Лекция 13 - Конспекты (1095382), страница 6

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 6)

Если трёхфазная сеть имеет нулевой провод (что характерно длястационарныхисамолётныхсистемэлектроснабжения),тодлярассматриваемого случая токи нулевого провода могут существенно превышатьтоки в фазных проводах и вызывать их перегрев.33Электропитание РЭАИскажениеГлава 7.3формытоканавходеПНвызываетискажениесинусоидальной формы напряжения системы электроснабжения. При этомвершина синусоиды становится плоской.Объясняется подобное искажение формы синусоиды тем, что резкоеПН Δiвх вызывает дополнительноеизменение входного токападениенапряжения на сопротивлении сети Zс, то естьU вх  U сети  iвх Z с ,(7.188)где Uвх – напряжение с формой искажённой синусоиды на входе ПН; Uсети –напряжение синусоидальной формы системы электроснабжения.На входе устройств, подключенных к сети, то есть параллельныхрассматриваемомуПН,напряжениетакжеимеетискажённуюформу:синусоида с плоской вершиной.Плоская форма верхней части напряжения сети является причинойповышениянапряжения,тепловыделенияснижениявПН,устойчивостиснижениякуровнявыпрямленногократковременнымпроваламнапряжения.

Снижение уровня входного напряжения при ШИМ приводит кснижению скважности импульсов в силовой цепи, то есть к увеличениювходного тока в среднем за период, и увеличению скорости разрядаконденсатора. Увеличение входного тока приводит к повышению тепловыхпотерь в ПН. Так, снижение входного напряжения на 10% вызовет увеличениетока примерно на 10% и тепловых потерь на 25%.Гармоники,дополнительныекоторыепотеригенерируетнелинейнаяв трансформаторах.нагрузка,Протеканиесоздаютпо обмоткамтрансформатора несинусоидальных токов приводит к увеличению активногосопротивления вследствие поверхностного эффекта и эффекта близости.

Это, всвою очередь, вызывает дополнительный нагрев и сокращает срок службы. Принесинусоидальном токе трансформатор не может использоваться на полнуюмощность. В этом случае допустимая нагрузка не должна превышать 80%номинальноймощности.Дальнейшее34повышениетемпературына10°Электропитание РЭАГлава 7.3сокращает срок службы трансформатора примерно в два раза.

Кроме того,высокочастотные гармоники тока приводят к появлению вихревых токов вобмотках трансформатора, что вызывает дополнительные потери мощности иперегрев трансформатора.При протекании в силовых проводниках высокочастотных гармоник токамогут наводиться помехи. Эти помехи в значительной степени влияют наработу другой РЭА. Магнитные потоки высших гармоник прямой и обратнойпоследовательностей частично взаимно компенсируются, поэтому основноевлияние на работу РЭА оказывают гармоники, кратные трём.7.16.5 Методы обеспечения электромагнитной совместимостиС одной стороны, импульсный ИЭП должен обладать необходимымуровнем помехоустойчивости.

С другой стороны, импульсный ИЭП являетсяисточником (генератором) ЭМП в широком диапазоне частот и поэтому должениметь уровень помехоэмиссии, соответствующий принятым нормам. При этомследует учитывать, что сам импульсный ИЭП состоит из функциональныхузлов различного назначения, работающих в различных частотных диапазонах,с разными энергетическим уровнями, требованиями к чувствительности,точности, зачастую с внешним интерфейсом и т.

д. Поэтому проблемуобеспечения ЭМС импульсных ИЭП решают в трёх основных направлениях:- мероприятия по подавлению (ослаблению) электромагнитных аномалийи помех со стороны сети электропитания (входа);- мероприятия по ослаблению собственных (внутриобъектовых) помех;- мероприятия по подавлению (ослаблению) кондуктивных помех навыходе ИЭП.В общем случае снижение уровня помех в ИЭП достигается применениемпомехоподавляющих фильтров (в том числе демпфирующих цепей иферритовыхэлементов),правильнойразводкойпечатныхплатиэкранированием отдельных узлов или всего устройства.

При этом задача35Электропитание РЭАГлава 7.3подавления помех считается выполненной, если их уровень не превышаетстандартизованного или заданного значения.Рассмотрим далее конструктивныеметоды подавления помех вимпульсных ИЭП.В общем случае кондуктивный шум (то есть, шумовые токи, выходящиеиз корпуса ИЭП через линии электропитания и любые входные и выходныелинии)можетпроявлятьсявдвухформах:синфазныхпомехидифференциальных.

По этой причине в ИЭП может потребоваться два типавходной фильтрации. Такие фильтры содержат дроссели и конденсаторы.Первые размещают на линиях электропитания, фильтруя искажения синфазныхпомех, а вторые – между линиями электропитания и заземлением, фильтруяискажения помех при дифференциальном включении.Источники шума являются частью шумовых контуров, представляющихсобой соединения на печатной плате между потребителями высокочастотноготока и источниками тока.

