Москатов Е.А. Источники питания (2011) (1096749), страница 42
Текст из файла (страница 42)
Индуктивность колебательной системы определяют по формуле !243, с. 1641: Кн О Ьк= сз где Кн — сопротивление нагрузки, Ом; Π— добротность колебательной системы; оз — круговая частота, радиан / с. Емкости конденсаторов С1 н С2 находят согласно выражению [243, с. 1641: 4 О'-1 Ск= 4 1.к О' от' Ввиду переключения тнрнсторов прн нуле тока в ннх выделяется небольшая мощность потерь, что является достоинством. ГЛАРА Специальные и практические источники питания 7.1. Корректор коэффициента мощности Полная мощность, которую потребляют от питающей сети подавляющее большинство источников питания, значительно превышает активную мощность.
В результате необходимо увеличивать сечение подводящих проводов и применять более мощные питающие устройства, чем можно было бы при равенстве полной и активной мощностей. Полная мощность никогда не может превышать активную мощность. Они равны лишь в идеале. Отношение активной мощности к полной мощности называют коэффициентом мощности, а устройства, приближающие коэффициент мощности к единице, — корректорами коэффициента мощности. Согласно ОСТ 45.188-2001, источники питания, которые отдают в нагрузку более 300 Вт, должны обладать коэффициентом мощности не менее 0,95, для чего между питающей сетью и их входами устанавливают корректоры коэффициента мощности.
Кроме того, благодаря корректорам коэффициента мощности, можно значительно снизить коэффициент гармоник потребляемого от сети тока. Современные корректоры коэффициента мощности могут быть двух разновидностей: пассивными и активными. Пассивные корректоры коэффициента мощности содержат соединенные определенным образом реактивные компоненты, например: дроссели, включенные последовательно с вторичными источниками питания, и фазосдвигающие "косинусные" конденсаторы, подключенные параллельно питающей сети. Поскольку частота работы дросселей такая же, как у питающей сети, их габариты и масса велики.
Ориентировочная величина индуктивности дросселей — около 50 мГн. При размещении дросселя до сетевого выпрямителя необходимо выбрать вентили с высоким обратным напряжением, поскольку в противном случае импульсом ЭДС самоиндукции дросселя, возникающем при отключении корректора коэффициента мощности от питающей сети, они могут быть пробиты.
Выброс напряжения можно ограничить на заданном уровне, зашунтировав обмотку дросселя стабилитроном или 1гапзй. Пассивные корректоры коэффициента мощности не содержат преобразователей напряжения и потому не создают пульсаций с частотой коммутации. Благодаря этому, пассивные корректоры коэффициента мощности можно использовать совместно с чувствительной к высокочастотным излучениям аппаратурой, например, радиоизмерительной или медицинской.
В этом заключается единственное достоинство пассивных корректоров коэффициента мощности. Нагрузка пассивных корректоров коэффициента мощности должна быть неизменна, а с лучшими образцами можно достичь коэффициента мощности до 0,98 при работе на резистивную нагрузку. Во всех остальных случаях коэффициент мощности будет ниже. Пассивные корректоры коэффициента мощности рекомендуют применять совместно с источниками питания небольшой мощности не более 50 Вт. Благодаря преобразованию энергии на высокой частоте, габариты и масса активных корректоров коэффициента мощности невелики.
Обычно активные корректоры коэффициента мощности строят на основе повышающего импульсного преоб- 7.2. Печь индукционного нагрева 153 разователя, а микросхемы для их задающих генераторов на данный момент широко распространены и доступны. В моменты коммутаций ключевого транзистора импульсный преобразователь генерирует пульсации, которые могут проникнуть в питающую сеть. Во избежание этого между активным корректором коэффициента мощности и питающей сетью включают помехоподавляющие фильтры высокочастотных помех. Электромагнитная совместимость активных корректоров коэффициента мощности хуже, чем у пассивных корректоров, и не со всякой нагрузкой возможна совместная работа. Нагрузку активных корректоров коэффициента мощности обычно допустимо менять в широких пределах без существенного снижения коэффициента мощности.
