ivanov-ciganov2 (558065), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Основная кривая 1 дает зависимость напряжения от тока нагрузки при нормальных условиях освещения (например, ясный день в средних широтах, солнце высоко над горизонтом) и нормальной температуре. Кривая 2 дает ту же зависимость, но прн более интенсивном освещении (батарея поставлена нормально к солнечным лучам), а кривая 3 соответствует тем же условиям освещения, что и кривая 1, но батарея работает при более низкой температуре. Учет остальных факторов, влияющих на работу солнечной батареи, еще больше расширит семейство внешних характеристик. Аналогичные зависимости получаются и для других типов первичных источников энергии. Их выходное напряжение зависит от величины подводимой ним энергии, тока нагрузки и характеристик окружающей среды.
Бнешняя характеристика стабилизатора выходного напряжения (рис 5.4, б) при высоком качестве стабилизатора сливается на рабо,ем участке АВ в одну линию. Лля оценки стабильности выходного напряжения или тока исполь„от коэффициенты нестабильности, причем их определяют для каждого из параметров, вызывающего изменения выходной величины. рак, для солнечной батареи по характеристикам рис. 5.4, а можно определить в любой рабочей точке нестабильность выходного напряжения, вызываемую изменением мощности светового потока. Коэффициент нестабильности в данном случае будет определяться как отношение отклояения выходного напряженна ЛУ к вызвавшемУ это отклонение 04м изменению светового потока ЬФ: й =Ли7Ла.
(5.3) Его удобно назвать коэффициентом песта бил ы асти по входной световой мощности. Нестабильность напряжения, вызван- 04мг,у ~ у ная изменением температуры,можетбыть оценена тепловым коэффициентом нестабильности, измеряемым в вольтах на л В градус Цельсия: Хгя й,= б(7,„„755 (5.4) Для определения изменений напряжения выпрямителя и стабилизатора при колебаниях величины подводимого к ним напряжения Е следует пользоваться коэффициентом нестабильносги по входному напряжению: й,=би„,„МЕ. (5.5) Иногда пользуются не абсолютными' коэффициентами нестабильности, а относительными, представляющими собой отношение процентных изменений выходной величины и дестабилизирующего фактора. Например, для относительного коэффициента нестабильности по входному напряжению получим э) Ъи Рис.
5А й„= Ли....Е7(ДЕи.„„). (5.6) Изменения выходного напряжения, вызываемые колебаниями тока нагрузки, для любого источника или каскада определяются выходным, ийи, как его еще называют, внутренним, сопротивлением источника или каскада. При нелинейной внешней характеристике это сопротивление является дифференциальным н определяется в каждой рабочей точке как отношение изменения выходного напряжения к вызвавшему его отклонению выходного тока, взятое с обратным знаком: гс, = — Ь(7 /б7 (5.7) Знак «минус» введен в это выражение потому, что у источника с положительным выходным сопротивлением при росте тока нагрузки выходное напряжение уменьшается. В семействе внешних характеристик выходное сопротивление определяет наклон каждой из кривых и может быть вычислено графически. Выходное сопротивление является одним из важнейших показателей источника питания или его каскада, так как определяет зависимость напряжения на нагрузке от величины потребляемого ею тока.
В самом деле, если источник постоянного тока обладает линейной внешней характеристикой (рис..5.5, а), то его эквивалентная схема замещения будет состоять из двух элементов: э. д. с. холостого хода Е, „ и внутреннего сопротивления )г„,„(рис. 5.5, б), Ток в сопро- ~о ~п и Ур~ ф Рис. б.з тивлении нагрузки Я„, напряжение на ней и мощность, отдаваемая источником, будут соответственно равны: (5.8) (5.9) (5.10) 1о=Е ~(Я +й. )* (~о = Е,„„— !цК,~ = Е„„„.Я„/(Я„+ Я,„„.), Ра = живых)(н!Яв+Евых)'. Изменения сопротивления нагрузки вызывают изменения мощности, отдаваемой источником.
Наибольшая мощность будет выделяться на нагрузке в том случае, когда сопротивление нагрузки равно выходному сопротивлению Я„= Я, „. Эта максимальная мощность тем больше, чем меньше выходное сопротивление: (5.1 1) Родопах ЕвыкЯ4йвым) (5.12) а второе уравнение для нагрузки: 5о 'р ()о). Если внешняя характеристика источника нелинейна (рис. 5.5, в), то выходное сопротивление в каждой рабочей точке будет иметь различную величину.
Нахождение отдаваемой источником мощности в этом случае удобно производить графически. Для этого необходимо решить совместно два уравнения. Первое нелинейное уравнение внешней характеристики: ! ! л. !г ! а ! ::"Если нагрузка представляет собой линейное сопротивление, то, ".ак было Уже сказано, ее хаРактеРистика пРедставлЯетсЯ на гРафике ,!рамой линией с наклоном (угол а), определяемым сопротивлением Я„. алочка пересечения А характеристик (рис. 5.5, в) дает совместное решение двух уравнений и, следовательно, определяет установившиеся выходное напряжение Ц®, и ток 1м. Мощность, отдаваемая источником определяется площадью прямоугольника с вершинои, лежащей в точке А.
