układów wyzwalających przez odpowiednio wykonane transformatory. w chwili komutacji, a więc załączania jednego z tyrystorów (np. Tyj rozładowuje się przez drugi z tyrystorów (np. Ty₂), dławik Dł i diodę D_x oraz sekcję A pierwotnego uzwojenia transformatora. Pod koniec komu­tacji nagromadzona w dławiku energia rozładowuje się przez diodę D_x i przewodzący tyrystor Ty_t. Ponieważ diody D_x i D₂ są załączone do od­czepów uzwojenia pierwotnego, powstaje rodzaj autotransformatora, dzięki któremu energia oddawana przez kondensator C i dławik Dł wraca do baterii zasilającej. Dławik Dł ułatwia komutację, przedłużając czas na wyłączenie tyrystora. Dodatkowa rola diod D_x i D₂ polega na zwracaniu energii biernej gromadzonej w obciążeniu z powrotem do baterii zasilającej. Ogranicza to również możliwość powstawania niepożądanych przepięć. Sposób projektowania falowników tyrystorowych można znaleźć w litera­turze. Pomijając stosunkowo krótki czas (rzędu 10 do 25 jas) potrzebny na komutację, przez pozostałe części półokresow tyrystory pracują jak łączniki załączające baterię zasilającą raz na jedną, raz na drugą połówkę transfor­matora. Dlatego napięcia transformatora mają przebieg prostokątny. Również „prostokątne” są kształty prądów płynących na przemian przez tyrystory i pierwotne uzwojenie transformatora. Prąd we wtórnym uzwo­jeniu transformatora zależy od rodzaju obciążenia, a w przypadku obciąże­nia układem prostowniczym może mieć również kształt prostokątny lub trójkątny. Powyższe dane umożliwiają określenie wymiarów transformatora w sposób podobny jak w przypadku przeciwsobnej przetwornicy tranzysto­rowej

Jeśli kondensator C filtru zasilacza jest tak dobrany, że jest spełniony warunek C_FR₀ ^ 100, stosunek napięcia wyprostowanego do wartości skutecznej siły elektromotorycznej wtórnego uzwojenia transformatora ?  można odczytać. Rezystancja R₀ = ^ jest określona przez napięcie  prąd zasilacza, rezystancja uzwojeń transformatora r_tr — k_rEi zależy od typu kształtki (patrz tabl. 8.1 i 8.2), a r_d jest rezystancją stosowanych diod. Wartość skuteczną natężenia prądu pierwotnego określa wzór Minimalny czas załączenia tranzystora zależy od szybkości jego przełą­czania i może wynosić ok. 3 us. Przy częstotliwości pracy 25 kHz stanowi to graniczny minimalny czas załączania równy t_załmia = 0,\ T. Napięcie wejściowe U_we waha się zarówno na skutek zmian napięcia sieci, jak i zmian prądu obciążenia. Można przyjąć, że wahania napięcia sieci wynoszą —15… + 10%. Natomiast wahania napięcia prostownika przy zmianach obciążenia i napięciu sieci 220 V wynoszą ok. 50 V. W ten sposób maksy­malna wartość napięcia wyprostowanego przy zerowym obciążeniu może być równa £/_wemax = (1+0,1) V2-220 = 341 V, a jego minimalna wartość przy maksymalnym obciążeniu U_wemin = (l— 0,15) V2-(220—50) = 213 V. Wymienione wyżej wahania napięcia powinny być wyrównane przez zmianę czasu załączania, który dla £/_weminma wartość maksymalną t_zalm3x = 0,45T