Jednostki Napięcie I=U/R [A] Natężenie U= IR [V] Moc czynna P= U*I
advertisement
Jednostki Napięcie I=U/R [A] Natężenie U= IR [V] Moc czynna P= U*I*cosj [Wat] Moc bierna Q=P*tgj [Var] Moc pozorna S=U*I [Va] Rezystancja R=U/I [Om] Pojemność C [Farad], Indukcyjność L [Henr]pochodne: kilo103, mega106 giga 109 mili 10-3, nano 10-9 piko 10-12 współczynnik mocy cos fi? Cos fi= P/S, gdzie P- moc czynna, S- moc pozorna. Transformator element indukcyjny o co najmniej 2 uzwojeniach(pierwotnym i wtornym)sprzezonych magnetycznie,służacy do przenoszenia(transformacji)energi elektrycznej lub sygnalu elektrycznego pradu przemiennego z pbwodu pierwotnego do wtornego.Transf energii miedzy odwodami odbywa sie bez podwyzszania mocy i zmainy czestotliwosci przenoszonego sygnału.Budowa:uzwojenie pierw o liczbie zwojow z1 i wtorne o z2 zwojach sa podlaczone odpowiednio ze zrodlem elektrycznym (pradu przemiennego)i odbiornikiem energii elektrycznej.Prad przemienny I1 płynacy w uzwojeniu pierw wytwarza w rdzeniu zmienny strumien magnety. Wskutek zmian tego strumienia w obu uzwojeniach transf indukuja sie sile elektromot o wartosci proporcjonalnej do szybkosci zmian strumienia i liczby zwojow danego uzwojenia. .Parametry: przekladnia,moc znamionowa,napiecie znamionowe pier i wtorne,srednica przewodu nawojowego uzw pier i wtor,prad stanu jałowego,i ndukcyjnosc,pasmo przenoszenia.Sa konstruowane z mysla o zastosowaniu w konkretnym urzedzeniu elektronicznym.Producenci maja na celu jak najszersza typilizacje i unifikacje elementow, umozliwiajaca wydluzenie serii i obnizenie kosztow wytwarzania.Klasyfikacja ze wzgledu na zast:sieciowe, glosnikowe, sprzegajace m.cz. i w.cz., impulsowe,odchylania pionowego (do OTV),izolujace itp. Transformator idealny element czterozaciskowy,majacy 2 uporzadkowane pary zaciskow,jedna na wejsc i jedna na wyjs, charakteryzujacy sie bezstratnym przenoszeniem energii elektrycznej(pradu przemiennego)miedzy obwodami wejsciowym i wyjsciowym,oznacza to rownosc mocy chwilowych na wejsciu i wyjsciu transformat.U1I1=U2I2 Metoda symboliczna zwiazana z zastosowaniem rachunku liczb zespolonych,moze byc stosowana do obwodow liniowych w stanie ustalonym pobudzanych sygnalem sinusoidalnym lub tez niesinusoi przy rozwinieciu go w szereg Fouriera i korzystaniu z zasady superpozycji.Polega ona na przejsciu od wartosci chwilowych do wart skutecznych zespolonych.Po otrzymaniu rozwiazania symboli,wykonujac czynnosci odwrotne,uzyskuje sie rozwia czasowe. Obwody rezonansowe(obwody drgajace)obw elektryczne złozone z elementow reaktancyjnych(pojemnosci i indukcyjnosci), wyrozniajace sie tym ze moze w nich wystapic zjawisko rezonansu elektrycznego.Obwody rezonansowe szereg i rownoleg.Pulsacje w przy ktorej wypadkowa reaktancja lub susceptancja obw jest rowna zeru nazywa sie pulsacja rezonansowa w0=1/pier LC.Jednym z wazniejszych parametrow obw rezonansowego jest Dobroć Q obw szer Qs=1/RpierL/C obw rown Qr=1/GpierC/L im wieksza jest dobroc obw tym wezsza (bardziej ostra) staje sie krzywa rezonansowa,a wiec odw ma wieksza selektywnosc i tym wolniej zanikaja w nim drgania swobodne.Wielkosc Z0=pierL/C jest nazyw Impedancja charaktery lub falowa. Dioda połprzewodnikowa element dwukoncowy o nieliniowej i niesymetrycznej charakterystyce pradowo napieciowej zawierajacy zwykle pojedyncze złacze PN lub MS.Dioda obudowana i zaopatrzona w koncowki(doprowadzenia)jest elementem indywidualnym tzw dioda dyskretna.Diody w uklad scalonych czyli tzw diody monolityczne maja bardziej złożona strukture,zazwyczaj stanowi ja tranzystor bipolarny o odpowiedniej konfiguracji połaczen elektrod; w ukla scalonych oprocz diod ze zlaczem PN sa stoso diody ze zlaczem MS zwane diodami Schottky’ego lub diodami z bateria powierzchniowa.Koncowke diody polaryzowana dodatnio dla pracy w kierunku przewodzenia nazywa sie anoda A a druga koncowke polaryz ujemnie katoda K.Kryterium diod ze zwgledu na rodzaj uzytego polprzewodnika np dioda krzemowa,germanowa,arsenkowogalowa.Własciwosci;parametry graniczne i charakterystyczne,kierunek przewodzenia,kierunek wsteczny –zaporowy. Diody prostownicze są przeznaczone do prostowania napięcia bądź prądu przemiennego o małej częstotliwości. Prostowanie jest to przetwarzanie prądu przemiennego na prąd jednokierunkowy. Diody zaczynają przewodzić dopiero po przekroczeniu pewnej wartości napięcia w kierunku przewodzenia. Dla diod krzemowych wynosi ona ok. 0,7V, a dla germanowych ok. 0,3 V. Diody prostownicze są stosowane w układach prostowniczych urządzeń zasilających, przekształcających prąd zmienny w jednokierunkowy prąd pulsujący. W układzie prostowniczym dioda spełnia funkcję zaworu jednokierunkowego. Wykorzystuje się tutaj właściwość polegająca na różnicy zdolności przewodzenia prądu w kierunku wstecznym i w kierunku przewodzenia. Przez diodę prostowniczą na ogół płyną duże prądy w kierunku przewodzenia, dlatego też stosujemy diodę warstwową wykonaną z krzemu. Diody prostownicze mają małą rezystancję w kierunku przewodzenia – rzędu pojedynczych Ω, co pozwala na uzyskanie dużych sprawności prostowania. Parametry charakteryzujące diody prostownicze napięcie przewodzenia – UF, przy określonym prądzie przewodzenia, prąd wsteczny – IR , przy określonym napięciu w kierunku zaporowym, czas ustalania się prądu wstecznego – t, pojemność – C, przy określonym napięciu przewodzenia. Diody uniwersalne o roznorodnym przeznaczeniu,mogace pracowac w roznych zakresach czestotliw tj od bardzo malych-rzedu