Произведя несколько последовательных построений для разных значений Рэ, можно найти как оптимальное для данного источника сопротивление нагрузки, так и максимальную мощность, отдаваемую источником. Максимальная мощность отдается в оптимальную нагрузку. Зависимость выходного напряжения от отдаваемого источником гока вызывает также и связь между несколькими радиоустройствами, подключенными к этому источнику или каскадами одного ра- г — — — — э †††-! ! ! ! циоустройства. Эта связь через общий источник питания (общее ' ' ~ ~. !э ! источника) приводит к с взаимовлиянию работы радио- ! г,„, э ! устройств или его каскадов и , '' 5 может привести как к взаим- ! ным помехам, так и к отказу эл ! в работе.
! В сложных установках, со- ! квржащих много каскадов, устранить взаимовлияние, вызванное связью через общий источник питания, достаточно трудно. Поэтому и приходится применять стабилизаторы напряжения, имеющие очень малое выходное сопротивление, а в каскадах радиоустройства, чувствительных к такому влиянию илк явля!ощихся источниками нестабильности, предусматривать фильтры-развязки, изолирующие их от общего источника витания. Простейший фильтр получается при подсоединении конденсатора С (рис.
5.6) параллельно выходным клеммам источника. Выходное сппротивление источника с таким фильтром зависит от частоты изменения тока нагрузки, ь„и для его переменных составляющих, имеющих частоту !э„) 1/(СЯ, „), будет определяться лишь емкостным сопротивлением 1/(!э„С) и, следовательно, может иметь малую величину при любом значении К„„. 'Связь между двумя устройствами Ут и У, (их эквивалентные нагРузки Р„и Р„,) будет определяться емкостью конденсатора С и при значительных величинах ыэ окажетсЯ весьма слабой. Йо сих пор речь шла лишь об источниках и стабилизаторах напря!кения.
Источник напряжения должен поддерживать постоянным напряжение на выходе при изменении тока нагрузки в заданных преде"„ах. Следовательно, его выходное сопротивление должно быть как ~9Кно меньше, а выходная характеристика почти горизонтальной. где Є— мощность, отдаваемая в нагрузку, Вт; 6 — масса исгочника питания, кг; У вЂ” его объем, дм'. Если же источник должен работать на постоянную нагрузку в течение долгого времени, то для него более важны хорошие удельные энергетические объемная и массовая характеристики дг и до. Эти характеристики определяются отношениями: В -Яад', Ча=ЮИ/6, (5.16) (5. 17) где ч~„— энергия, отдаваемая в нагрузку за время работы.
Все удельные характеристики зависят от режима работы источника, запасов, заложенных в него для обеспечения надежности, и внешних условий. Поэтому правильный выбор источника питания можно сделать лишь на основе анализа семейства кривых, определякхцих его Стабилизатор тока должен поддерживать постоянным ток через нагрузку при изменении напряжения на ней. Выходное сопротивление источника тока на рабочем участке должно быть как можно больше и в соответствии с этим рабочий участок его внешней характеристики получается почти вертикальным.
Это отличие источника напряжения от источника тока накладывает отпечаток и на показатели соответствующих схем. Для источника напряжения приводились коэффициенты нестабильности, учитывающие изменение выходного напряжения, а для источника тока, соответствующие коэффициенты необходимо подсчитывать как отношение изменений выходного тока к отклонениям дестабилизирующих факторов. Поскольку большинство радиоустройств требует для сохранения режима постоянных питающих напряжений, в схемах питания источники напряжения и стабилизаторы напряжения встречаются гораздо чаще, чем источники тока и стабилизаторы тона. Необходимо отметить, что иногда один и тот же элемент может использоваться как источник напряжения и как источник тока. Это определяется выбором рабочего участка внешней характеристики.
Например, солнечная батарея (см. рис. 5.4, а) при малых токах нагрузки ведет себя как источник напряжения, а при токах нагрузки, близких к току короткого замыкании, — как источник тока. Самой общей и наиболее часто применяемой оценкой качества источника питания являются его удельные массовые и объемные характеристики. Они позволяют сравнивать совершенно различные по принципу работы, источники питания по массе и объему, приходящемуся на один ватт мощности, отдаваемой в нагрузку (удельные мощностные характеристики), илн один ватт-час энергии, отдаваемой В нагрузку (удельные энергетические характеристики). Особенно удобны эти характеристики для оценки первичных источников. При питании устройств, создающих пиковую нагрузку, более важны удельные мощностные объемная и массовая характеристики: р~ =Р„Л~, (5.14) Ра=Р.Ю.
(5.15) угдезьные характеристики в зависимости от нагрузки, внешних усло'вий и прочих причин, влияющих на работу источника. Влияние нагрузки источннка питания на его удельные характеристики удобно оценить по зависимости его энергетических показателей от мощяостных. Примером такой зависимости являются графики рис. 6.7, а, б для никель-кадмиевого аккумулятора НК-10. Прн малом сопротивлении нагрузки аккумулятор Ь, отдает запасенную в нем Ве.с/ди' энергию за малое время ,м и поэтому получается за большаЯ мошностнаЯ от- Уе 22 С дача.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
