ÊåöÜëáéï 1. ÅéóáãùãÞ. Åðéäéùêüìåíïé óôü ïé:

ÊåöÜëáéï 1 ÅéóáãùãÞ Åðéäéùêüìåíïé óôü ïé: Óêïðüò áõôïý ôïõ êåöáëáßïõ åßíáé íá âïçèþóåé ôïõò ìáèçôýò: Ö Íá äéáêñßíïõí ôéò âáóéêýò âáèìßäåò åíüò áíïéêôïý êáé åíüò êëåéóôïý óõóôþìáôïò áõôïìüôïõ åëýã ïõ. Ö Íá ãíùñßæïõí ôá ðëåïíåêôþìáôá ôùí êëåéóôþí óõóôçìüôùí. Ö Íá äéáêñßíïõí ôá äéüöïñá åßäç ÓÁÅ. Ö Íá áíáöýñïõí ôéò äéáöïñýò áíïéêôïý êáé êëåéóôïý óõóôþìáôïò.

êåöüëáéï 1 1. ÅéóáãùãÞ Ôá ÓÁÅ áíþêïõí óôçí ôå íïëïãßá åëýã ïõ ôùí äéåñãáóéþí. Ç ôå íïëïãßá åëýã ïõ ôùí äéåñãáóéþí óêïðü Ý åé ôç ñýèìéóç ìéáò äéåñãáóßáò (åãêáôüóôáóçò) Ýôóé, þóôå íá ðáñüãåôáé Ýíá ðñïúüí óå óõãêåêñéìýíç ðïóüôçôá, ðïéüôçôá êáé ìå ìéêñü êüóôïò. Óýìöùíá ìå ôá DIN 19222 ç Ôå íïëïãßá ÅëÝã ïõ Äéåñãáóéþí (ÔÅÄ) ùñßæåôáé óôéò åîþò êáôçãïñßåò: Ó Þìá 1.1: Êáôçãïñßåò ÓõóôçìÜôùí ÅëÝã ïõ. 1.1 Áíïéêôüò Ýëåã ïò Ï áíïéêôüò Ýëåã ïò áðïôåëåßôáé áðü ôï åëåã üìåíï óýóôçìá, ðüíù óôï ïðïßï äñïõí äéáôáñá Ýò, êáèþò åðßóçò êáé áðü ôç äéüôáîç ñýèìéóçò. Ìå ôç äéüôáîç ñýèìéóçò ñõèìßæïõìå ôç ñïþ ôçò åíýñãåéáò ðñïò ôï åëåã üìåíï óýóôçìá. áñáêôçñéóôéêü ãíþñéóìá ôïõ áíïéêôïý åëýã ïõ åßíáé üôé ôï óþìá åîüäïõ ôïõ óõóôþìáôïò äåí åðçñåüæåé ôï óþìá åéóüäïõ. ÅðïìÝíùò, üôáí ìå ôï ñõèìéóôéêü óþìá êáèïñßóïõìå ìéá ôéìþ ôïõ óþìáôïò åîüäïõ ôïõ óõóôþìáôïò êáé óôç óõíý åéá, ëüãù êüðïéáò äéáôáñá Þò ìåôáâëçèåß ç ôéìþ áõôþ, ôüôå ôï óýóôçìá äåí Ý åé ôçí éêáíüôçôá íá áõôïäéïñèùèåß. ÊáôÜ óõíýðåéá ç íýá ôéìþ ôïõ óõóôþìáôïò åîüäïõ äéáöýñåé áðü ôç ñõèìéóèåßóá ôéìþ. Ç ñýèìéóç åíüò óõóôþìáôïò (áíïéêôüò Ýëåã ïò) åßíáé ìéá äéáäéêáóßá êáôü ôçí ïðïßá ôï óþìá åîüäïõ åíüò óõóôþìáôïò ñõèìßæåôáé óå ìéá åðéèõìçôþ ôéìþ ìå ôç âïþèåéá åíüò åîùôåñéêïý ñõèìéóôéêïý óþìáôïò. Ïé ìåôáâïëýò ôïõ óþìáôïò åîüäïõ ôïõ óõóôþìáôïò ëüãù äéáôáñá þí äåí åîïõäåôåñþíïíôáé êáé áñáêôçñßæïíôáé ùò óöüëìá Þ áðüêëéóç áðü ôçí åðéèõìçôþ ôéìþ. ÐáñáêÜôù öáßíåôáé ôï äéüãñáììá âáèìßäùí ôïõ áíïéêôïý åëýã ïõ óýìöùíá ìå ôá DIN 19226: Ó Þìá 1.2: ÄïìÞ åíüò óõóôþìáôïò áíïéêôïý åëýã ïõ. 14