pojedynczych hercow,do wielkich-rzedu kilkudziesieciu megahercow- sa to diody germanowe ostrzowe lub krzemowe planarne.Diody uni charakteryzuja sie niezbyt duzymi wartosciami napiec wstecznych i pradow przewodzenia. Stosowane sa glownie w detektorach,mieszaczach,ogranicznikach, prostownikach. Dioda Zenera (stabilizacyjna) zachowuje się w kierunku przewodzenia jak zwykła dioda, ale ma bardzo dokładnie określone napięcie przebicia w kierunku wstecznym. Diod tych używa się do pracy w kierunku zaporowym i wykorzystuje tzw. napięcie Zenera tj. napięcie, przy którym prąd wsteczny diody gwałtownie rośnie. Dlatego szeregowo z diodą Zenera należy włączać rezystor lub inny element ograniczający prąd. Dobra dioda Zenera ma precyzyjnie określone napięcie przebicia. Charakterystyka diody w kierunku zaporowym musi wykazać bardzo wyraźne przegięcie. Poza tym zmiany napięcia Zenera w funkcji temperatury powinny być możliwie małe. Najlepsze parametry termiczne mają diody w zakresie napięć Zenera 5,6 - 6,2 V. Dla napięć niższych współczynnik temperaturowy napięcia Zenera jest ujemny, dla napięć wyższych dodatni. Często dla otrzymania elementów stabilizacyjnych o bardzo małym współczynniku temperaturowym napięcia, łączy się diody o dodatnim i ujemnym współczynniku w celu ich wzajemnej kompensacji. Czasami łączy się zwykłą diodę krzemową (posiada ujemny współczynnik temperaturowy przy pracy w kierunku przewodzenia) produkowaną seryjnie, z wysokonapięciową diodą Zenera. Wypadkowa rezystancja szeregowa diod, powoduje jednak, że charakterystyka przebicia Zenera będzie mniej stroma. Istnieją również diody stabilizacyjne o napięciu poniżej 2 V. Noszą nazwę stabilitronów. Są to diody pracujące w kierunku przewodzenia, nie są więc diodami Zenera. Parametry charakteryzujące diody stabilizacyjne napięcie stabilizacji - UZ, prąd stabilizacji – IZ, napięcie przewodzenia – UF, przy określonym prądzie przewodzenia, prąd wsteczny diody – IR, przy określonym napięciu wstecznym, rezystancja dynamiczna – rZ, której wartość zmienia się w zależności od napięcia stabilizacji energia elektronu zostaje zamieniona na kwant promieniowania elektromagnetycznego. Przejścia tego rodzaju dominują w półprzewodnikach z prostym układem pasowym, w którym minimum pasma przewodnictwa i wierzchołkowi pasma walencyjnego odpowiada ta sama wartość pędu. Jak działa LED? W diodzie LED nic nie rozgrzewa się do tak wysokiej temperatury jak w żarówce. Co prawda kluczowe zjawisko jest wspólne dla żarówki i diody LED- elementarne porcje (kwanty) światła powstają, gdy elektrody oddają część swej energii. Tu jednak podobieństow się kończy. W żarówce elektrony są przenoszone na wyższą orbitę pod wpływem energii cieplnej, natomiast w diodach LED odbywa się to zupełnie inaczej. Dioda LED, jak każda dioda, zawiera dwa obszary półprzewodnika. Można sobie wyobrazić, iż są to dwa zetknięte ze sobą kryształy. W tej chwili najważniejsza jest informacja, że w obu tych obszarach cały czas znajduje się mnóstwo elektronów. W jednym z obszarów (swobodne) elektrony będące nośnikami prądu, dzięki dobraniu odpowiedniego materiału i domieszek, "z natury" znajdują się na wyższej orbicie, w wyższym paśmie energetycznym, czyli mają wyższą energię. Według określeń książkowych jest to obszar typu n. W drugim (o którym mówi się, że nośnikami są dziury), elektrony znajdują się na niższej orbicie i mają niższą energię. Jest to obszar typu p. Dołączenie do diody LED zewnętrznego napięcia stałego o odpowiedniej biegunowości wymusza ruch elektronów. Gdy elektrony o wyższej energii przechodzą do obszaru o niższej energii-oddają część swej energii w postaci elementarnej porcjii, czyli kwantu światła. Ilość energii zamieniana na światło jest tu określona z dużą dokładnością-zależy od odległości orbit i związanej z tym różnicy energii. Czym większa odległość między orbitami, tym większa jest ta oddawana energia. I tu tkwi cała tajemnica barwy emitowanego światła. Barwa wyznaczona jest przez długość fali świetlnej, a długość fali i odpowiadająca jej częstotliwość jest nierozerwalnie związana z ilością oddawanej energii. Czym mniejsza porcja energii, tym fala jest dłuższa (częstotliwość mniejsza), a wytworzone promieniowanie to podczerwień albo światło czerwone, pomarańczowe czy żółte. Gdy energia jest większa, uzyskuje się światło zielone, niebieskie, ewentualnie ultrafiolet. Nietrudno się domyślić, że dla dwóch konkretnych obszarów różnica energii jest ściśle określona, a więc jedna struktura LED może wytwarzać światło o jednej długości fali (monochromatyczne). Oznacza to, że w przeciwieństwie do żarówek, ze światła LED nie da się za pomocą filtrów uzyskać światła innego koloru. Użytkownik nie może też przez zmianę natężenia prądu zmienić barwy światła, bo jest ona wyznaczona przez użyte materiały. Wytworzenie diody LED o innym kolorze świecenia wymaga starannego dobrania materiałów półprzewodnikowych i domieszek, by uzyskać właściwą dla danej długości fali odległość orbit (odległość pasm energetycznych). Nie jest to zadanie łatwe, o czym świadczy fakt, że niebieskie diody LED nadal są trudno dostępne, są gorsze i droższe, niż "klasyczne" LED-y. Wzmacniacz operacyjny jest odmianą wielostopniowego wzmacniacza elektronicznego sygnałów elektrycznych, o dużym wzmocnieniu, wewnętrznych sprzężeniach bezpośrednich, przeznaczony do pracy z układami zewnętrznego sprzężenia zwrotnego. Sprzężenie zewnętrzne zapewnia stabilność pracy wzmacniacza, decyduje o paśmie