Импульсных стабилизаторов

Расчет сосредоточенных заземлителей. Расчет импульсного сопротивления сосредоточенных заземлителей строится на основе приближенного представления о равномерном развитии вокруг заземлителя идеально проводящей искровой зоны, ограниченной поверхностью с напряженностью Е = ?пр. Это сопротивление рассчитывается по формулам для расчета стационарного сопротивления заземлителя, но для электрода с фиктивными размерами, определяемыми размерами искровой зоной при максимальном значении импульсного тока / и длительности фронта тф. Расчет импульсных сопротивлений в неоднородном грунте с достаточной точностью может проводиться по эквивалентному удельному сопротивлению рэ, определяемому в стационарном режиме.

f-zaoo a»-» удельным сопротивлением. Там же даны кривые для импульсных сопротивлений (т,ф = 3 икс) при отсутствии (Z) и при наличии искровых процессов (Z,,). Как видно из сравнения кривых, искровые процессы в земле значительно снижают импульсное

Исследование методом физического моделирования импульсных сопротивлений конструкций заземлителей опор линий электропередачи показало, что в грунте с удельным сопротивлением р ^ 100 Ом-м двухлучевой заземлитель с длиной лучей около 10 м удовлетворяет требованиям ПУЭ, т. е. имеет сопротивление R <; 10 Ом. Такой заземлитель при тф = 3 т-5 мкс и р == 100 Ом • м имеет а=1 при отсутствии искро-0,2 0,3 ofl 0,6 7,0 вых процессов; при / =

Таблица для пересчета импульсных сопротивлений заземлителей на сопротивление растеканию тока промышленной частоты

В книге рассмотрены .вопросы проектирования защитных заземлений и заземлений грозозащиты линий электропередачи и подстанций высокого напряжения. Приводятся стационарные и импульсные характеристики грунтов и описание метода физического моделирования, используемого для исследования заземлителей при 50 Гц и при импульсных токах молнии в грунтах с удельным сопротивлением менее 2500 Ом • м. Для расчета импульсных сопротивлений одиночных заземлителей даются приближенные аналитические методы расчета.

Приведенные характеристики заземлителей подстанций и линий при токах 50 Гц и токах молнии в грунтах с удельным сопротивлением меньше 2500 Ом-м получены с использованием метода физического моделирования заземлителей. Для расчета импульсных сопротивлений одиночных заземлителей — сосредоточенных, протяженных и противовесов даются приближенные аналитические методы расчета.

4-6. Зависимости импульсных сопротивлений полушарового и точечного электродов от тока при р=200 Ом-м и Явр= =6 кВ/см.

Производились расчеты импульсных сопротивлений сосредоточенных заземлителей (полушаровых и вертикальных) по приведенным выше формулам и методике (§ 4-2) для сопоставления с импульсными сопротивлениями по опытным данным, имеющимися в литературе. Использовались как лабораторные, так и полевые испытания наших и зарубежных авторов, проведенные в песке, глине, перегное, при удельных сопротивлениях г.рунта от р=30-М150 Ом-м и импульсном токе электродов при испытании до 26,4 кА [5].

Расчеты проводились при импульсных характеристиках грунта [при электрической прочности грунта ( 1-6) и значениях параметра k (табл. 4-1)], принятых в соответствии с характером грунта и его удельным сопротивлением по опытным данным исследователей. Сравнение расчетных импульсных сопротивлений с опытными показывает, что в трех случаях (при малых

токах) из общего числа, равного 53, расчетные значения импульсных сопротивлений ниже опытных. Среднее расхождение между расчетными и опытными импульсными коэффициентами результатов 20 сопоставлений по полу-шаровым электродам составляет [(ар—ао)/ао] 100= =+13% и результатов 33 сопоставлений по вертикальным электродам [(<хр—а0)/ао] Ю0=+16%.

