Strømforsyninger

Sikkerhed for læreren

Læreren må som sagkyndig arbejde med højere spændinger end elever. Af sikkerhedsmæssige grunde er det imidlertid fornuftigt at arbejde med højspændingsstrømforsyninger, hvor den maximale udgangsstrøm er begrænset til 2 mA DC og 0,5 mA AC, hvis disse strømme er tilstrækkelige for at udføre de aktuelle forsøg.

Sikkerhed for eleverne

Elektriske forsøg i fysiklokalet kræver en strømkilde, der er ufarlig at arbejde med og som kan levere en jævnspænding mellem f. eks. 0 og 25V DC

                                                   
Eleverne må ikke arbejde med spændinger over 25 V vekselspænding og 60 V jævnspænding. Strømforsyningen skal være forsynet med en sikkerhedstransformator, der sikrer at den lavspænding eleverne har adgang til er isoleret fra netspændingen på betrykkende vis.

Strømforsyningens sikkerhed kan fra fabrikantens side være baseret på at kabinettet forbindes til jord via det medfølgende netkabel. De fleste laboratoriestrømforsyninger er konstrueret således, da dette også har andre fordele. Fabrikanten kan også vælge at dobbeltisolere, i så fald er forbindelsen til jord overflødig.

Strømforsyningerne skal være CE mærkede.

Specielt for gymnasieelever:

Gymnasieelever må gerne arbejde med spændinger over 25VAC og 60 VDC, under den forudsætning at der anvendes strømforsyninger hvor den maksimale udgangsstrøm er begrænset til 2 mA DC og 0,5 mA AC. Strømforsyningerne skal i øvrigt være sikrede på samme måde som lavspændingsstrømforsyningerne.

Varmeproblemer

I henhold til CE reglerne må ingen berørbare deles temperatur overstige 60 ºC ved kontinuerlig drift. Da levetiden og stabiliteten i de forskellige dele i elektroniske kredsløb også er afhængig af en rimelig lav arbejdstemperatur, er en god strømforsyning derfor en strømforsyning, der temperaturmæssigt holder sig under disse temperaturgrænser – jo lavere jo bedre.

For at undgå for høje temperaturer kan man konstruere efter forskellige principper:

Afkøling

Afkøling kan foretages ved hjælp af specielle køleprofiler eller simpelthen ved at lave kabinettet stort og dermed forøge kølefladen. Da dette strider imod de flestes ønske om små dimensioner, så tingene ikke fylder så meget, må dette betragtes som en dårlig løsning. En indbygget ventilator kan hjælpe, men støjer ofte.

De fleste producenter forsøger i stedet at minimere den effekt der brændes af i forbindelse med DC reguleringen. Der findes forskellige metoder at foretage denne regulering på:

Lineær regulering

Reguleringen foretages ved hjælp af transistorer, hvor den overskydende spænding op til maximalspændingen omsættes til varme og dermed en kedelig masse spildt energi.

Lineær regulering med relæ-omskifter:

Reguleringen foretages som ved alm. lineær regulering. For at minimere effekttabet forsynes transformatoren med udtag, så lavere maximalspænding indkobles efterhånden som spændingen reguleres ned og overskydende spænding og dermed effekttab formindskes afhænig af antal udtag og relæer.

Switchmode regulering

Den ultimative løsning på varmeproblemerne. Principielt kan man her opnå regulering af udgangsspændingen uden tab i form af varme, baseret på en hurtig kontakt (30-100 kHz) i et reguleringskredsløb, hvor spændingen styres afhængig af, hvor stor en del af tiden kontakten er tændt.

Udglatning/stabilisering

Udglatning:

Da jævnspænding fremstillet af en dobbeltensrettet vekselspænding umiddelbart give ”brum” (ripple spænding) i de kredsløb man anvender, må man efter behov undersøge, hvad man kan ”leve” med. En jævnspænding hvor ripplespændingen er under 100 mV vil i næsten alle situationer være tilfredsstillende.

Stabilisering:

I strømforsyninger der ikke er stabiliserede vil jævnspændingen ændre sig afhængig af belastningen. I stabiliserede strømforsyninger vil spændingsniveauet forblive uændret selv om belastningen ændre sig inden for det disponible strømområde.

Læreren må som sagkyndig arbejde med højere spændinger end elever. Af sikkerhedsmæssige grunde er det imidlertid fornuftigt at arbejde med højspændingsstrømforsyninger, hvor den maximale udgangsstrøm er begrænset til 2 mA DC og 0,5 mA AC, hvis disse strømme er tilstrækkelige for at udføre de aktuelle forsøg.