Вопрос характеристики устройств электропитания

Основными параметрами ИВЭП являются [1, 2, 9]:

- напряжение питающей сети и его отклонение от номинального значения;

- частота питающей сети;

- номинальные выходные напряжения и ток нагрузки;

- полная мощность, потребляемая от сети;

- пульсации и коэффициент пульсаций выходного напряжения;

- нестабильность выходного напряжения.

Основной характеристикой источни­ка электропитания, так же как и его отдельного функционального узла, является внешняя характеристика, пред­ставляющая собой зави­симость выходного напряжения от выходного тока:

U _вых =f (I _вых).

Для оценки стабильности выходного напряжения или тока используются понятия нестабильности и коэффициентов нестабильности. Нестабиль­ность по напряжению - это допустимое изменение выходного напряжения при заданных пределах из­менения входного напряжения питающей сети и неизменном токе нагрузки. Нестабильность по току - это допустимое изме­нение выходного напряжения при заданных пределах изменения тока нагрузки и неизменном вход­ном напряжении питающей сети. Температурная неста­бильность - допустимое изменение выходного напряжения при измене­нии температуры окружающей среды в заданных пределах. Важнейшим параметром ИВЭП является суммарная нестабильность выходного напряжения при воздействии всех дестабилизирующих факторов. Для оценки нестабильности применяются коэффициенты нестабиль­ности, причем их определяют для каждого из парамет­ров, вызывающих изменения выходной величины. Например, для оценки нестабильности напряжения , вызванной колебаниями величины подводимого входного напряжения , используется коэффициент нестабильности по входному напряжению:

.

Основными энергетическими показателями источников электропитания и их функциональных узлов являются коэффициент полезного действия (КПД) и удельные массовые и объемные характеристики. Последние позволяют сравнивать различные по принципу работы источники электропитания по массе и объему, приходящемуся на один ватт мощности, отдаваемой в нагрузку - удельные мощностные характеристики:

[Вт/дм³] или [Вт/л]; [Вт/кг],

или один ватт-час энергии, отдаваемой в нагрузку, если источник должен работать на нагрузку в течение длительного времени:

[Вт×ч/дм³]; [Вт×ч /кг],

где - мощность, отдаваемая в нагрузку; - энергия, отдаваемая в нагрузку за время работы; V, G - масса и объем источника электропитания.

4 вопрос Основные характеристики выпрямителей

Рис. 3.3 - Выпрямленное напряжение u 0(t) и его среднее значение U 0

Основными характеристиками выпрямителей, определяющими их эксп­луатационные свойства, являются [1, 2]:

- средние значения выпрямленного напряжения U ₀ и тока I ₀ (рис. 3.3);

- мощность по постоянному току:

P ₀ = U ₀ I ₀;

- действующие U ₁, I ₁ и максимальные U _{1 m}, I _{1 m} значения напряжения и тока питающей сети, частота питающей сети ;

- частота пульсаций выпрямленного напряжения ;

- коэффициент пульсаций - отношение амплитуды основной (первой) гармоники переменной составляющей выпрямленного напряжения к среднему значению выпрямленного напряжения: ;

- коэффициент сглаживания - отношение коэффициентов пульсаций на выходе вентильного комплекта (входе фильтра) к коэффициенту пульсаций на выходе выпрямителя (выходе фильтра): ;

- m - число фаз выпрямленного напряжения;

- внешняя характеристика - зависимость выходного напряжения от тока нагрузки U ₀ = f (I ₀).

Режимы работы и параметры элементов выпрямительной схемы зависят от типа схемы выпрямления и характера нагрузки. При выборе вентилей принимаются во внимание следующие величины:

- средний ток через вентиль I_a;

- действующее значение тока I _в;

- максимальный ток через вентиль I_am;

- максимальное значение обратного напряжения, прикладываемого к вентилю U _{обр. m} (см. рис. 3.2).

При выборе и расчете трансформатора определяются:

– число вторичных обмоток m ₂;

– действующие значения напряжения U ₁, U _{2 i} и тока I ₁, I _{2 i} первичной и вторичных обмоток;

– коэффициент трансформации К _{т i}=U ₁ /U _{2 i};

– полная мощность первичной обмотки P ₁ = U ₁ I ₁;

– полная мощность вторичных обмоток P _{2 i} =U _{2 i}I _2i;

– габаритная мощность трансформатора P _т;

Сравнение выпрямительных схем проводится:

– по величине коэффициента пульсаций, поскольку он определяет качество выпрямленного напряжения;

– по величине действующих значений напряжения и тока вторичной обмотки и габаритной мощности трансформатора, поскольку от них зависят количество и сечение витков обмоток трансформатора, а следовательно, массогабаритные показатели ИВЭП в целом;

– по величине обратного напряжения прикладываемого к вентилю, поскольку данные величины определяют совокупность требований, предъявляемых к вентилям.

Показателями эффективности выпрямительных схем являются коэффици­енты использования [1, 2]:

– вторичных обмоток трансформатора по току:

a_i = I ₂/(I ₀ / m ₂);

– вторичных обмоток трансформатора по напряжению (коэффициент фазной ЭДС):

a_E = U ₂ / U ₀;

– вторичных обмоток трансформатора по мощности:

a _т = P _т /P ₀;

– вентилей по току:

Д =I _в /(I ₀ /m).

При этом значения коэффициентовД, a_i, a _твсегда больше единицы, а величина a_E может быть как больше, так и меньше единицы.

Инженерные методики проектирования выпрямителей базируются на основных расчетных соотношениях, связывающих приведенные выше величины и зависящих от характера нагрузки и типа выпрямительной схемы.

5 вопрос Однофазный двухполупериодный выпрямитель