przenoszenia i poprawia liniowość wzmacniacza i przede wszystkim określa funkcję jaką spełnia wzmacniacz ( określa jego transmitancję operatorową). Współczesny wzmacniacz operacyjny jest wykonany jako układ scalony, niekiedy w jednej obudowie mieści się kilka wzmacniaczy tego samego typu. Współczynnik wzmocnienia napięciowego wzmacniacza przy otwartej pętli wzmocnienia jest rzędu 106 . Sygnał nieróżnicowy – w przypadku gdy do wejść + i – zostaną doprowadzone sygnały identyczne względem masy to napięcie na wyjściu będzie równe 0. Sygnał różnicowy – w przypadku doprowadzenia napięcia wejściowego + i - . Multiwibratory – układy generacyjne służące do uzyskiwania przebiegów o kształcie zbliżonym do prostokątnego. Powstają przez połączenie co najmniej dwóch wzmacniaczy pętlą dodatniego sprzężenia zwrotnego. W zależności od sposobu pracy wyróżniamy multiwibratory : a-stabilne, Bi-stabilne, poli-stabilne, mono- stabilne. 1. Charakterystyka prądowo- napięciowa diody prostowniczej UZ – napięcie stabilizacji UF – napięcie przewodzenia IR – prąd wsteczny rZ – rezystancja dynamiczna 2. Charakterystyka prądowo- napięciowa diody Zenera UZ – napięcie stabilizacji, UF – napięcie przewodzenia, IR – prąd wsteczny, rZ – rezystancja dynamiczna Dioda elektroluminescencyjna (LED ang. Light Emitting Diode) - Diodę elektroluminescencyjną zaliczamy do półprzewodnikowych przyrządów optoelektronicznych, emitują one promieniowanie w zakresie światła widzialnego, jak i podczerwieni. Pojawiła się w latach sześćdziesiątych. Jej działanie opiera się na zjawisku rekombinacji nośników ładunku (rekombinacja promienista). Zjawisko to zachodzi w półprzewodnikach wówczas, gdy elektrony przechodząc z wyższego poziomu energetycznego na niższy zachowują swój pęd. Jest to tzw. przejście proste. Podczas tego przejścia Polaryzowanie zrównoważone – Tranzystory scalone wykonywane są na wspólnym podłożu czyli mają jednakowe parametry. T1 jest podłączony diodowo i służy do polaryzacji T2 - ustala prąd Ic2 (prąd kolektorowy). T1 i T2 mają jednakowe parametry czyli: Ubet1=Ubet2 czyli Ic1=Ic2. Mamy ustalony prąd kolektora T2 przez spolaryzowanie go za pomocą T1. Sygnał wejścia jest doprowadzony do bazy T2. Źródło prądowe – stosowane często w liniowych układach scalonych. Można uzyskać przez włączenie w obwód emitera bardzo dużej rezystancji. Cechą każdego źródła jest bardzo duża impedancja wewnętrzna. Stosunek R1/R2 nie ma wpływu na zmiany prądu wyjściowego. Czyli stosunek rezystancji nie ulega zmianom pod wpływem temperatury. Stabilizatory impulsowe – układ regulacyjny nie pracuje w sposób ciągły ale okresowa włącza i wyłącza napięcie wej.od obciążenia. Stąd nawet przy dużej różnicy napięć Uwe-Uwy układ ma wysoką sprawność bo straty występują gdy układ załącza źródło do obciążenia. Stosowane tam gdzie ekonomika zasilania jest ważna. Idea pracy polega na wykorzystaniu tranzystora jako klucza przełączającego sterowanego impulsami podawanymi na bazę. W obwodzie prądu jest dioda, która załącza obw.wy gdy tranzystor jest odcięty. Napięcie na kolektorze na przebieg fali prostokątnej o zmiennym wypełnieniu czyli t1/t2 gdzie t1- czas przewodzenia. W obwodzie znajdują się też dławik i kondensator, które tworzą filtr pełniący istotną funkcję w układzie – zmniejszają tętnienia Uwy, które osiąga wartość średnią napięcia na kolektorze tranzystora kluczującego. Układ stabilizacji częstotliwości - stabilność częstotliwości zależy od: stałości indukcyjności, stałości pojemności, od sprzężeń w obwodzie wzmacniającym. Czyli zakłócenia w dużej mierze zależą od częstotliwości. tranzystor półprzewodników złącza Tranzystor bipolarny – z trzech warstw , który zbudowany jest o różnym rodzaju przewodnictwa, tworzących dwa PN ; sposób polaryzacji złącz determinuje stan prac tranzystora. Tranzystor posiada trzy końcówki przyłączone do warstw półprzewodnika, nazywane: emiter (E), baza (B), kolektor (C). Ze względu na kolejność warstw półprzewodnika rozróżnia się dwa typy tranzystorów: pnp oraz npn; w elektrony dziury tranzystorów tranzystorach npn nośnikiem prądu są tranzystorach pnp ,w . Układy TTL zbudowane z bipolarnych , są zasilane napięciem stałym 5 V. Sygnał TTL jest niski (logiczne "0"), gdy potencjał ma wartość od 0 V do 0,8 V w odniesieniu do masy, wysoki (logiczna "1") przy wartości potencjału między 2 V a 5 V. Polaryzacja tranzystora NPM tranzystor NPN musi być spolaryzowany tak by kolektor miał duży potencjał dodatni względem emitera, a baza - mały potencjał dodatni względem emitera Watomierz to miernik wskazujący aktualny pobór Mocy Czynnej w obwodzie. Posiada cztery zaciski wejściowe - dwa prądowe i dwa napięciowe. Moc prądu(czynna) zależy od napięcia i natężenia prądu elektrycznego zgodnie ze wzorem P = U * I * cosφ, gdzie φ to przesunięcie fazy pomiędzy napięciem a prądem. Zaciski początkowe cewki prądowej i napięciowej oznaczone są gwiazdką. Cewkę prądową watomierza włącza się szeregowo z odbiornikiem, a napięciową równolegle. Watomierze budowane są jako mierniki: elektrodynamiczne ferrodynamiczne indukcyjne Najczęściej spotykanym typem miernika jest watomierz elektrodynamiczny. Przeznaczony jest do pomiaru mocy w obwodach prądu stałego i przemiennego. Zbudowany jest z ruchomej cewki napięciowej i nieruchomej prądowej. Dla uzyskania odpowiedniego zakresu napięcia, stosuje się posobnik połączony szeregowo z cewką napięciową i zabudowany w mierniku. Przekładniki prądowe pozwalają zarówno na pomiar prądu zmiennego jak