Причиной превышения расчетных значений импульсных сопротивлений над опытными является, по-видимому, определение при расчете размера искровой зоны по электрической прочности грунта {из измерений в однородном поле). Это положение подтверждается анализом импульсных сопротивлений моделей электродов, измеренных в грунте с известным значением электрической прочности.

Для питания УРЗ с большим потреблением по постоянному току, а также нескольких УРЗ совместно кроме рассмотренных компенсационных стабилизаторов находят применение также широтно-импульсные стабилизаторы. В этих стабилизаторах транзисторы используются в ключевом режиме. Время их включения в течение периода регулирования зависит от уровней входного напряжения и тока нагрузки, а для сглаживания тока применяются индуктивно-емкостные контуры. Это существенно повышает к.п.д. импульсных стабилизаторов по сравнению с компенсационными. Однако их схемы значительно сложнее и из-за ограничения объема в пособии не рассматриваются.

В книге рассматриваются узлы и блоки радиосистем, работающие на постоянном токе или токе промышленной частоты, приведены ссповные характеристики устройств электрических машин, сравнительные характеристики источников электрической энергии и их эксплуатационные особенности, описаны вторичные источники питания (преобразователи напряжения, выпрямители, стабилизаторы), даны выводы расчетных соотношений и примеры расчетов. Во втором издании переработаны разделы линейных и импульсных стабилизаторов, преобразователей напряжения. Первое вышло в 1973 г.

Достоинства импульсных стабилизаторов напряжения: меньшая, чем у стабилизаторов с непрерывным регулированием, рассеиваемая регулирующим элементом мощность за счет работы РЭ в импульсном режиме и более высокий к. п. д. Недостатки: большие пульсации выходного напряжения и большая сложность схемы, а также худшие параметры переходного процесса при включении и выключении стабилизатора.

При раздельном выборе L и С следует учитывать, что дроссель L служит не только для сглаживания пульсаций, но и для ограничения тока ключа. При малых L ток ключа к концу интервала ^вкл нарастает до больших значений; поэтому в схемах импульсных стабилизаторов применяют более мощные транзисторы. Выбирая транзистор для РЭ, следует также учитывать, что при разомкнутом ключе к транзистору приложено напряжение, практически равное L/I.

Дроссельные и автотрансформаторные преобразователи относят к разряду импульсных стабилизаторов напряжения, которые делят на три группы: понижающие, повышающие и инвертирующие.

Особенностью импульсных стабилизаторов является их гальваническая связь с питающей силовой сетью. Для исключения гальванической связи на входе импульсного стабилизатора иногда включают силовой трансформатор, однако это снижает удельную мощность.

Регулировочные характеристики импульсных стабилизаторов показывают зависимость относительного выходного напряжения стабилизатора от коэффициента заполнения импульсов UJEn-f{y). Для понижающего стабилизатора напряжения регулировочная характеристика в соответствии с формулой (32.2) имеет вид:

32.6. Регулировочные характеристики импульсных стабилизаторов: понижающего (а), повышающего (б) и инвертирующего (в)

Импульсные однотактные и двухтактные преобразователи обеспечивают гальваническое разделение выхода от силовой сети, однако их КПД ниже, чем у импульсных стабилизаторов. При выходной мощности не больше 150 Вт наибольшее распространение получили однотактные обратноходовые преобразователи. Учитывая, что такую мощность потребления имеют многие бытовые приборы: телевизоры, видеомагнитофоны, проигрыватели и др., — обратноходовые преобразователи получили очень широкое распространение.

Микросхемы для импульсных стабилизаторов напряжения. Структурные схемы импульсных стабилизаторов были рассмотрены в Лекции 32. Как уже отмечалось, эти стабилизаторы применяют, когда отсутствуют требования к гальванической развязке входа и выхода, а первичный источник имеет постоянное напряжение (или предварительно выпрямленное). С помощью импульсных стабилизаторов напряжения можно реализовать различные выходные напряжения при напряжении первичного источника, составляющем единицы вольт, и его ограниченной мощности.

В настоящее время выпускаются три основных разновидности ИМС импульсных стабилизаторов: