Источниках электропитания

В источниках электрической энергии осуществляется преобразование в электрическую энергию каких-либо других форм энергии, например энергии химических процессов в гальванических элементах и аккумуляторах, тепловой энергии в термопреобразователях на основе термопар.

В источниках электрической энергии осуществляется преобразование в, электрическую энергию каких-либо других форм энергии, например энергии химических процессов в гальванических элементах и аккумуляторах, тепловой энергии в термопреобразователях на основе термопар.

В источниках электрической энергии осуществляется преобразование в электрическую энергию каких-либо других форм энергии, например энергии химических процессов в гальванических элементах и аккумуляторах, тепловой энергии в термопреобразователях на основе термопар.

Имеются электрические машины, непосредственно преобразующие тепловую энергию в электрическую или механическую. Принцип действия таких ЭП основан на изменении магнитной проницаемости ферромагнетиков при температуре, близкой к точке Кюри. При изменении температуры изменяются параметры обмоток. Магнитотепловые преобразователи были предложены Н. Тесла и Т. Эдисоном еще в конце XIX в., однако не получили широкого применения из-за низких технико-экономических показателей. Интерес к таким ЭП в последние годы снова возрос, что объясняется потребностью в автономных источниках электрической энергии, использующих энергию солнечного излучения и остаточной тепловой энергии атомных и тепловых электростанций, а также тепловые отходы промышленных предприятий.

Имеются электрические машины, непосредственно преобразующие тепловую энергию в электрическую или механическую. Принцип действия таких ЭП основан на изменении магнитной проницаемости ферромагнетиков при температуре, близкой к точке Кюри. При изменении температуры изменяются параметры обмоток. Магнитотепловые преобразователи были предложены Н. Тесла и Т. Эдисоном еще в конце ХГХ в., однако не получили широкого применения из-за низких технико-экономических показателей. Интерес к таким ЭП в последние годы снова возрос, что объясняется потребностью в автономных источниках электрической энергии, использующих энергию солнечного излучения и остаточной тепловой энергии атомных и тепловых электростанций, а также тепловые отходы промышленных предприятий.

176. Какое влияние оказывает характер химических реакций, происходящих в химических источниках электрической энергии, на их емкость и срок службы?

7.Сведения об источниках электрической энергии: схема существующего внешнего электроснабжения, с указанием длины линий, напряжения, мощности (или тока) короткого замыкания на сборных шинах источников, типы генераторов (для ТЭЦ), мощности, которые могут быть получены от источников (мощности трансформаторов и степени их загрузки).

Все электронные устройства нуждаются в источниках электрической энергии — источниках питания.

При расчете электрических цепей часто возникает целесообразность преобразования схем этих цепей в более простые и удобные для расчета. Так, например, при одном или нескольких источниках электрической энергии в ряде 'Случаев удается преобразовать электрическую схему в одноконтурную или в схему с двумя узлами, что весьма упрощает последующий расчет.

При расчете электрических цепей часто возникает целесообразность преобразования схем этих цепей в более простые и удобные для расчета. Так, при одном или нескольких источниках электрической энергии в ряде случаев удается преобразовать электрическую схему в одноконтурную или в схему с двумя узлами, что весьма упрощает последующий расчет.

В генераторных датчиках входная величина непосредственно преобразуется в ЭДС, и в результате этого отпадает необходимость в посторонних источниках электрической энергии.

2) невысокий коэффициент полезного действия, вызванный значительными потерями мощности в источниках электропитания, требует применения громоздких радиаторов для отвода теплоты от диодов, тиристоров и транзисторов. Миниатюризация источников электропитания привела бы при уменьшении объема элементов к недопустимой концентрации выделяемой ими теплоты.

При использовании двух (или большего числа) катушек индуктивности реализуется электромагнитный трансформатор. Эти катушки индуктивности (на одном сердечнике) принято называть обмотками трансформатора. Отношение амплитуды переменного напряжения, снимаемого со вторичной обмотки трансформатора, к амплитудному значению напряжения, подаваемого на первичную обмотку, называется коэффициентом трансформации /Ст. Ток' во вторичной обмотке соответственно отличается от тока первичной обмотки. В повышающем напряжение трансформаторе Кт>1, а в понижающем — К, < I. Трансформаторы различных типов могут работать в разном частотном диапазоне и выполнять различные функции. Наиболее широко трансформаторы используются во вторичных источниках электропитания.

Всем jLC-фильтрам присуще активное взаимодействие обоих реактивных элементов: индуктивности и емкости. Так, при возрастании частоты сигнала сопротивление емкости уменьшается, а сопротивление индуктивности увеличивается; при уменьшении частоты сигнала — наоборот. В результате на низких частотах резко снижаются потери энергии, а спад АЧХ становится более крутым. В большинстве LC-фильтров произведение полных сопротивлений емкости и индуктивности при изменении частоты остается постоянным. Для улучшения параметров ФНЧ Ь Г-образный фильтр следует ввести дополнительную индуктивность, включаемую последовательно с основной на выходе фильтра. Такой фильтр носит название Т-образного ФНЧ. Низкочастотные LC-фильтры наиболее широко используются в качестве сглаживающих фильтров во вторичных источниках электропитания.