i stałego. Ich konstrukcja przypomina konstrukcję transformatora: na rdzeniu ferromagnetycznym nawinięte są dwa uzwojenia. Przez uzwojenie pierwotne płynie prąd którego wartość jest mierzona, natomiast do uzwojenia wtórnego podłącza się układ miernika. Przekładnik prądu zmiennego O przekładniku prądu zmiennego można powiedzieć, że jest to transformator jednofazowy małej mocy pracujący w stanie zbliżonym do zwarcia. Uzwojenie wtórne zwykle zwarte jest przez przyrząd pomiarowy. Stosunek wartości prądów w obu uzwojeniach jest wartością stałą i nazywa się przekładnią prądową. Dlatego z pomiaru małego prądu płynącego przez uzwojenie wtórne można dzięki wartości przekładni prądowej wyznaczyć wartość dużego prądu płynącego przez uzwojenie pierwotne. Przekładnik prądu stałego Przekładnikiem prądu stałego jest tak zwany transduktor. Zbudowany jest z dwóch symetrycznych rdzeni z blach ferromagnetycznych o prostokątnych pętlach histerezy. Na rdzeniach nawinięte są uzwojenia pierwotne i wtórne. Uzwojenie pierwotne to niewielka ilość zwojów z mierzonym prądem, nawinięte zgodnie na obu rdzeniach. Uzwojenie wtórne to wiele zwojów cieńszego drutu nawijanego przeciwsobnie. W uzwojenie wtórne włączony jest amperomierz oraz zasilanie napięciem przemiennym. Zasilanie napięciem przemiennym podmagnesowuje rdzenie stając się dzięki temu "nośną" dla sygnału stałoprądowego. W obwodzie pierwotnym nie indukuje się prąd przemienny dzięki symetrii obu rdzeni oraz przeciwsobnemu nawinięciu cewek wtórnych. Zastosowania przekładników prądowych: rozszerzenie zakresu pomiarowego amperomierzy galwaniczne oddzielenie obwodów pomiarowych i zabezpieczeniowych od głównego toru prądowego Uzwojenie wtórne przekładnika włączonego do obwodu zawsze musi być zwarte. Najczęściej zwierane jest poprzez amperomierz, cewki prądowe watomierzy i liczników, przetworniki pomiarowe, cewki zabezpieczeń nadprądowych itp. Jeśli uzwojenie wtórne nie jest wykorzystane musi być zwarte przewodem. Rozwarcie uzwojenia wtórnego przy przepływie prądu przez uzwojenie pierwotne powoduje powstanie dużego strumienia magnetycznego i strat w rdzeniu, co powoduje silne nagrzewanie rdzenia, a nawet uszkodzenie izolacji uzwojeń. Powoduje również powstanie wysokiego napięcia w miejscu rozwarcia co może doprowadzić do powstania łuku elektrycznego i porażenia osoby dokonującej takiej czynności. Wtórnik emiterowy – wzmacniacz tranzystorowy w układzie wspólnego kolektora – cechuje wzmocnienie ku=1. Wzmacniacz ten może być stosowany jako bufor dopasowujący rezystancję obwodu sterowanego do obwodu sterującego, minimalizując obciążenie obwodu sterującego spowodowane przez wtórnik. Wynika to z istotnej cechy wtórnika – jego wysokiej rezystancji wejściowej i niskiej rezystancji wy.. Sygnał wejściowy jest równy potencjałowi emitera tranzystora T1 (spadkowi napięcia na oporniku emiterowym Re. Współczynnik wzmocnienia napięciowego ku=1 oznacza, iż napięcie wyjściowe Uwy nadąża za napięciem wejściowym Uwe – czyli powtarza je. Stąd bierze się nazwa układu – wtórnik emiterowy. Pomiar rezystancji we i wy. Wartość rezystancji Rwe określa się za pomocą oscyloskopu i rezystora Rs (opornik dekadowy) włączonego w szereg z generatorami sygnału, na którego wyjściu ustawia się napięcie Uwe0. Początkowa wartość Rs0=0 jest stopniowo zwiększana do momentu uzyskania napięcia Uwe1, mierzonego w punkcie Pp, równego połowie wartości początkowej Uwe0, czyli Uwe1=0,5 Uwe0. Odczytana wówczas wartość Rs1 jest równa rezystancji wejściowej wtórnika – Rwe=Rs1. W tym stanie spadek napięcia na rezystancji wejściowej wtórnika Uwe i spadek napięcia na rezystancji Rs1 włączonej w szereg z wejściem są sobie równe. Stan ten wykrywa się odczytując z ekranu oscyloskopu amplitudę sygnału wejściowego w punkcie Pp. Podobnie mierzy się wartość rezystancji wyjściowej równej Rwy=Rs/beta. Sygnał na we wtórnika podawany jest przez rezystancję Rs=Rwe (zachowane jest dopasowanie energetyczne źródła do układu sterowanego – wtórnika). Następnie, przy stałej amplitudzie sygnału sterującego Us zmienia się wartość rezystancji obciążenia Rl, przez dołączenie rezystora Rl1=Rl równolegle do rezystora Rl. Zmienia się wtedy poziom napięcia wyjściowego Uwy – maleje do poziomu Uwy1. Znając poziom tego napięcia przez dołączeniem (Uwy) oraz po dołączeniu Rl1 (Uwy1) oraz zmianę rezystancji obciążenia można wyznaczyć wartość rezystancji wyjściowej wtórnika. Wykorzystuje się tu zależność proporcjonalności wartości spadku napięcia na oporniku emiterowym do wartości jego rezystancji: Rwy||Rl>Uwy, Rwy||Rl||Rl1->Uwy1 Rwy||((rl*Rl1)/(Rl+Rl1))->Uwy1. Pomiar mocy i energii pradu jednofazowego. Kompensacja mocy biernej. Odbiornik zawierający elementy RLC pobiera zarówno moc czynna jak i bierną. Elementy reaktancyjne – cewka, dławik (ich cechą jest indukcyjność) pobierają moc bierną indukcyjną a kondesator (jego cechą jest pojemność) pojemnościową. Pomiar energii: Układ RLC pobiera z źródła moc czynną P i moc bierną Q. Ilość pobranej energii mierzy się licznikami odpowiednio energii czynnej i biernej – ich budowa i zasada działania jest podobna, Licznik energii mierzy wartość chwilową pobieranej mocy i jednocześnie całkuje tę wartość, wartość całki jest zachowywana w liczydle mechanicznym – bębenkowym albo w nieulotnej pamięci elektronicznej. Współczesne liczniki energii elektrycznej pozwalają mierzyć energię przy prądzie do kilkudziesięciu amperów. Przy większych mocach stosuje się przekładniki prądowe, których