Обычно активные корректоры коэффициента мощности используют вместе с мощными источниками питания (Рн > 50 Вт). Следует заметить, что после введения в источник питания корректора коэффициента мощности в нем будет выделяться тепло, а общий КПД системы может уменьшиться. 7.2. Печь индукционного нагрева Для закаливания изделий, получения высококачественных сталей и сплавов, а также для плавки цветных металлов используют тигельные печи индукционного нагрева. Такие печи могут обладать вместимостью от нескольких сотен граммов до десятков тонн. Принцип действия печи индукционного нагрева основан на выделении тепла вследствие протекания вихревых токов, благодаря чему разогревается подлежащий расплавлению материал. Вихревые токи протекают из-за наличия мощного переменного магнитного поля, для чего необходим соответствующий генератор. Рассмотрим частный случай печи индукционного нагрева.
В емкость, изготавливаемую из жаропрочного материала, называемую тиглем, помещают подлежащий расплавлению или закаливанию материал. Снаружи на тигель надевают индуктор, по которому пропускают переменный ток. Индуктор представляет собой трубку из электропроводящего металла, например, меди. Специальный насос системы охлаждения выкачивает жидкость из трубки, которой она заполнена.
Индуктор подключают к специальной колебательной системе, призванной снизить реактивный ток, потребляемый от генератора. Колебательную систему подключают к генератору, который можно отнести к вторичным источникам питания. Генератор представляет собой импульсный преобразователь с цепью стабилизации тока.
Регулируя ток через колебательную систему, изменяют температуру расплава. Ключи преобразователя могут быль выполнены на тиристорах, 1ОВТ или электронных лампах. В том случае, если используют тиристорные ключи или ключи на 1ОВТ, частота преобразования обычно составляет 500..2400 Гц. Если ключи выполнены на электронных лампах, которые обладают значительно лучшими частотными свойствами, частота преобразования может составлять до 5,28 МГц (из типового ряда частот) для плавки и литья металлов и от 13,58 МГц для обработки материалов, не проводящих электрический ток.
Чем тоньше подлежащий закалке материал, тем выше должна быть частота преобразования. 7.3. Сварочный аппарат Рассмотрим малогабаритный сварочный аппарат для ручной сварки, предназначенный для подключения в бытовую сеть переменного тока и ориентированный для эксплуатации дома, в гараже или на даче. Прототипом данного аппарата выступает 154 Специапьные и практические источники питания устройство, описанное в статье [1481. Аппарат содержит минимальное число компонентов в связи с отсутствием необязательных сервисных функций.
Принципиальная схема сварочного аппарата изображена на рис. 7.1. Элементная база представлена, в основном, импортными компонентами. Рис. тя. Сварочный аппарат 7.з. сварочный аппарат 155 Технические характеристики аппарата: ° напряжение питающей сети переменного тока — 220 В~20о~о, ° число фаз питающей сети переменного тока — 1; ° частота питающего напряжения — 50 Гц; ° частота преобразования — 50 кГц; ° вид сварочного тока — постоянный; ° выходное напряжение без нагрузки — не более 80 В; ° выходное напряжение при максимальном токе через дугу — 27 В; ° пределы регулирования тока дуги — 30..140 А; ° максимальная мощность нагрузки — не более 3,8 кВА; ' максимальная активная входная мощность — не более 4,6 кВА; ° максимальная полная входная мощность — не более 5,5 кВА; ° максимальный коэффициент полезного действия — 80о4; ° масса аппарата без сварочных кабелей — не более 6 кг; ° продолжительность включения (цикл сварки 1О минут) — 100в о', ° рекомендованная температура окружающего воздуха — -40..+40'С; ° рекомендованный диаметр сварочных электродов — 1,6..3,0 мм.
Рассмотрим назначение, марки и замены компонентов. РУ1 — автомат защиты, который обесточит аппарат в случае аварийной ситуа- ции; БА1 — выключатель питания, состоящий из двух секций„соединенных парал- лельно, и рассчитанных на протекание тока силой до 15 А при напряжении 250 В. На компонентах С1, ТЧ1, ЧО! — ЧГз4 собран вспомогательный линейный источ- ник питания, обеспечивающий работу задающего генератора. Дискретные диоды Ч131 — ЧО4 можно применить марки 11ч!5401 или использовать диодную сборку КВРС302, КВ1.402 или их аналог.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