Для уменьшения помех следует выполнить оценкувысокочастотных характеристик типичных компонентов и печатных плат.Дорожки печатной платы должны быть максимально короткими итолстыми. Толстые дорожки имеют более низкую индуктивность, чем тонкие.Длина дорожек обусловливает частоты, выше которых шум будет легкоизлучаться в окружающее пространство. Короткие трассы при повышенныхчастотах излучают меньше энергии.Конденсатор входного фильтра и ключ должны размещаться рядом странсформатором, чтобы минимизировать длину соединений. Кроме того,поскольку оксидно-электролитические алюминиевые или танталовые входныеконденсаторы имеют плохие высокочастотные характеристики, параллельно имдолжен быть включен керамический или плёночный конденсатор.

Чем хужехарактеристики ЭПС и ЭПИ конденсатора входного фильтра, тем большеэнергии высокочастотного шума будет отбирать ИЭП прямо из силовой линии,способствуя тем самым возникновению кондуктивных синфазных помех.36Электропитание РЭАГлава 7.3Вторым основным источником шума является контур, состоящий извыходных выпрямителей, конденсатора выходного фильтра и вторичныхобмотоктрансформатора.Междуэтимикомпонентамипротекаюттрапецеидальные сигналы тока большой амплитуды. Конденсатор выходногофильтра и выпрямитель также следует размещать физически как можно ближек трансформатору для минимизации излучаемого шума.

Этот источник такжесоздает синфазные кондуктивные помехи, главным образом, на выходныхлиниях ИЭП.Формахарактеристикиобратноговосстановлениявыпрямителейнапрямую влияет на шум, генерируемый внутри ИЭП. Крутизна или резкостьволны тока обратного восстановления зачастую является главным источникомвысокочастотного шума. Важно использовать выпрямитель с плавнымвосстановлением.Провода, которые входят в корпус или выходят из него, в идеале должныиметь свои собственные фильтры ЭМП в точках входа или выхода. Любой неснабжённый фильтром провод, проложенный внутри корпуса, будет наводитьпомехи и позволять им выходить за пределы корпуса, снижая тем самымэффективность какой бы то ни было фильтрации ЭМП.

Кроме того, неснабжённые фильтром провода, проложенные внутри корпуса, будут излучатьпереданные снаружи в корпус шумы, что может привести к возникновениюстатических разрядов во внутренних схемах.Корпус ИЭП должен служить электромагнитным экраном для шума,излучаемоговнутреннимисхемами.Вконструкциикорпусаследуетиспользовать магнитный материал на металлической основе. Это может быть,например, железо, сталь, никель. Для пластиковых корпусов имеетсяассортиментпроводящихкрасок,которыеможноиспользоватьдлядополнительно экранирования корпуса от электромагнитных и радиопомех.В заключение стоит отметить, что электрическое и магнитное полеэкранируются одними и теми же конструкциями, но действуют они по-разному.37Электропитание РЭАГлава 7.3Токи, протекающие по экрану под влиянием магнитного поля, значительнопревосходят токи, наблюдаемые при экранировании электрического поля.Объясняется это тем, что токи, возбуждаемые магнитным полем, протекают вкоротком замкнутом поверхностном слое тела самого экрана, сопротивлениекоторого невелико.

В то же время в цепь тока, протекающего приэлектрическом экранировании, всегда включено большое сопротивлениепаразитной ёмкости между экранируемой точкой и экраном.Замечено, что малые отверстия почти не ухудшают качество экрана, таккак магнитное поле, выходящее из малого отверстия, может быть обнаружено,но только вблизи отверстия. Для всех высоких частот, начиная с 0,1 МГц, экраниз любого применяемого металла толщиной 0,5-1,5 мм действует весьмаэффективно.

В связи с этим при выборе материала экрана необходиморуководствоваться соображениями механической прочности, стойкости противкоррозии и удобства пайки.В то время как эффективность преобразования тока помехи в напряжениепомехи зависит от схемы заземления и степени неодинаковости импедансовпроводников и импедансов контура помехи, уровень тока помехи зависит восновном от схемы и конструкции ИЭП. В идеализированном ИЭП импедансконтурапомехиотрицательногосбалансированвыходовИЭП.относительноположительногоСбалансированностьэтогоиимпедансагарантирует, что образуемые током помехи напряжения, наблюдаемые навыходе ИЭП, будут совпадать по фазе и амплитуде. Это является одним изпоказателей качества хорошо сконструированного ИЭП.Другим параметром, влияющим на ток помехи, является частотапреобразования. Как отмечалось выше, преобразование тока помехи внапряжение зависит от частоты, при этом чем ниже частота переключения, темменьше эффективность такого преобразования.

Кроме того, ограничениескоростипереключениятранзисторовпозволяетуменьшитьскоростьизменения напряжения и тем самым свести к минимуму синфазную помеху.38Электропитание РЭАГлава 7.3Однако изменение напряжения dU/dt в импульсном ИЭП обязательносоздаёт поля электромагнитных помех. Поэтому для сведения к минимумупомех, наводимых на выходные цепи, очень важно надлежащим образомизолировать часть ИЭП от его выхода.

Характеристики

Список файлов лекций