Лекция 1 - Конспекты (1095366), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Достоинством таких элементов является очень большой срокслужбы.Электромашинные генераторы преобразуют механическую энергию вэлектрическую. Их делят на генераторы постоянного и переменного тока. Машины переменного тока могут быть как однофазными, так и многофазными.Наиболее широкое применение нашли трёхфазные синхронные и асинхронныегенераторы, действие которых основано на использовании вращающегося магнитного поля (закона Фарадея).Вторичными источниками электроэнергии являются устройства, приводящие параметры выходной электроэнергии первичных источников к требуемым для электропитания той или иной РЭА (рисунок 1.9).Рисунок 1.9 – Схема электропитания РЭА27Электропитание РЭАГлава 1В дальнейшем вторичные источники электроэнергии будем называть источниками электропитания (ИЭП). Согласно ГОСТ 52907-2008, ИЭП – это устройство силовой электроники, входящее в состав РЭА и преобразующее входную электроэнергию для согласования её параметров с входными параметрамисоставных частей РЭА.Иными словами, ИЭП представляют собой функциональные узлы РЭАили законченные устройства, использующие энергию, получаемую от системыэлектроснабжения или первичного источника электроэнергии и предназначенные для обеспечения той или иной РЭА электроэнергией требуемого вида и качества.Следует отметить, что ИЭП – это непременно устройство силовой электроники, тогда как источники первичной электроэнергии к силовой электронике не имеют отношения.Исторически первые электронные устройства питались от ХИТ (гальванических батарей).
Однако стремительное развитие переменного тока в концеXIX века и глобальная электрификация заставили искать и разрабатывать новые устройства, способные понижать и преобразовывать напряжение промышленной сети. Так, понижающий трансформатор решал вопрос уменьшение напряжения переменного тока, ламповый выпрямитель преобразовывал переменный ток в постоянный, а конденсаторы выполняли функцию сглаживающегофильтра.С середины XX века в ИЭП начали активно заменять радиолампы на полупроводниковые приборы, а затем – на малые интегральные схемы.
Одновременно разрабатывались новые топологии ИЭП. Это позволило значительноуменьшить габариты ИЭП, повысить качество выходного напряжения, значительно упростить регулировку необходимых параметров.28Электропитание РЭАГлава 1Современные ИЭП могут иметь широкий диапазон регулировок, программируемые защиты, собственный ЖК-дисплей и активно взаимодействуют скомпьютером.Таким образом, ИЭП в своём развитии прошли путь от крупногабаритныхблоков на вакуумных лампах до микросхем, умещающихся на подушечке пальца (рисунок 1.10). Особенно прогресс заметен именно в последние десятилетияза рубежом (рисунок 1.11).Рисунок 1.10 – Эволюция ИЭПВ настоящее время ИЭП чаще всего являются унифицированными и выпускаются серийно как отечественной, так и зарубежной промышленностью ввиде модулей и блоков электропитания (рисунок 1.12). Поэтому при созданиитой или иной РЭА разработчик может подобрать унифицированный ИЭП.
Однако если по эксплуатационным, конструктивным или другим соображениямсерийные ИЭП не удовлетворяют потребителя, то требуется изготовление специализированных ИЭП с учётом всех правил и ограничений, специфичных дляданного вида РЭА (рисунок 1.13). Поэтому во всём мире существует множествокомпаний, изготавливающих собственные ИЭП (в виде отдельных узлов илиблоков), как правило, для своей же РЭА.29Электропитание РЭАГлава 1Рисунок 1.11 – Эволюция модульных ИЭП компании "Vicor" (США)Рисунок 1.12 – Современные серийные модули электропитания30Электропитание РЭАГлава 1Рисунок 1.13 – Специализированные ИЭП1.5 Области применения источников электропитанияПортативная техника.
За последние 20 лет число портативной техникивыросло на порядки. Это связано, прежде всего, с появлением мобильных телефонов, ноутбуков и компьютерных планшетов. Как правило, они используюткак первичные источники электроэнергии (литий-ионные аккумуляторы и т. д.),так и вторичные. Это обусловлено тем, что, во-первых, портативная техникадолжна иметь автономное электроснабжение, а во-вторых, она включает в себяряд узлов и устройств (усилители мощности, микропроцессоры, дисплеии т. д.), каждый из которых требует отдельного электропитания (как по номиналу питающего напряжения, так и по некоторым другим характеристикам).Поэтому для преобразования выходного напряжения аккумуляторов (гальванических батарей) используют ИЭП того или иного вида.
Например, в типовомсовременном мобильном телефоне напряжение аккумулятора (обычно около 34 В) преобразуется ИЭП следующим образом:- в напряжение 4-5 В для дисплея/клавиатуры/виброзвонка;- в регулируемое напряжение (1,5-3) В для усилителя мощности передатчика;- в 1,3 В для микропроцессора и т. д.31Электропитание РЭАГлава 1Точные значения напряжений, а также возможные структуры системыэлектропитания мобильных телефонов варьируются от модели к модели – и,как правило, производители неохотно раскрывают эти данные.Обычно ИЭП встраиваются в основную (материнскую) плату мобильноготелефона и имеют малые размеры, составляя так называемую интегрированнуюсистему электропитания.
Основой такой системы является специальная микросхема ASIC (application-specific integrated circuit – интегральная схема специального назначения), выполняющая, среди прочих, следующие функции:- управление включением электропитания (при нажатии кнопки ON/OFF,при подключении зарядного устройства, по сигналу часов реального времени);- формирование линейки напряжений для электропитания элементовцифровой и аналоговой частей телефона;- обеспечение заряда батареи.Упрощённая схема одного из типовых вариантов системы электропитания мобильного телефона приведена на рисунке 1.14.
А на рисунке 1.15 показано место ИЭП в составе современной портативной техники компании "Apple".Рисунок 1.14 – Упрощённая структура типовой системы электропитаниямобильного телефона32Электропитание РЭАГлава 1Рисунок 1.15 – ИЭП в составе смартфона и компьютерного планшетапроизводства компании "Apple"Для заряда аккумуляторов портативной техники, в свою очередь, используют зарядные устройства – суть те же ИЭП, обеспечивающие заряд аккумуляторных батарей в соответствии с тем или иным алгоритмом. Одно из первыхзарядных устройств GSM мобильных телефонов показано на рисунке 1.16.Рисунок 1.16 – Зарядное устройство мобильного телефона Siemens S24859C2510-A7-1 (середина 1990-х гг.)33Электропитание РЭАГлава 1Стационарная аппаратура.
Представляет собой наиболее широкую область применения ИЭП. Это бытовая техника, музыкальная техника, компьютерное оборудование, связное и телевизионное оборудование и т. д. (рисунки1.17-1.19).Как правило, для электропитания стационарной РЭА используют ИЭПвсего диапазона возможных мощностей.Обычно стационарная аппаратура запитывается от промышленной сетиоднофазного или трёхфазного переменного тока (~220/380 В 50 Гц), в редкихслучаях от аккумуляторов и собственных генераторов переменного тока, в томчисле с повышенной частотой (обычно 400 Гц).Рисунок 1.17 – ИЭП усилителя мощности музыкального центраРисунок 1.18 – Источник бесперебойного электропитания34Электропитание РЭАГлава 1а)б)Рисунок 1.19 – ИЭП компьютеров PC и Apple iMac (а) и адаптерэлектропитания для телевизора (б)Как правило, требования, предъявляемые к ИЭП стационарной РЭА, зависят от вида и назначения РЭА.
Разумеется, требования, предъявляемые кИЭП бытового музыкального проигрывателя отличаются от требований, предъявляемых к научной измерительной аппаратуре, базирующейся в условияхКрайнего Севера.Различают источники бесперебойного и гарантированного электропитания для стационарной РЭА. К примеру, для бесперебойного функционированиябазовых станций мобильной связи к их ИЭП предъявляют особые требования35Электропитание РЭАГлава 1по надёжности и другим электрическим характеристикам. Кроме того, системаих электропитания имеет более сложную структуру. Это обусловлено, в частности, тем, что существующие электросети во многих случаях оставляют желать лучшего.
Перебои в электроснабжении могут достигать от нескольких минут до нескольких суток, что совершенно не приемлемо, например, для системмобильной связи.Система электропитания типовой базовой станции состоит из несколькихэлементов: распределительный щит, система автоматического включения резерва (АВР), ИЭП с комплектом аккумуляторных батарей (АКБ). В зависимости от объекта могут быть установлены и другие системы. Упрощённая схематиповой структуры системы электропитания базовой станции мобильной связиприведена на рисунке 1.20, а на рисунке 1.21 – внешний вид стойки базовойстанции.Рисунок 1.20 – Упрощённая схема типовой системы электропитания базовойстанции мобильной связиКЭ – ключевой элемент; ИЭП – источник электропитания36Электропитание РЭАГлава 1Назначение распределительного щита – распределение напряжения источника первичной электроэнергии на различные электрические системы объекта.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
