Импульсного стабилизатора

ниеотводы бывают стержневые, тросовые и в виде сетки, которые можно устанавливать как на самих защищаемых зданиях, так и вблизи их. По количеству молниеотводы бывают одиночные, двойные и многократные. Любой молниеотвод состоит из опоры, молниеприемника, токоотвода и заземлителя. Опоры служат для крепления всех других элементов молниеотвода. Металлические опоры должны быть предохранены от коррозии, деревянные — от гниения. В качестве опор допускается использовать здания, сооружения и деревья. Молние-приемники предназначены для прямого восприятия удара молний. От коррозии молниеприемники защищают оцинкованием, лужением или окраской. Молниеприем-никами могут служить также металлические конструкции защищаемых сооружений: дымовые, выхлопные трубы, дефлекторы, кровля, сетка и другие конструкции. Молниеприемники стержневых молниеотводов изготовляют из стали различного профиля сечением не менее 100 мм2 и длиной не менее 200 мм, тросовые молниеприемники — из стального троса сечением не менее 35 мм2. Токоотводы служат для соединения молниеприемника с заземлителем. Токоотводы изготовляют из стали различного профиля, но соответствующего сечения (согласно табл. 3 СН 305—77). Токоотводы рекомендуется прокладывать по защищаемому зданию и сооружению кратчайшим путем к заземлителю. Соединения токоотвода с молниеприемником и заземлителем должны быть сварными (болтовые допускаются для зданий III категории). Токоотводы необходимо защищать от коррозии. На высоте 1—1,5 м от земли рекомендуется иметь разъемные соединения для подключения приборов при проверке сопротивления заземлителей. Заземлитель служит для отвода тока молнии в землю. По расположению в грунте и по форме электродов заземлители разделяют на углубленные, вертикальные, горизонтальные, комбинированные. Конструкции заземлителей выбирают в зависимости от требуемого импульсного сопротивления с учетом удельного сопротивления грунта и удобства ведения работ по их укладке. Выбор заземлителей производят по сопротивлению току промышленной частоты. Типовые конструкции заземлителей приведены в табл. 6 СН 305—77. Величина импульсного сопротивления гя связана с допускаемым сопротивлением г растеканию тока промышленной частоты формулой

технических промышленных установок». Для защиты зданий и сооружений от прямых ударов молнии кроме выбора типа молниеотвода и его высоты следует правильно выбирать тип и размеры заземлителя. Тип заземлителя выбирают исходя из удельного сопротивления грунта и требуемой величины импульсного сопротивления. Типовые конструкции заземлителей приведены в табл. 6 СН 305—77.

Металлические скульптуры и обелиски, подлежащие молниезащите, достаточно заземлить. Неметаллические трубы, башни, вышки высотой более 15 м следует защищать установленными на них молниеотводами. Для труб высотой до 50м достаточно одного молниеприемни-ка высотой не менее 1 м и одного токоотвода. При высоте труб 50—150 м необходимы два симметрично расположенные молниеприемника, объединенных на верхнем торце трубы, и два токоотвода. Для труб высотой более 150 м в качестве молниеприемника можно использовать стальное кольцо сечением не менее 100 мм2. Для металлических труб башен, вышек установка молние-приемников и прокладка токоотводов не требуется. Величина импульсного сопротивления зааемлителей должна быть не более 50 Ом.

Заземлитель характеризуется сопротивлением, которое окружающая земля оказывает стекающему с него току. Сопротивление заземлителя при стекании с него относительно небольшого по сравнению с токами молнии и медленно меняющегося по времени тока промышленной частоты называется стационарным. При больших токах, характерных для молнии, напряженность электрического поля в земле вблизи поверхности заземлителя превышает пробивную напряженность грунта. В земле возникают искровые процессы, которые как бы увеличивают размеры заземлителя и уменьшают его сопротивление. С другой стороны, при больших скоростях изменения тока по времени, также характерных для молнии, начинает сказываться индуктивность заземлителя. Если заземлитель достаточно длинный, то с удаленных участков заземлителя вследствие влияния индуктивности стекает меньший ток, чем в стационарном режиме, из-за чего эффективная длина заземлителя как бы уменьшается и сопротивление его возрастает. Сопротивление заземлителя при стекании с него токов молнии называется импуль* снын, а отношение импульсного сопротивления к стационарному — • импульсным коэффициентом заземлителя а,

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.

Расчет импульсного сопротивления протяженного заземлителя по схеме замещения, состоящей из индуктивности L и нелинейной

15-4. Зависимости стационарного сопротивления и импульсного сопротивления (при / = 4(М-100 кА) сеток и сеток с вертикальными электродами от удельного сопротивления грунта.

ным протяженным заземлителем, состоящим из ряда параллельных горизонтальных полос, импульсное сопротивление которого зависит от длительности фронта тока молнии (влияние индуктивности) и максимального значения тока (искровой эффект). Характерным для импульсного сопротивления протяженного заземлителя

Определение импульсного сопротивления заземлителя с учетом индуктивности и искрового эффекта является весьма сложной задачей, не подлежащей в настоящее время аналитическому решению. Для определения импульсных характеристик заземлителей применяется метод физического моделирования в ванне, заполненной грунтом. На основании теории подобия находятся критерии подобия и опре-

Эффективность заземлителя опоры как элемента грозозащиты зависит от его импульсного сопротивления при токе, близком к полному току молнии, Поэтому для заземления опор желательно использовать сосредоточенный зазем-литель, обеспечивающий наименьший импульсный коэффициент, например за-землитель из одного или нескольких вертикальных электродов, объединенных горизонтальной полосой, или из двух, трех, четырех лучей небольшой длины. Если с помощью таких заземли-телей не удается получить необходимое сопротивление, применяются лучевые заземлители увеличенной длины, вдоль которых размещаются вертикальные электроды. При весьма высоких удельных сопротивлениях грунта становится целесообразной прокладка от опоры к опоре одного или двух непрерывных горизонтальных заземлителей, называемых противовесами.

некоторых типовых линий от импульсного сопротивления заземления опор. Из этих графиков следует, что двухцепные линии, имеющие опоры большой высоты, отключаются значительно чаще,

9.24. Структурная схема импульсного стабилизатора постоянного напряжения (а), временные диаграммы выходного напряжения (б)

9.25. Принципиальная схема релейного импульсного стабилизатора постоянного напряжения

9.26. Структурные схемы импульсного стабилизатора постоянного напряжения с широтно-импульсной модуляцией первого типа (а), второго типа (б) и временные диаграммы, поясняющие работу ИСПН второго типа (в)

Структурная схема импульсного стабилизатора с ключом, включенным последовательно с нагрузкой, приведена на 7.32. В отличие от схемы стабилизатора с непрерывным регулированием (см. 6.83) в этой схеме отклонение сглаженного фильтром (Ф) напряжения на нагрузке f/H от опорного (ОН), усиленное усилителем (У), не может непосредственно использоваться для управления регулирующим элементом (РЭ), так как для этого необходимо иметь напряжение, форма которого определяется выбранным видом ключа. При ключе на транзисторах форма управляющего напряжения должна представлять собой периодические прямоугольные импульсы, скважность которых зависит от Ua. Поэтому в структурной схеме дан элемент преобразования сигнала (ЭПС), формирующий требуемые импульсы для управления ключом.

Силовую цепь простейшего импульсного стабилизатора можно показать в виде эквивалентной схемы ( 7.33,а). В этой схеме

Принципиальная схема одного из вариантов импульсного стабилизатора приведена на 7.34. Здесь стабилизируемое напря-

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.

Импульсные стабилизаторы напряжения. Схема попиэюающего импульсного стабилизатора приведена на 32.3 а. В этой схеме используется накопительная индуктивность (дроссель) L, включенная последовательно с нагрузкой /?„. Для сглаживания пульсаций в нагрузке параллельно ей включен конденсатор фильтра Сф. Ключевой транзистор VT включен между источником питания Еп и накопительной индуктивностью L. Схема управления включает или выключает транзистор в зависимости от значения напряжения на нагрузке С/н. При размыкании транзисторного ключа VT ток индуктивности L протекает через диод VD. Включение в схему диода VD обеспечивает непрерывность тока в индуктивности L и исключает появление опасных выбросов напряжения на транзисторе VT в момент коммутации.

32.3. Схема понижающего импульсного стабилизатора (а), его эквивалентная схема (б), графики тока и напряжения в дросселе в режиме непрерывного тока (в) и прерывистого тока (г)

Схема повышающего импульсного стабилизатора приведена на 32.4 а. В этой схеме дроссель включен последовательно с источником питания ЕП, а диод VD последовательно с нагрузкой. Эквивалентная схема замещения приведена на 32.4 б. При включении транзистора VT ключ S переводится в положение 1 и дроссель L подключается непосредственно к источнику питания Е„. Ток в дросселе начинает линейно нарастать, пока из схемы управления не поступит сигнал на запирание транзистора VT.

Схема инвертирующего импульсного стабилизатора приведена на 32.5 а. В этой схеме последовательно с источником питания Е„ включен транзистор VT, а диод VD включен последовательно с нагрузкой RH. Эквивалентная схема инвертирующего стабилизатора напряжения приведена на 32.5 о.