ÅéóáãùãÞ ÐáñÜäåéãìá 1: Ñýèìéóç ñïþò óå Ýíá óùëþíá Ó Þìá 1.3á: ÄéÜôáîç ñýèìéóçò ñïþò (áíïé ôüò Ýëåã ïò). Óôï ó Þìá 1.3á ðáñéóôüíåôáé ç äéüôáîç ñýèìéóçò ôçò ñïþò åíüò õãñïý ó Ýíá óùëþíá. Ç äéüôáîç áõôþ áðïôåëåßôáé áðü ôçí çëåêôñïðíåõìáôéêþ âüííá (ÁÂ), ôï ìåôáôñïðýá ñåýìáôïò - ðßåóçò êáèþò åðßóçò ôï ìåôáôñïðýá ôüóçò - ñåýìáôïò êáé ôï äüôç åðéèõìçôþò ôéìþò (ÄÅÔ). Ìå ôç âïþèåéá ôïõ ðïôåíóéïìýôñïõ ñõèìßæïõìå ìéá ôüóç u P. Ç ñïþ Q åßíáé áíüëïãç ôçò ôüóçò u P, ç ïðïßá ìðïñåß íá ëüâåé ôéìýò áðü 0-10 V. Ìå ôçí ôüóç u P äéåãåßñåôáé ï åíéó õôþò êáé áõîïìåéþíåôáé ç ñïþ ôçò áíáëïãéêþò âáëâßäáò (ÁÂ). Ëåéôïõñãßá: óôù, üôé óôçí åßóïäï ôïõ óùëþíá Ý ïõìå ìéá óôáèåñþ ðßåóç z 1. Ìå ôçí ôüóç u P ñõèìßæïõìå ôï Üíïéãìá ôçò âáëâßäáò. ôóé åðéôõã Üíåôáé ìéá óõãêåêñéìýíç ñïþ Q 1 óôçí Ýîïäï ôïõ óùëþíá. Ôï óþìá ñýèìéóçò ôçò ñïþò Q 1 îåêßíçóå áðü ôï ðïôåíóéüìåôñï, ðýñáóå äéáäï éêü ìýóá áðü ôï äéáêüðôç Ä, ôïí åíéó õôþ (ìåôáôñïðýá) êáé êáôýëçîå óôçí áíáëïãéêþ âáëâßäá. Áí áõîçèåß ç ðßåóç áðü (Æ 1 ) óå (Æ 2 ) óôçí åßóïäï ôïõ óùëþíá, ôüôå èá ìåôáâëçèåß êáé ç ñïþ óôçí Ýîïäï ôïõ óùëþíá. Áõôü Ýãéíå ùñßò íá áëëüîïõìå ôçí ôüóç u P ôïõ ðïôåíóéïìýôñïõ. Ç äéüñèùóç ôçò ñïþò ôþñá ìðïñåß íá ãßíåé ìå íýá ôüóç (óþìá) áðü ôï ðïôåíóéüìåôñï. ÁõôÞ ç äéüñèùóç óôç óõãêåêñéìýíç äéüôáîç äå ãßíåôáé áõôüìáôá. Óôçí ðåñßðôùóç áõôþ ëýìå üôé Ý ïõìå Ýíá áíïéêôü óýóôçìá åëýã ïõ Þ áíïéêôü Ýëåã ï. Ç äéüôáîç ôïõ ó Þìáôïò 1.3á áðïôåëåßôáé áðü áõôïôåëåßò âáèìßäåò, ôéò ïðïßåò óôá ÓÁÅ ôéò óõìâïëßæïõìå ìå ïñèïãþíéá ðáñáëëçëüãñáììá, ó Þìá 1.3â. Ó Þìá 1.3â: ÄéÜãñáììá âáèìßäùí åíüò óõóôþìáôïò áíïéêôïý åëýã ïõ ñýèìéóçò ñïþò. 15

êåöüëáéï 1 ÐáñÜäåéãìá 2: Åêêßíçóç åíüò ìïíïöáóéêïý êéíçôþñá ìå ôç âïþèåéá åíüò TRIAC Ó Þìá 1.4: Eêêßíçóç êéíçôþñá ìýóù TRIAC. ÐïëëÝò öïñýò, üôáí Ý ïõìå êéíçôþñåò ìåãüëçò éó ýïò ôùí ïðïßùí ôï ñåýìá åêêßíçóçò åßíáé ðïëý ìåãüëï, äçìéïõñãïýíôáé ðñïâëþìáôá êáôü ôçí åêêßíçóþ ôïõ óôï äßêôõï ôñïöïäïóßáò (âýèéóç ôçò ôüóçò). Ôï ðñüâëçìá áõôü áðïöåýãåôáé ìå ôçí ïìáëþ åêêßíçóç ìýóù TRIAC. Ëåéôïõñãßá: Ìå ôç âïþèåéá ôïõ ðïôåíóéïìýôñïõ ìåôáâüëëïõìå ôçí ôüóç u óôçí åßóïäï ôçò ðáëìïãåííþôñéáò. Ç ðáëìïãåííþôñéá Ý åé óêïðü íá ðáñüãåé ðáëìïýò Ýíáõóçò ãéá ôá èõñßóôïñ êáé ñõèìßæåôáé ç ñïþ ôçò åíýñãåéáò ðñïò ôïí êéíçôþñá åðïìýíùò êáé ïé óôñïöýò ôïõ. Ìå ôçí ôüóç (u) ñõèìßæïõìå ëïéðüí ìéá óõãêåêñéìýíç ôéìþ óôñïöþí (n 1 ) ôïõ êéíçôþñá. Áí ëüãù áýîçóçò ôïõ öïñôßïõ ìåéùèïýí ïé óôñïöýò, ôüôå ç äéüôáîç äåí Ý åé ôçí éêáíüôçôá íá áõôïäéïñèþóåé ôéò óôñïöýò ôïõ. Áõôü ìðïñåß íá ãßíåé ìå íýá ñýèìéóç ôçò ôüóçò (u) ôïõ ðïôåíóéïìýôñïõ. 1.2 Êëåéóôü óýóôçìá ÁõôïìÜôïõ ÅëÝã ïõ Áõôüìáôïò ëåã ïò: Ï áõôüìáôïò Ýëåã ïò åßíáé ìéá äéáäéêáóßá êáôü ôçí ïðïßá Ýíá öõóéêü ìýãåèïò (óôñïöýò, èåñìïêñáóßá, ê.ëð.), äçëáäþ ç åëåã üìåíç ìåôáâëçôþ, ìåôñåßôáé óõíå þò êáé óõãêñßíåôáé ìå ôçí åðéèõìçôþ ôéìþ. ÁíÜëïãá ìå ôï áðïôýëåóìá ôçò óýãêñéóçò, åðçñåüæåôáé ôï öõóéêü ìýãåèïò êáôü ôýôïéï ôñüðï, þóôå íá ãßíåé ßóï ìå ôçí åðéèõìçôþ ôéìþ. 16

ÅéóáãùãÞ Ðáñáäåßãìáôá êáé âáóéêýò Ýííïéåò: Ãéá íá ìðïñýóïõìå íá êáôáíïþóïõìå ôç ëåéôïõñãßá åíüò êëåéóôïý ÓÁÅ, èá áíáöýñïõìå ìåñéêü ðáñáäåßãìáôá. ÐáñÜäåéãìá 1: ÏäÞãçóç åíüò áõôïêéíþôïõ Ó Þìá 1.5: ëåã ïò ðïñåßáò áõôïêéíþôïõ. ÊáôÜ ôçí ïäþãçóç åíüò áõôïêéíþôïõ ï ïäçãüò ãíùñßæåé ôïí ôåëéêü ðñïïñéóìü ôïõ. ÅðïìÝíùò åßíáé ãíùóôþ ç ðïñåßá ðïõ ðñýðåé íá áêïëïõèþóåé. Ç ðïñåßá áõôþ ëýãåôáé åðéèõìçôþ ðïñåßá. Ïé åñãáóßåò ðïõ åêôåëåß ï ïäçãüò êáôü ôç äéüñêåéá ôçò ïäþãçóçò åßíáé ïé åîþò: 4 Ìå ôç âïþèåéá ôùí ìáôéþí êáé ôïõ åãêåöüëïõ ôïõ óõãêñßíåé óõíå þò (áäéüêïðá) ôçí ðñáãìáôéêþ ìå ôçí åðéèõìçôþ ðïñåßá ôïõ áõôïêéíþôïõ. 