przekładnia prądowa pozwala dopasować poziom natężenia prądu doprowadzonego do licznika. W licznikach indukcyjnych (z tarczą obrotową) całkowanie odbywa się przez zliczanie liczby obrotów tarczy – proporcjonalnych do pobieranej mocy czyli pobieranej energii. Wynik zapamiętywany jest w liczydle, którego stan hest okresowo odczytywany. Licznik charakteryzuje: stała licznika Cl [obr/kWh] albo [imp/kWh], liczba faz toru zasilania, napięcie oraz prąd znamionowy i maksymalny jaki może przepływać przez cewkę prądową licznika. Współczesne wykonania liczników energii zawierają układ generujący impulsy o częstotliwości propor. do wartości średniej mocy w danym odstępie czasu. Informacja ta służy do zdalnego odczytu stanu licznika. Typowy licznik może zliczać energię w dwóch strefach dobry oraz zapamięt. wartość mocy maksym.w danym okresie rozliczeniowym. Licznik elektr. Nie zawiera części, które się zużywają w trakcie eksploatacji. Pom. Mocy jest realizowany za pomocą czujnika Halla, a wynik całkowania mocy chwilowej czyli ilość pobranej energii zapisywany jest w rejestrach układu pamięci nieulotnej licznika. Licz. Zawiera rejestry do zapisu wart. Mocy maksymalnej 15-minutowej, łącznie z datą i czasem jej wystąpienia. Z reguły jest licznikiem wielostrefowym i w zależności od typu realizuje funkcje przydatne w proces. zarządzania energią. Stała l.: Cl=n/A [imp/kWh], A=P*t/10(3)*3600 [kWh]. Kompensacja mocy biernej indukcyjnej. Moc bierna indukcyjna pobierana jest m.in przez świetlówki standardowe (ich oprawa zawiera statecznik w postaci dławika) i silniki. W celu ograniczenia jej poboru ze źródła energii stosuje się kompensację indywidualną (i zbiorową dla grupy silników) przez spowodowanie poboru energii biernej pojemnościowej przez odbiornik o charakterze indukcyjnym. Jest to możliwe wówczas kiedy dołączy się kondesator równonegle do zacisków tego odbiornika. Dąży się do tego, aby współczynnik mocy cosfi był bliski jedności albo do stanu, w którym grupa odbiorników pobiera moc bierną taką, że tgfi<=tgfidop=(w przybliżeniu)0,4 czyli tgfi przyjmuje wartość nie większą niż narzucona przez dostawcę energii. Wzmacniacz op. - (pomiar pasma przenoszenia). Pomiar wykonuje się łącząc układ według schematu układu do pomiaru charakterystyk we-wy. Częstotliwość generatora ustawia się na wartość z przedziału 0-10Hz, amplitudę sygnału z generatora dobiera się w zależności od współczynnika wzmocnienia wzmacniacza, tak aby sygnał wy nie przekraczał dozwolonego poziomu. Wartość napięcia Uwy odczytuje się z ekranu oscyloskopu i przyjmuję się ją za wartość Uwy max. Następnie zwiększa się częstotliwość tak aby uzyskać poziom napięcia Uwy=0,707 Uwy max. Poziom sygnału wyjściowego uzyskuje wtedy wartość o 3 dB niższą od poziomu maksymalnego. Częstotliwość odczytana z oscylokopu odpowiada górnej częstotliwości przenoszonego pasma Bw-fgr, zwanego trzydecybelowym. Diody półprzewodnikowe: Półprzewodniki w stanie czystym. Podstawowym materiałem do produkcji elementów półprzewodnikowych jest krzem Si, posiada 14 protonów w jądrze i tyle samo elektronów (rozmieszczonych na trzech powłokach (2-8-4). Krzem zastąpił german Ge (32 protony w jądrze oraz elektrony na czterech powłokach 2-8-18-4). Atomy obu pierwiastków posiadają po cztery elektrony walencyjne. Atomy łącząc się w cząstki tworzą kryształ, w którym występują wiązania kowalentne jako skutek wzajemnej reakcji elektronów walencyjnych. Każdy z atomów sieci krystalicznej czystego krzemu na swojej powłoce zewnętrznej może posiadać do 8 elektronów przejętych od atomów, z którymi sąsiaduje. Współdzielenie elektronów walencyjnych daje wiązania kowalentne – na każdy elektron równo oddziaływują dwa atomy. Odległości pomiędzy pasmami energetycznymi oraz szerokości przerw są stałe dla danego atomu, odległości powłok od jądra atomu zależą od energii którą atom przyjął z otoczenia. Rozkład energii elektronów w atomie jest związany z istnieniem pasm i przerw energetycznych. Im dalej od jądra położony jest elektron tym większa posiada energie i luźniej jest związany z protonami jądra. W przypadku przyjęcia energii z otoczenia (np. W postaci ciepła albo promieniowania świetlnego) elektron walencyjny może przeskoczyć z pasma walencyjnego na wyższy poziom energetyczny – do pasma przewodnictwa. Staje się wtedy elektronem swobodnym czyli nośnikiem ładunku ujemnego. Atom, opuszczony przez elektron staje się jonem dodatnim – liczba protonów w jądrze jest większa od liczby elektronów na rbitach atomu. W paśmie walencyjnym po elektronie, który przeskoczył do pasma przewodnictwa powstaje dziura. Rekombinacja pary elektron-dziura następuje wówczas kiedy elektron z pasma przewodnictwa powróci do pasma walencyjnego, na skutek utraty energii, którą przyjął przez przeskokiem do pasma przewodnictwa. W temperaturze pokojowej przeskoki elektronów do pasma przewodnictwa oraz towarzysząca im generacja dziur w paśmie walencyjnym odbywają się w sposób stochastyczny w sieci krystalicznej krzemu. Wolne elektrony rekombinują z dziurami dlatego nie występują w krysztale wolne nośniki ładunku elektrycznego. Domieszkowanie. Celowe wprowadzanie zanieczyszczeń do czystego półprzewodnika, zwane domieszkowaniem, gwałtownie zwiększa liczbę nośnków ładunku elektrycznego (elektronów albo dziur) oraz obniża rezystowność materiał podstawowego (podłoża). Domieszka w postaci arsenu, fosforu, antymonu (posiadają 5 elektronów walencyjnych) daje półprzewodnik typu n. Pięciowartościowy atom tworzy