Лекция 3 - Конспекты (1095370), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Например, задан диапазон допустимых значенийот 215 до 220 В. Это значит, что напряжение будет постоянно меняться в этихрамках, в то время как на вводе этот диапазон может составлять 200-230 В.Размах ступени зависит от количества обмоток: чем их больше, тем меньшедиапазон, и тем более ровное будет напряжение на выходе.Преимущества:- высокая скорость стабилизации;- небольшие размеры;- большой диапазон напряжения на входе (140-270 В);- допустимая перегрузка в 110% на 4 секунды;- бесшумная работа;- возможность работы от -20 до 40°С.Недостатки:- ступенчатая (а не плавная) стабилизация;- скорость стабилизации зависит от точности выходного напряжения: чемточнее напряжение, тем меньше скорость.Электронный стабилизатор напряжения переменного тока – это аналогрелейного стабилизатора.
Разница между ними заключается только в способе48Электропитание РЭАГлава 3смены включенных в нагруженную цепь трансформаторных обмоток (рисунок3.26).Рисунок 3.26 – Электронные стабилизаторы напряжения сетиВ данном стабилизаторе переключение происходит не благодаря наличиюреле, а за счёт полупроводниковых приборов (обычно симисторов илитиристоров). Так как механические детали отсутствуют, срок службыустройства резко возрастает. В сочетании с приемлемой стоимостью этотвариантдлябытовойтехникиявляетсяоптимальным.Востальномпреимущества и недостатки совпадают с теми, что указаны для релейногостабилизатора.В 2012 г. в продаже появился новый вид стабилизаторов – гибридный.
Онпредставляет собой электромеханическое устройство, в конструкцию которогодополнительно входят два релейных устройства. Максимальный диапазонвходного напряжения такого стабилизатора составляет 105-280 В. Ониподходят для бесперебойного энергоснабжения потребителей электроэнергии вчастном доме, квартире, офисе.Примером накопительных стабилизаторов переменного тока являютсясистемы типа "двигатель-генератор". Принцип их работы заключается впреобразованииэлектрическойэнергиивкинетическуюспомощьюэлектродвигателя. Затем генератор обратно преобразует её из кинетической вэлектрическую,нотокужеобладаетхарактеристиками.49конкретнымиипостояннымиЭлектропитание РЭАГлава 3Ключевой элемент системы – маховик, который накапливает в себекинетическую энергию и стабилизирует выводимое напряжение.
Маховикжёстко соединён с подвижными частями двигателя и генератора. Он оченьмассивный и обладает большой инерцией, сохраняющей скорость, котораязависит только от фазной частоты. Поскольку скорость вращения маховикаотносительнопостоянна,напряжениеостаётсяпостояннымдажепризначительных провалах и скачках напряжения на входе.3.5.3.2 Импульсного действияВ импульсных ИЭП обязательно наличие стабилизатора напряжения(тока) импульсного действия.Как пример, рассмотрим сетевой импульсный ИЭП, структурная схемакоторого приведена на рисунке 3.27.Рисунок 3.27 – Типовая структура сетевого импульсного ИЭПВ1 – первый выпрямитель; СФ1 – первый сглаживающий фильтр; И – инвертор напряжения;ИТ – импульсный трансформатор; В2 – второй выпрямитель; СФ2 – второй сглаживающийфильтр; Uвых – напряжение на выходе ИЭПТрёхфазное напряжение питающей сети переменного тока подаётсянепосредственнонавыпрямительВ1безиспользованиясиловоготрансформатора, который для частоты 50/400 Гц имеет значительные вес игабариты.
На выходе сглаживающего фильтра СФ1 создаётся постоянноенапряжение, которое вновь преобразуется в переменное с помощью инвертораИ.Полученноепеременноенапряжениеимеетчастоту,значительнопревышающую 50 Гц (в настоящее время часто используют частоты от сотенкилогерц до единиц мегагерц).
Затем напряжение передаётся через импульсный50Электропитание РЭАГлава 3трансформатор ИТ (понижается или повышается до требуемого номинала),выпрямляется и фильтруется в В2 и СФ2 соответственно. Так кактрансформатор ИТ работает на повышенной частоте, то его вес и габариты, атакже вес и габариты сглаживающего фильтра СФ2 оказываются оченьнезначительными.
Инвертор И, трансформатор ИТ и выпрямитель В2 образуютконвертор – устройство для изменения уровня постоянного напряжения.Необходимо отметить, что в такой схеме инвертор выполняет рольпреобразователя и стабилизатора напряжения (система управления РЭинвертора на рисунке 3.27 не показана). В качестве РЭ в инверторе используютобычно транзисторы (биполярные или полевые), иногда применяют тиристоры.В любом случае РЭ работают в импульсном (ключевом) режиме.Таким образом, преобразование электрической энергии в инвертореосуществляется с помощью резко нелинейных элементов – вентилей, которыемогут находиться только в одном из двух состояний – включенном(проводящем) или выключенном (запертом). В результате как потреблениеэлектроэнергии из питающей сети, так и передача её потребителю происходитдискретно, что в общем случае приводит к снижению качества преобразуемой ипреобразованной электроэнергии.Для ослабления и сглаживания последствий дискретности процессапреобразования электроэнергии в импульсных ИЭП предназначены фильтры навходе и выходе конвертора.
Другими словами, эти фильтры обеспечиваютэлектромагнитную совместимость конвертора с питающей сетью и нагрузкой.Подэлектромагнитнойсовместимостьювэлектротехникепонимаютспособность различных электротехнических устройств, связанных сетямиэлектроснабжения и электрораспределения, одновременно функционировать вреальных условиях эксплуатации при наличии непреднамеренных помех в этихсетях и не создавать недопустимых электромагнитных помех другимустройствам, присоединённым к этой сети. Образно говоря, ситуация схожа счеловеческой совместимостью многих жильцов в одной квартире: они должны51Электропитание РЭАГлава 3пользоваться коммунальными услугами, не создавая недопустимых помех другдругу.Как правило, в структуру импульсного ИЭП также дополнительновключают схемы защиты, сигнализации, индикации и т.
д. (на рисунке 3.27 непоказаны).Типовая структурная схема стабилизатора напряжения, РЭ (силовойключ) которого работает в импульсном режиме (режиме переключения),показана на рисунке 3.28. Такой стабилизатор состоит из силовой цепи(силовой ключ К и фильтр Ф) и схемы управления СУ.Рисунок 3.28 – Структура стабилизатора импульсного ИЭПСУ – схема управления; К – силовой ключ; Ф – фильтр; Uвх – напряжение на входестабилизатора; Uвых – напряжение на выходе стабилизатораВ качестве силового ключа обычно применяют транзистор, которыйбыстро переходит из области закрытого состояния (отсечки) в областьоткрытого состояния (насыщения).При импульсном регулировании источник напряжения Uвх периодическиподключается к нагрузке и отключается от неё, т.
е. РЭ преобразовываетнапряжение постоянного тока в последовательность импульсов напряжения(рисунок3.29).Периодичностьпереключенияобеспечиваетсясхемойуправления СУ. Сигнал рассогласования преобразуется в последовательностьимпульсов с изменяющимися временными параметрами, которые затемвоздействуют на РЭ таким образом, чтобы поддержать неизменным выходное52Электропитание РЭАГлава 3напряжение.
На выходе стабилизатора имеется демодулирующее устройство,например LC-фильтр, который вновь преобразует полученные импульсы внапряжение постоянного тока.Рисунок 3.29 – Работа транзистора в режиме переключенияСУ – схема управления; Uзи – напряжение затвор-исток; Uси – напряжение сток-исток;Ic – ток стокаКак правило, временными параметрами импульсов, воздействующих наРЭ, являются: длительность Tвкл, период T, скважность D (рисунок 3.30). ПриэтомDTвкл.T(3.30)Рисунок 3.30 – Последовательность импульсов тока через регулирующийэлементДостоинством импульсных ИЭП является высокий КПД – 60-95% (КПДлинейных ИЭП, как правило, не превышает 40-50%).
Также они имеютменьшие габариты и массу по сравнению с линейными ИЭП.53Электропитание РЭАГлава 3Недостатками импульсных ИЭП являются: сложность электрическойсхемы из-за большого числа элементов; высокий уровень электромагнитныхпомех, получающийся за счёт крутых фронтов импульсов тока и напряжения наРЭ (рисунок 3.31), а также пульсаций выходного напряжения.
Для сравнения нарисунке 3.32 приведены типовые формы выходных напряжений линейного иимпульсного ИЭП.Рисунок 3.31 – К проблеме возникновения электромагнитных помех вимпульсных ИЭПа)б)Рисунок 3.32 – Типовые формы выходных напряжений линейного (а) иимпульсного (б) ИЭПДля электропитания РЭА широко используют, по крайней мере, три типаимпульсных ИЭП:- с преобразователем типа переменный ток/постоянный ток (AС-DСпреобразователи);54Электропитание РЭАГлава 3- с преобразователем типа постоянный ток/постоянный ток (DC-DCконверторы);- с преобразователем типа постоянный ток/переменный ток (DC-ACпреобразователи или инверторы).Каждый тип устройств имеет собственные определённые областиприменения.Следует отметить, что DC-DC конверторы, в отличие от линейных ИЭП,могут:- обеспечивать выходное напряжение, превышающее по величиневходное напряжение;- инвертировать входное напряжение (полярность выходного напряжениястановится противоположной полярности входного напряжения).Импульсные ИЭП широко используют в современной РЭА (онизанимают практически 90% мирового рынка всех изготавливаемых ИЭП), вчастностивкомпьютерах,мобильныхтелефонах,промышленномоборудовании, телекоммуникационных системах, а также в специальныхрадиоэлектронных комплексах (рисунок 3.33).а)б)Рисунок 3.33 – Импульсный ИЭП типа AC-DC (а) и модуль электропитаниятипа DC-DC, встроенный в плату ИЭП (б)Следует отметить, что зачастую в современной РЭА используют ИЭП, вкоторыхприменяютилинейныестабилизаторы,комбинированные ИЭП.55иимпульсные–Электропитание РЭАГлава 3Принципы построения импульсных ИЭП используют вот уже более 100лет.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