4 Êáôüðéí ìå ôç âïþèåéá ôïõ åãêåöüëïõ áëëü êáé ôçò åìðåéñßáò ôïõ åðåîåñãüæåôáé ôéò áéôßåò ðïõ ùèïýí ôï ü çìá íá âãåé Ýîù áðü ôçí åðéèõìçôþ ðïñåßá (äñüìïò), üðùò o Üíåìïò êáé ãåíéêü ïé êáéñéêýò óõíèþêåò, ïé óôñïöýò ôïõ äñüìïõ, ç êëßóç ôïõ ïäïóôñþìáôïò ê.ëð. Ïé áéôßåò áõôýò ëýãïíôáé äéáôáñá Ýò. 4 ÔÝëïò, ï åãêýöáëïò äßíåé åíôïëýò äéá ìýóïõ ôùí ìõþí êáé ôùí åñéþí óôï ìç áíéóìü äéåýèõíóçò (ôéìüíé, öñýíá), ãéá íá äéïñèþóåé ôçí ðïñåßá ôïõ áõôïêéíþôïõ. ÐáñÜäåéãìá 2: Óýóôçìá ÁõôïìÜôïõ ÅëÝã ïõ ÑïÞò ÅÜí åðéèõìïýìå íá ëåéôïõñãåß áõôüìáôá ç äéüôáîç ñýèìéóçò ôçò ñïþò ôïõ ó Þìáôïò 1.3á, ôüôå ðñýðåé íá åðåêôåßíïõìå ôçí ðáñáðüíù äéüôáîç ìå ìéá äéüôáîç ìýôñçóçò êáé åëýã ïõ ôçò ñïþò. Ôï óþìá åîüäïõ ôçò ìåôñçôéêþò äéüôáîçò ïäçãåßôáé óôçí åßóïäï ôïõ åëåãêôþ. Óôçí åßóïäï ôïõ åëåãêôþ ïäçãåßôáé åðßóçò êáé ôï óþìá åîüäïõ ôïõ äüôç (r) åðéèõìçôþò ôéìþò. Ç Ýîïäïò ôïõ åëåãêôþ u R ïäçãåßôáé óôçí åßóïäï ôïõ åíéó õôþ. 17

êåöüëáéï 1 Ó Þìá 1.6: ÓõóôÞìáôá ÁõôïìÜôïõ ÅëÝã ïõ ñïþò. Ëåéôïõñãßá: Ìå ôç âïþèåéá ôïõ äüôç åðéèõìçôþò ôéìþò ñõèìßæïõìå ìéá åðéèõìçôþ ôéìþ ñïþò êáé êëåßíïõìå ôï äéáêüðôç Ä. óôù, üôé ç áíáëïãéêþ âáëâßäá åßíáé êëåéóôþ êáé ç ñïþ ìýóá óôï óùëþíá åßíáé ìçäýí (y = 0). ÅðïìÝíùò, ôï óþìá (óöüëìá) óôçí åßóïäï ôïõ åëåãêôþ åßíáé e = r-y = r. Ï åëåãêôþò, ëïéðüí, äéåãåßñåôáé êáô áñ Þí ìå ôï óþìá ôïõ äüôç åðéèõìçôþò ôéìþò. Ôï óþìá áõôü åíéó ýåôáé áðü ôïí åëåãêôþ êáé ðñïêýðôåé Ýíá íýï óþìá óôçí Ýîïäï ôïõ åëåãêôþ, ôï ïðïßï ïíïìüæåôáé óþìá ñýèìéóçò (y R ). Ç áíáëïãéêþ âáëâßäá áíïßãåé îáöíéêü êáé ôï Üíïéãìá ôçò (ìåôáôüðéóç äéêëßäáò) åßíáé áíüëïãï ôïõ ñõèìéóôéêïý óþìáôïò. ôóé