wiązania kowalentne z 4 atomami krzemu, pozostaje jeden elektron dodatkowy w paśmie przewodnictwa, nie jest związany z żadnym atomem. Liczbę tych elektronów można zmieniać przez ilość (koncentrację) domieszki. Krzem z domieszką pięciowartościową staje się materiałem niosącym ładunek ujemny – elektronów, które w półprzewodniku typu n stanowią nośnik większościowy. W półprzewodniku typu n występują także dziury (nośnik ładunku dodatniego), które nazywa się nośnikiem mniejszościowym. Domieszka w postaci pierwiastków trójwartościowych: glinu, boru, galu, indu (posiadają trzy elektrony walencyjne), powoduje, że każdy atom domieszki tworzy wiązania kowalentne z czterema atomami czystego półprzewodnika. Trzy elektrony są związane a w miejscu czwartego tworzy się dziura. Ilość dziur można regulować przez zmianę koncentracji domieszki. Materiał półprzewodnika uzyskuje ładunek dodatni, związany z powstaniem dziur, które są w półprzewodniku typu p nośnikiem większościowym. Są w tym półprzewodniku również elektrony, które stanowią nośnik mniejszościowy. Złącze p-n. Domieszkowanie krzemu w taki sposób aby utworzyć obszar o przewodnictwie p i n spowoduje powstanie złącza p-n między tymi obszarami. Powstały w ten sposób element nazywa się diodą półprzewodnikową. Obszar n zawiera elektrony a obszar p dziury. Złącze p-n ma istotne znaczenie dla sposobu działania diod półprzewodnikowych, tranzystorów i innych elementów półprzewodnikowych. Pewna liczba elektronów, które dyfundują bezładnie w obszarze n trafia w pobliże złącza i dyfunduje do obszaru p, rekombinując z dziurami w nim zawartymi. W obszarze n każdy z atomów domieszki tworzy dziurę o ładunku dodatnim, a trójwartościowy atom z obszaru p staje się jonem ujemnym. Na skutek rekombinacji par elektro-dziura w obszarze złącza powstaje warstwa zubożona o takiej szerokości, że żaden elektron nie może przekroczyć tej warstwy. Powstaje bariera potencjału Ub wskutek istnienia ładunków dodatnich i ujemnych po obu stronach warstwy zubożonej. Dla krzemu wartość tego potencjału wynosi ok 0,7V a dla germanu ok. 0,2-0,3V. W miarę wzrostu temperatury złącza potencjał ten maleje (jest odwrotnie proporcjonalny do temperatury). Pasma energetyczne. W półprzewodniku typu p powstałym przez domieszkowanie atomami trójwartościowymi poziomy energetyczne są nieco wyższe niż w półprzewodniku typu n, domieszkowanym atomami pięciowartościowymi. Wynika to z mniejszego oddziaływania sił jądraatomów 3wart (orbity są bardziej oddalone od jądra). Pasma przewodnictwa i walencyjne w obu rodzajach półprzewodników pokrywają się na pewnym obszarze, dlatego elektrony o wyższym poziomie energii z pasma przewodnictwa obszaru n po przejściu do obszaru przewodnictwa obszaru p i utracie energii mogą rekombinować z dziurami pasma walencyjnego obszaru p. Wskutek dyfuzji elektronów tworzy się warstwa zubożona złącza. Poziom energii w obszarze n obniża się, bo elektrony o wyższym poziomie energii przeszły do warstwy p. W chwili kiedy wyższy poziom energii w obszarze n osiągnie dolny poziom energii obszaru p ustaje dyfuzja elektronów do obszaru p i zostaje osiągnięty stan równowagi. Przez złącze p-n nie przepływa w tym stanie żaden ładunek. Polaryzacja diody. Podstawową funkcją diody jest umożliwienie przepływu prądu w jednym kierunku i zapewnienie braku przewodzenia w kierunku odwortnym. Oba stany są wyznaczone polaryzacją złącza p-n – w kierunku przewodzenia (F- forward) i w kierunku zaporowym (R – reverse), zależną od sposobu przyłożenia napięcia do złącza rezystor R ogranicza wartość natężenia prądu płynącego w obwodzie. Napięcie polaryzacji, pochodzące od źródła zewnętrznego względem złącza p-n wyznacza warunki pracy elementów półprzewodnikowych budowanych z warstwa półprzewodników tworzących złącza p-n (tranzystory, tyrystory). Bariera potencjału warstwy złącza p-n Ub może być opisana jako źródło napięcia włączonego w kierunku przeciwnym do kierunku SEM źródła polaryzującego złącze, czyli obniża poziom napięcia polaryzującego złącze Uf o wartość Ub. Na złącze oddziaływuje suma napięć Uf=Uf-Ub>0. Dioda przewodzi prąd If dopiero po przekroczeniu bariery Ub czyli gdy Uf-Ub>0. Spadek napięcia na rezystancjach warstwy n i p, wywołany przepływem prądu If przez złącze p-n, jest pomijalnie mały. Polaryzacja w kierunku zaporowym. Wtedy kiedy napięcie polaryzujące złącze w kierunku zaporowym – biegun dodatni źróła polaryzującego połączony jest z obszarem p a ujemny z obszarem n złącza p-n – obszar zubożony rozszerza się i ustaje ruch ładunków w złączu – zanika prąd wywołany ruchem ładunków większościowych. Opuszczanie złącza przez ładunki w nim zawarte trwa przez krótką chwilę po pojawieniu się napięcia polaryzacji wstecznej (zaporowej). Warstwa złącza działa tak jak by była izolatorem (nie ma w niej ładunków). Na obu krańcach tej warstwy istnieją ładunki elektryczne o przeciwnych znakach (ustalonych przez polaryzację biegunów źródła) stąd złącze p-n i obszary z ładunkami zachowują się jak kondesator o określonej pojemności elektrycznej C, malejącej nieliniowo wraz ze wzrostem napięcia polaryzującego. Prąd upływu i napięcie przebicia złącza p-n. Po przyłożeniu napięcia Ur polaryzującego złącze p-n bardzo szybko zanika prąd większościowy ale powstaje prąd upływu wywołany obecnością nośników mniejszościowych. Wartość natężenia prądu upływu jest rzędu 10nA-10mikroA, krzem ma niższe wartości niż german, Ciepło dostarczone z zewnątrz do struktury diody – warstwy zubożonej – generuje parę elektron-dziura. Przy obecności napięcia Ur polaryzującego diode zaporowo, elektrony przenikają do warstwy złącza zanim zrekombinują z dziurą. Powstaje w ten sposób mały prąd mniejszościowy, płynący w strukturze diody, który nie zależy od wysokości napięcia ale od temperatury złącza i wraz z nią wzrasta. Wzrost napięcia polaryzującego złącze p-n do wartości Ubr powoduje lawinowe przebicie złącza. Elektron mniejszościowy uzyskując energię wskutek obecności napięcia Ur=Ubr dociera do bieguna dodatniego (anody) diody zderzając się po drodze z atomami oddaje im część energii i powodując tym samym w uderzonym atomie przejście elektronu walencyjnego do pasma przewodnictwa. Podobnie dalsze zderzenia wzrastającej liczby pojawiających się elektronów powoduje geometryczny wzrost ich liczby w paśmie przewodnictwa co objawia się gwałtownym wzrostem prądu płynącego w kierunku zaporowym. Większość diod nie pracuje w tym zakresie napięcia i ulega w tym momencie zniszczeniu. Multiwibrator.. układ generacyjny, który pozwala uzyskać relaksacyjny sygnał wyjściowy w przebiegu zbliżonym do prostokątnego. Multiwibratory można też nazwać przerzutnikami. Układ powstający przy połączeniu szeregowo dwóch wzmacniaczy i zamknięcia miedzy nimi pętli dodatniego sprzężenia zwrotnego. Sprzężenie może być dokonane przez zastosowanie kondensatorów, a więc tylko dla składowej zmienno-prądowej. multiwibrator astabilny. Zastosowanie sprzężenia rezystancyjnego i pojemnościowego tworzy multiwibrator monostabilny. Sprzężenie obejmuje składową stałą i zmiennoprądową. Zastosowanie w sprzężeniu zwrotnym tylko rezystorów – multiwibrator bistabilny (przerzutnik). Jeśli stopień wzmocnienia >2 – multiwibrator polistabilny. Wartości rzeczywiste oraz wynik pomiaru. Wartość rzeczywista wielkości, jest to wartość charakteryzująca wielkość określoną jednoznacznie w warunkach istniejących w chwili dokonywania pomiaru. Wartość poprawna wielkości, jest to wartość, którą uważa się za w takim stopniu przybliżoną do wartość rzeczywistej tej wielkości, że różnica między tymi wartościami jest nieistotna z punktu widze celu pomiaru. Wartość rzeczywista danej wielkości nie jest znana z natury rzeczy, ale uznajemy ją za wartość graniczną, którą można osiągnąć za pomocą dostępnych narzędzi pomiarowych przy zastosowaniu odpowiedniej taktyki pomiarowej i eliminując pewne błędy. Biorąc pomyłkę pod uwagę, możemy określić pojęcie błędu pomiaru. Wynik pomiaru bez określenia błędu poziomu jest bezwartościowy. Składniki błędu pomiaru: błąd narzędzia pomiarowego, błąd zastosowanej metody pomiarowej, błąd odczytu wyniku pomiaru, błąd wynikający z obróbki wyniku pomiaru. Różnica między wartością mierzoną a rzeczywistą: delta=Wmierz-Wrzecz. Błędy systematyczne – te błędy, gdzie wartość jest stała podczas pomiaru, przy założeniu, że występują stałe warunki pomiaru. Błąd wówczas jest systematyczny i daje się obliczyć. Można go wyeliminować dodając poprawkę. Błąd może wystąpić m.in jeśli obserwator odczytuje miernik pod niewłaściwym kątem (nieprostopadle), ale zawsze pod takim samym kątem. Błędy przypadkowe – przyczyny ich powstania są wyniki, na które nie mamy wpływu, które jednak oddziałują na wynik pomiaru. Obserwator zna te błędy, jednak nie potrafi ich uwzględnić przy obliczeniach błędy systematycznego. Na owe błędy składa się: temperatura, zmiany napięcia zasilającego (pojawienie się zniekształceń sinusoidy), zapad napięcia, wywołanie wzburzeń oddziałujących na mierniki. One ujawniają się przy wielokrotności pomiaru tej samej wartości. Można je ocenić za pomocą rachunku prawdopodobieństwa i również metodą statystyki. DB-decybel – jednostka miary nieliniowej, logarytmicznej. Wartość pomiarowa określająca wartość urządzenia toru transmisji danych (toru sygnałowego). Wartości wyrażane w decybelach odnoszą się do stosunku dwóch wielkości proporcjonalnych do mocy. Jednostką podstawową jest bel [B] jednak jednostka okazała się zbyt duża i przyjęło się używać jednostki pochodnej - 10 razy mniejszej (przedrostek decy). Mostek pomiarowy RLC: mostek pomiarowy Wheatstone`a – sluży do pomiaru rezystancji o wartościach średnich od 1/10ohm do 100kohm (nie stosujemy do pomiarów rzędu mili i mega). Do bardzo małych stosuje się mostek Thorgsona(?), a do dużych induktor (prądnica prądu przemiennego napędzana ręką) – stosowana jako źródło napięcia rzędu 1kV-2kV. Budowa oscyloskopu. Głównym elementem oscyloskopu jest lampa oscyloskopowa. Na jej ekranie powstaje obraz świetlny obserwowanych sygnałów lub wielkości. Obraz świetlny widoczny na ekranie oscyloskopu jest wynikiem bombardowania ruchomą wiązką elektronów warstwy luminoforu pokrywającej wewnętrzną powierzchnię ekranu. Źródłem wiązki jest działo elektronowe. Katoda emituje elektrony, które następnie przyspieszane są w polu elektrycznym kolejnych anod działa elektronowego. Parametry wiązki takie jak prędkość elektronów w strumieniu i średnica strumienia decydujące o jakości obserwowanego obrazu można regulować pokrętłami panelu czołowego opisanymi jako JASNOŚĆ (INTENSITY) i OSTROŚĆ (FOCUS). Wyemitowana przez działo elektronowe wiązka jest następnie odchylana zmiennym polem elektrycznym w dwóch układach odchylania: pionowego-Y (VERTICAL) i poziomego-X (HORIZONTAL). Zmiany pola elektrycznego w układach odchylania, wymuszone zmianami napięcia przyłożonego do płytek odchylających, powodują że wiązka elektronów uderza w co raz to inne punkty ekranu powodując ruch plamki świetlnej