95

Содержание

Введение

Курс «Электропреобразовательные устройства РЭС» является одной из первых инженерных дисциплин специальности «Радиотехника», обеспечивающей подготовку радиоинженера в области силовых радиоэлектронных устройств, входящих в комплекс радиоэлектронных средств (РЭС) различного назначения.

Особенностью курса является то, что радиоинженеру независимо от его узкой специализации приходится не только выбирать, но и проектировать силовые устройства РЭС, такие, как стабилизирующие источники вторичного электропитания (ИВЭП) и их функциональные звенья (стабилизаторы напряжения и тока, преобразователи напряжения и т. д.).

Изучение этих общих для РЭС различного вида устройств, которые не связаны с формированием, усилением и обработкой колебаний радиочастоты, а служат для обеспечения работоспособности функциональных звеньев системы, решающих радиотехнические задачи, и составляет содержание курса «Электропреобразовательные устройства РЭС».

Круг электрических преобразователей, используемых в радиоэлектронике, достаточно широк. Так, электрический выпрямитель применяется для преобразования энергии переменного электрического тока, потребляемой от сети, в энергию постоянного электрического тока, требующуюся для питания РЭС. Преобразователи энергии постоянного электрического тока в энергию переменного тока называют инверторами. Устройства, питающиеся от сети постоянного тока и создающие на своем выходе также постоянный ток, но с другим напряжением, называют преобразователями напряжения (конвертерами). На переменном токе аналогичную задачу решают с помощью трансформаторов.

Когда необходимо поддержание постоянства выходного напряжения (тока), применяют стабилизаторы напряжения (тока). Используют как стабилизаторы постоянного напряжения (тока), так и стабилизаторы переменного напряжения (тока).

Преобразователями электрической энергии в механическую являются электрические двигатели, которые в радиотехнике позволяют осуществить перемещение антенн, а также настройку узлов РЭС и др. Обратное преобразование механической энергии в электрическую происходит в электрических генераторах, которые в некоторых радиоэлектронных системах являются первичными источниками электрической энергии для электропитания входящих в данную систему средств.

Характеристики электропреобразовательных устройств отражаются на характеристиках самих РЭС. Прежде всего, это относится к массогабаритным показателям (часто ИВЭП составляют до 60 % массы и объема аппаратуры), а также к надежности функционирования. Неисправности или неправильная работа источника приводят к полному отказу в работе РЭС. Именно по этим причинам проектирование источников вторичного электропитания проводят радиоинженеры.

Важными являются также и вопросы электромагнитной совместимости электропреобразовательных устройств с РЭС как той системы, в которой они используются, так и с РЭС других систем, работающих одновременно с первой.

Целью настоящего курса является ознакомление студентов с принципами построения эффективных преобразовательных устройств и методами проектирования их основных узлов с учетом конкретных требований к РЭС.

Количественный рост различных радиоэлектронных устройств и устройств связи, все более широко применяющихся в различных отраслях народного хозяйства, связан с увеличением потребляемой суммарной мощности источников электропитания. Разработка и создание рациональных источников электропитания становится актуальной проблемой.

Рассмотрение начинается с электрических машин и трансформаторов, так как они широко применяются в аппаратуре предприятий связи.

В главах, посвященных источникам вторичного электропитания, рассмотрена их работа, даны структурные схемы, а также расчетные соотношения для отдельных функциональных узлов. Подробно разобраны проблемы проектирования источников вторичного электропитания и приведены расчеты выпрямителей (на емкостную и индуктивную нагрузку), стабилизаторов параметрического и компенсационного типов на полупроводниковых приборах.

В разделе по электрохимическим источникам питания рассмотрены принципы действия гальванических элементов и аккумуляторов. Для преобразователей энергии приведены технические данные. Описание организации электроснабжения и особенностей распределения энергии, передающих и приемных радиоцентров, а также оборудования подстанций включает необходимый иллюстративный материал.

Защита источников вторичного электропитания в настоящее время приобретает важную роль из-за использования в них полупроводниковых приборов, весьма чувствительных к перегрузкам. Поэтому большое внимание уделено способам и схемам защиты источников вторичного электропитания.

1. Электропитающие устройства АТС.

1.1. Электрические машины постоянного тока.

Электрические машины, используемые в технике связи, при всем их разнообразии подразделяются на две группы:

1)генераторы - электрические машины, с помощью которых вырабатывается электрическая энергия;

2)двигатели - электрические машины, с помощью которых электрическая энергия преобразуется в механическую.

Принцип действия электрического генератора основан на законе электромагнитной индукции, который формулируется так: «При всяком изменении магнитного потока, пронизывающего проводящий контур, в этом контуре наводится электродвижущая сила (ЭДС)». Использование этой ЭДС позволяет преобразовывать механическую энергию в электрическую.

Если магнитный поток пересекает проводник, по которому течет электрический ток, то на этот проводник будет действовать механическая сила, это позволяет преобразовывать электрическую энергию в механическую. Электрическая машина, работающая на этом принципе, является двигателем.

По виду потребляемой или вырабатываемой электрической энергии электрические машины подразделяются на машины постоянного и переменного тока.

1.2. Электрические машины переменного тока.

Электрические машины переменного тока подразделяются на синхронные и асинхронные. У синхронных машин частота вращения ротора определяется выражением:

n= , т. е. число оборотов в минуту п и частота f в герцах наводимой ЭДС связаны между собой прямо пропорциональной зависимостью (частота вращения ротора и частота наводимой ЭДС синхронны); р - число пар полюсов машины. Синхронные машины наиболее часто используются в качестве генераторов. Синхронные двигатели менее распространены, и их используют там, где требуется постоянство частоты вращения при изменении нагрузки, а также в качестве компенсаторов для повышения коэффициента мощности электрических систем.

У асинхронных машин нет синхронности между частотой вращения ротора и частотой вращения магнитного поля. Асинхронные машины чаще используют в качестве двигателей.

1.3. Трансформаторы.

Трансформатором называется статическое электромагнитное устройство, с помощью которого происходит преобразование переменного напряжения одних параметров в переменное напряжение других параметров. В общем случае трансформатором преобразовывается не только величина напряжения, но и его форма, частота и т. д. Но наибольшее применение находят трансформаторы, в которых переменное напряжение преобразовывается по величине в напряжение, необходимое для питания той или иной установки. Эти трансформаторы называются трансформаторами питания (силовыми трансформаторами). Кроме трансформаторов питания существуют специальные трансформаторы - автотрансформаторы, измерительные трансформаторы, пик-трансформаторы и др. В настоящей главе рассматриваются лишь трансформаторы питания устройств связи и радиотехнических устройств.

Трансформаторы можно классифицировать по различным признакам. Различают их по мощности: маломощные (десятки вольт-ампер), средней (сотни вольт-ампер), и большой мощности (до нескольких тысяч киловольт-ампер); по конструкции: броневые, стержневые, бронестержневые, тороидальные; по числу фаз: однофазные, многофазные; по виду охлаждения: с естественным, воздушным и с масляным охлаждением.