Неотъемлемой частью как усилительных устройств, так и любых других электронных узлов и систем являются вторичные источники электропитания (ВИЭП), обеспечивающие их электрической энергией требуемого вида и качества. Эта электрическая энергия вырабатывается в первичных источниках электропитания, к числу которых относятся электростанции, электромашинные генераторы, аккумуляторы, гальванические, солнечные и атомные батареи и'др. Параметры первичных источников электроэнергии не всегда удовлетворяют требованиям, предъявляемым к ним разнообразной электронной аппаратурой. Поэтому между самим первичным источником и электронной системой обычно включается специальное преобразующее устройство, называемое ВИЭП. Таким образом, назначение ВИЭП состоит в передаче энергии электронным устройствам с необходимым преобразованием и минимальными потерями.

Отечественная промышленность производит тиристоры различных типов — на токи от нескольких десятков миллиампер до нескольких сотен ампер (табл. 4). Тиристоры постепенно вытеснили тиратроны в регулируемых и стабилизированных источниках электропитания с рабочим напряжением до нескольких тысяч вольт. Этому способствуют следующие существенные преимущества тиристоров по сравнению с тиратронами.

Разработаны и более эффективные методы снижения остаточной индукции без потери магнитопроводом проницаемости, например, введение дополнительной размагничивающей обмотки, называемой рекуперационной. Это техническое решение можно увидеть в блоках строчной развертки телевизоров. Поскольку для нормального функционирования электронно-лучевой трубки необходимо иметь напряжение величиной в десятки киловольт, разработчики вынуждены бороться за сохранение высокой проницаемости магнитопровода строчного трансформатора, чтобы снизить общее количество витков вторичной обмотки. Рекуперационный метод хорошо описан в литературе, поэтому интересующиеся смогут разобраться в нем самостоятельно. Мы не будем рассматривать принцип рекуперации, поскольку он почти не используется в источниках электропитания и не поддержан массовой элементной базой.

Биполярный транзистор уже давно используется в импульсных источниках электропитания, поэтому мы не будем подробно рассматривать особенности его работы в ключевом режиме, а кратко пробежимся по необходимым для практики сведениям.

В импульсных источниках электропитания первоочередными яв-нотся меры по защите силовых транзисторов от теплового пробоя, ак мы уже выяснили, полевые транзисторы не имеют вторичного робоя, поэтому в своих расчетах нам вполне можно руководство-пъся значениями максимальной температуры и максимальной распиваемой мощности. Читатели, хотя бы немного знакомые с импуль-тами источниками, например, телевизионными или компыотерны-и, наверняка обращали внимание на радиатор, к которому рикреплен силовой транзистор. Размеры и конструктивное исполне-ие радиатора в значительной степени определяют работоспособность роектируемого импульсного источника. Поэтому в конечном итоге аш расчет будет посвящен расчету мощности потерь в транзисторе.

В сильноточных импульсных источниках электропитания величина, а соответственно и габариты конденсатора С*, увы, получаются достаточно большими. Поэтому конструкторы шли на всевозможные ухищрения, чтобы снизить паразитные индуктивности проводов. К примеру, были разработаны специальные конденсаторы с короткими и толстыми выводами (с малой собственной индуктивностью). С появлением на рынке защитных диодов TRANSIL задача значительно упростилась. Это, конечно, не значит, что можно уже навсегда забыть про «индуктивность монтажа», но, по крайней мере, вспоминать о ней гораздо реже. Диоды TRANSIL рекомендуется вводить в схему чоппера в соответствии с 9.16.

(Power Integrated Circuits) и, как правило, разрабатываются для конкретной области применения, например в ключевых источниках электропитания или схемах управления электродвигателями на мощности до единиц киловатт.

Несмотря на то, что представленные основные классы мощных ключевых приборов далеки от идеального совершенства, на сегодня можно констатировать факт, что не существует принципиальных ограничений для разработки высокоэффективных силовых устройств постоянного и переменного тока в самом широком диапазоне мощностей (от единиц ватт до десятков мегаватт). Такие устройства внедряются практически во все отрасли современной жизни ( 6.1). Мощные полевые транзисторы и биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT), обладая лучшими характеристиками с точки зрения малых коммутационных потерь, высоких скоростей переключения и стойкости к режимам перегрузки, практически вытеснили силовые биполярные транзисторы из традиционных областей их применения. Отдельные серии биполярных транзисторов модернизированных технологий занимают узкую нишу применения в импульсных источниках электропитания с относительно низкой рабочей частотой 20 ..60 кГц, определяемой технологическими особенностями нагрузки (например, системы электронных балластов флюоресцентных ламп ( 6.2). В импульсных источниках питания и регуляторах постоянного напряжения с частотой преобразования 75 ..200 кГц и выходной мощностью от десятков и сотен ватт до еди-Структурная схема электронного балласта ниц киловатт самое

Диоды кремниевые эпитаксиальные с барьером Шоттки. Предназначены для работы в низковольтных вторичных источниках электропитания на частотах до 200 кГц.