obserwowany jako obraz oscyloskopowy. ZASADA DZIAŁANIA LAMPY OSCYLOSKOPOWEJ Obwód żarzenia podgrzewa do wysokiej temperatury katodę, która emituje elektrony. Między katodą i anodą powstaje pole elektryczne, w którym ujemnie naładowane elektrony emitowane z katody są przyciągane do anody. Czym większe jest napięcie anody, tym silniej przyciągane są elektrony. Na drodze między katodą, a anodą elektrony nabierają prędkości, są skupiane w cienką wiązkę, po czym uderzają w ekran pokryty specjalną substancją zwaną luminoforem. Elektrony uderzając w luminofor tracą swą energię, a energia ta zamienia się na światło, zwykle koloru zielonego. Między katodą, a główną anodą umieszczone są dodatkowe elektrody, między innymi siatka, które umożliwiają regulację ilości elektronów biegnących do anody. Ewentualne dodatkowe anody tworzą tak zwane soczewki elektronowe, umożliwiające takie ukierunkowanie strumienia elektronów, inaczej mówiąc ich zogniskowanie, że trafiają one w jedno miejsce ekranu, tworząc świecący punkt (plamkę) o średnicy poniżej 1 milimetra. K - katoda, G - grzejnik katody, W - siatka, A1, A2, A3 - anody, X - płytki odchylania poziomego, Y - płytki odchylania pionowego, A4 – elektroda ekranująca, E- ekran, P - powłoka grafitowa, O - osłona szklana. Tyrystor jest elementem półprzewodnikowym składającym się z 4 warstw w układzie p-n-p-n. Jest on wyposażony w 3 elektrody, z których dwie są przyłączone do warstw skrajnych, a trzecia do jednej z warstw środkowych. Elektrody przyłączone do warstw skrajnych nazywa się katodą (K) i anodą (A), a elektroda przyłączona do warstwy środkowej – bramką. Prostownik jest to element lub zestaw elementów elektronicznych służący do zamiany napięcia przemiennego na napięcie jednego znaku, które po dalszym odfiltrowaniu może być zmienione na napięcie stałe. Prostowniki są stosowane w energetyce, zasilaniu maszyn i urządzeń (np. w elektrowozach), w galwanotechnice oraz w większości urządzeń elektronicznych zasilanych z sieci energetycznej lub jakimkolwiek napięciem przemiennym (np. układy elektryczne samochodów). Prostownikiem jest również detektor diodowy wykorzystywany do detekcji sygnału radiowego zmodulowanego AM lub FM. Stabilizator to układ elektroniczny, którego zadaniem jest utrzymywanie na wyjściu stałego napięcia (stabilizator napięcia) lub prądu (stabilizator prądu) niezależnie od obciążenia układu i wahań napięcia zasilającego. W praktyce stabilizatory prądu buduje się w oparciu o stabilizatory napięcia. Stabilizatory charakteryzują: Współczynnik stabilizacji napięcia (prądu), który jest wyrażony jako stosunek przyrostu napięcia (prądu) wyjściowego do przyrostu napięcia (prądu) wejściowego, sprawność energetyczna, która jest stosunkiem mocy oddawanej do odbiornika do mocy pobieranej ze źródła zasilania. Zwykle sprawność wyrażana jest w procentach. Stabilizatory dzielą się na dwie główne grupy: O działaniu ciągłym, tzn. starające się utrzymać cały czas napięcie wyjściowe na zadanym poziomie. Charakteryzujące się małą sprawnością energetyczną (ok. 30%). O działaniu impulsowym, tzn. utrzymujące na wyjściu średnią wartość napięcia zasilającego na zadanym poziomie. Stabilizatory tego typu charakteryzują się dobrą sprawnością energetyczną (ponad 90%), ale ich konstrukcja jest skomplikowana i ponadto ze względu na sposób działania wprowadzają dodatkowe zakłócenia. Zasilacze ze stabilizatorami impulsowymi są powszechnie stosowane w domowych komputerach. Stabilizator napięcia z diodą zenera Filtry wygładzające są określane inaczej jako filtry dolno-przepustowe ponieważ przepuszczają niskie częstości redukując składowe o wysokich częstościach. Służą do redukcji szumów wysokich częstości. W wyniku działania otrzymujemy rozmycie obrazu i usunięcia plamek. Duże maski powodując rozmycia obrazów. Optymalne działanie filtru otrzymamy przy zastosowaniu maski, której współczynniki będą równe 1. MOS. W technologii MOSFET tranzystory są produkowane w formie trzech warstw. Dolna warstwa to płytka wycięta z monokryształu krzemu lub krzemu domieszkowanego germanem. Na płytkę tę napyla się bardzo cienką warstę krzemionki lub innego tlenku metalu lub półmetalu, która pełni funkcję izolatora. Warstwa ta musi być ciągła (bez dziur), ale jak najcieńsza. Obecnie w najbardziej zaawansowanych technologicznie procesorach warstwa ta ma grubość równą pięciu cząsteczek tlenku. Na warstwę tlenku napyla się z kolei bardzo cienką warstwę dobrze przewodzącego metalu (np. złota). Układ trzech warstw tworzy prosty tranzystor lub pojedynczą bramkę logiczną układu procesora. Falownik – urządzenie elektryczne zamieniające prąd stały, którym jest zasilane, na prąd przemienny o regulowanej częstotliwości wyjściowej. Jeśli w falowniku zastosuje się modulację szerokości impulsów lub modulator PWM to równocześnie ze zmianą częstotliwości można regulować wartość prądu wyjściowego i współczynnika mocy. Falowniki służą głównie do regulacji prędkości obrotowej silników elektrycznych prądu przemiennego. Oprócz tego falowniki stanowią element składowy niektórych zasilaczy impulsowych. W niektórych wypadkach stosowane są do zasilania ekranów LCD w laptopach oraz wzmacniaczy układów analogowych. W zależności od rodzaju źródła zasilania falownika wyróżnia się: falowniki napięcia - zasilane ze źródła napięciowego, falowniki prądu - zasilane ze źródła sterowanego częstotliwości. Falowniki zasilane są często z sieci prądu przemiennego przez prostownik tyrystorowy lub warystorowy.