ç ñïþ y (åëåã üìåíç ìåôáâëçôþ) áõîüíåé êáô áñ Þí ãñþãïñá êáé ìåôü, åîáéôßáò ôçò ìåßùóçò ôïõ óöüëìáôïò (e), ç ìåôáâïëþ ôçò ñïþò ãßíåôáé ìå áñãüôåñï ñõèìü. Ç äéáöïñü e = r-y (óöüëìá) ìåéþíåôáé óõíå þò êáé ôåëéêü ìçäåíßæåôáé. Óôï óçìåßï áõôü ôï ñõèìéóôéêü óþìá y R ðáñáìýíåé óôáèåñü êáé ç äéêëåßäá ôçò áíáëïãéêþò âáëâßäáò Ý åé óôáèåñþ èýóç (Üíïéãìá). ÐáñÜäåéãìá 3: Áõôüìáôïò ëåã ïò Èåñìïêñáóßáò þñïõ ÐåñéãñáöÞ ëåéôïõñãßáò (Ó Þìá 1.7): Óôï ëýâçôá (1) èåñìáßíåôáé ôï íåñü êáé ìå ôç âïþèåéá ôùí óùëçíþóåùí (9) ôï æåóôü íåñü öèüíåé óôï èåñìáíôéêü óþìá (3). Ôï èåñìáíôéêü óþìá ëüãù ôçò ìåãüëçò åðéöüíåéüò ôïõ áðïäßäåé ôç èåñìüôçôá óôï þñï. Óôç óõíý åéá ôï íåñü ìå ìåéùìýíç ðëýïí èåñìïêñáóßá åðéóôñýöåé äéü ôùí óùëçíþóåùí (10) óôï ëýâçôá, ãéá íá èåñìáíèåß åê íýïõ. Ôï áéóèçôþñéï (4) ìåôñüåé ôç èåñìïêñáóßá ôïõ þñïõ êáé ôç ìåôáôñýðåé óå ôüóç. Ç ôüóç (y) óõãêñßíåôáé ìå ôçí ôüóç (r) ðïõ ñõèìßæïõìå ìå ðïôåíóéüìåôñï. Ç åóùôåñéêþ èåñìïêñáóßá (y) åðçñåüæåôáé áðü äéüöïñåò áéôßåò äéáôáñá Ýò, üðùò ç åîùôåñéêþ èåñìïêñáóßá, ï áñéèìüò ôùí áôüìùí ìýóá óôï þñï, ç çëåêôñéêþ êïõæßíá, ôá áíïé ôü ðáñüèõñá ê.ëð. 18

ÅéóáãùãÞ Ó Þìá 1.7: Ó çìáôéêþ ðáñüóôáóç åíüò óõóôþìáôïò áõôïìüôïõ åëýã ïõ èåñìïêñáóßáò. ÁíÜëïãá ìå ôï áðïôýëåóìá ôçò óýãêñéóçò Ý ïõìå: 4 ÅÜí r - y > 0, ç åðéèõìçôþ ôéìþ åßíáé ìåãáëýôåñç áðü ôç èåñìïêñáóßá ôïõ þñïõ (r>y). Óôçí ðåñßðôùóç áõôþ ï åëåãêôþò áíïßãåé ðåñéóóüôåñï ôç âáëâßäá êé Ýôóé áõîüíåé ç ðïóüôçôá ôïõ æåóôïý íåñïý ðïõ ñýåé ðñïò ôï èåñìáíôéêü óþìá. 4 ÅÜí r = y, ôüôå e = r-y = 0. Áõôü óçìáßíåé üôé ç èåñìïêñáóßá (y) ôïõ þñïõ Ý åé ãßíåé ßóç ìå ôçí åðéèõìçôþ. ¼ôáí Ý åé åðéôåõ èåß ç åðéèõìçôþ èåñìïêñáóßá ôïõ þñïõ, ôüôå ï åëåãêôþò êñáôüåé ôï Üíïéãìá ôçò âáëâßäáò óôáèåñü. ÅðïìÝíùò êáé ç ðïóüôçôá ôïõ èåñìïý íåñïý ðïõ äéï åôåýåôáé óôï èåñìáíôéêü óþìá åßíáé óôáèåñþ. 4 ÅÜí r - y < 0, ôüôå y > r. Óôçí ðåñßðôùóç áõôþ ç èåñìïêñáóßá ôïõ þñïõ åßíáé ìåãáëýôåñç áðü ôçí åðéèõìçôþ. Ç äéáöïñü e = r - y åßíáé áñíçôéêþ êáé ï åëåãêôþò êëåßíåé ôçí áíáëïãéêþ âáëâßäá. 1.3 ÊáôáíåìçìÝíá ÓõóôÞìáôá ÅëÝã ïõ Óôá êáôáíåìçìýíá óõóôþìáôá åëýã ïõ áíþêïõí óõóôþìáôá áíïéêôïý êáé êëåéóôïý åëýã ïõ. Óêïðüò ôïõ êáôáíåìçìýíïõ åëýã ïõ åßíáé ï ïéêïíïìéêüôåñïò êáé áóöáëýóôåñïò Ýëåã ïò ðïëýðëïêùí åãêáôáóôüóåùí ìýóá áðü Ýíáí êåíôñéêü õðïëïãéóôþ. Óôï ðáñáêüôù äéüãñáììá (ó Þìá 1.8) öáßíåôáé ç óýíèåóç ôùí êáôáíåìçìýíùí óõóôçìüôùí åëýã ïõ. 19

êåöüëáéï 1 Ó Þìá 1.8: Ó çìáôéêü (Block) äéüãñáììá. 20

ÅéóáãùãÞ ÐÅÑÉËÇØÇ 4 Óôçí ôå íïëïãßá ÅëÝã ïõ Äéåñãáóéþí äéáêñßíïõìå ôá ÓõóôÞìáôá Áíïé ôïý ÅëÝã ïõ, ôá ÓõóôÞìáôá ÁõôïìÜôïõ ÅëÝã ïõ êáé ôá ÓõóôÞìáôá ÊáôáíåìçìÝíïõ ÅëÝã ïõ. 4 Óôá ÓõóôÞìáôá Áíïé ôïý ÅëÝã ïõ ôï óþìá åîüäïõ ñõèìßæåôáé óå ìéá åðéèõìçôþ ôéìþ ìå ôç âïþèåéá åíüò åîùôåñéêïý óþìáôïò. Óôá óõóôþìáôá áõôü ç áðüêëéóç áðü ôçí åðéèõìçôþ ôéìþ (óöüëìá) äåí åßíáé äõíáôüí íá åîïõäåôåñùèåß. 4 Áíôßèåôá, óôá ÓõóôÞìáôá ÁõôïìÜôïõ ÅëÝã ïõ (êëåéóôü óýóôçìá) ç åëåã üìåíç ìåôáâëçôþ (óþìá åîüäïõ) ìåôñéýôáé êáé óõãêñßíåôáé óõíå þò ìå ôçí åðéèõìçôþ ôéìþ ìå óêïðü íá ìçäåíéóèåß ôï óöüëìá. 4 Óôá ÊáôáíåìçìÝíá ÓõóôÞìáôá ï Ýëåã ïò ãßíåôáé áðü Ýíáí êåíôñéêü õðïëïãéóôþ, ï ïðïßïò åðïðôåýåé ôçí áóöáëþ, ïéêïíïìéêþ êáé ôå íéêü óùóôþ ëåéôïõñãßá ôïõ óõóôþìáôïò. 21

êåöüëáéï 1 ÅÑÙÔÇÓÅÉÓ 1) ÁíáöÝñáôå ôéò êáôçãïñßåò ôùí óõóôçìüôùí åëýã ïõ ôçò ôå íïëïãßáò åëýã ïõ äéåñãáóéþí. 2) Ôé åßíáé ï áíïéêôüò Ýëåã ïò; (ïñéóìüò êáé ðáñüäåéãìá) 3) Ôé åßíáé ï áõôüìáôïò Ýëåã ïò; (ïñéóìüò êáé ðáñüäåéãìá áõôüìáôïò Ýëåã ïò ñïþò) 4) Óå ôé äéáöýñåé Ýíá óýóôçìá åëýã ïõ áíïé ôïý âñü ïõ áðü Ýíá êëåéóôïý âñü ïõ; 5) Ôé åßíáé ôá êáôáíåìçìýíá óõóôþìáôá åëýã ïõ; 22