Модуль 1. В общем, источники вторичного электропитания предназначены для преобразования напряжения первичного источника в напряжение требуемого уровня и рода тока

В общем, источники вторичного электропитания предназначены для преобразования напряжения первичного источника в напряжение требуемого уровня и рода тока, а также для повышения качества электрической энергии, поступающей к потребителям [24].

Всю совокупность функций выполняемых ИВЭП можно разделить на две группы: Основные, невыполнение которых нарушает нормальное функционирование электронного или другого устройства и приводит к его отказу и сервисные функции, невыполнение которых приводит к ухудшению эффективности работы устройства.

Таким образом, любой стабилизированный источник вторичного электропитания представляет собой совокупность нескольких функциональ-

ных узлов, выполняющих различные виды преобразования электрической энергии: РАСПРЕДЕЛЕНИЕ – ТРАНСФОРМИРОВАНИЕ – ВЫПРЯМЛЕ-НИЕ – ФИЛЬТРАЦИЮ – ИНВЕРТИРОВАНИЕ – ТРАНСФОРМИРОВАНИЕ – РЕГУЛИРОВАНИЕ – СТАБИЛИЗАЦИЮ – УСИЛЕНИЕ – ЗАЩИТУ – КОНТРОЛЬ – СИГНАЛИЗАЦИЮ – УПРАВЛЕНИЕ – КОМмУТАЦИЮ.

Рассмотренная структура ИВЭП не является единственной, поскольку функции, выполняемые входящими в нее устройствами могут быть совмеще-ны, а в некоторых случаях отдельные устройства могут отсутствовать.

2.Основные показатели стабилизированных источников вторичного электропитания

Любой источник вторичного электропитания характеризуется рядом определенных качественных показателей или признаков: условиями эксплуатации, параметрами входной и выходной электрической энергии, выходной мощностью, коэффициентом полезного действия, удельными показателями, показателями надежности, временем непрерывной работы, временем готовности, числом каналов, элементной базой [24, 53].

Параметры выходной электрической энергии ИВЭП подразделяют на: электрические, энергетические, удельные, надежностные и конструктор-ско-технологические – могут быть определены сравнительно простыми математическими выражениями.

Электрические показатели можно разделить на две группы: статичес-кие, определяемые при медленном изменении во времени возмущающих факторов (напряжения, тока, температуры окружающей среды), и динами-ческие, определяемые при быстром (скачкообразном) появлении возмущаю-щих факторов, например, при импульсном характере нагрузки.

К статическим электрическим показателям стабилизированных ИВЭП относятся:

1. Номинальное напряжение питающей сети .

2. Предельные значения и или относительные изменения и в - напряжения питающей сети в сторону повышения ;

в сторону понижения напряжения .

3. Номинальное выходные напряжение (на нагрузке) постоянного тока одноканального ИВЭП . Пределы регулировки выходного напряжения , .

4. Номинальный ток нагрузки . Пределы изменения тока нагрузки , .

5. Нестабильность выходного напряжения при изменении напряжения питания на .

при ,.

6. Нестабильность выходного напряжения при изменении тока нагрузки на

, при , .

7.Нестабильность выходного напряжения в заданный промежуток времени t

, при , , .

8.Температурный коэффициент выходного напряжения (ТКН) при изменении температуры окружающей среды

или .

9. Нестабильность выходного напряжения при одновременном воздействии всех возмущающих факторов определяется как алгебраическая сумма соответствующих нестабильностей для каждого фактора в отдельности (с учетом знака слагаемых)

.

10. Для характеристики точности стабилизации выходного напряжения ИВЭП наряду с относительными значениями нестабильности часто пользуются коэффициентом стабилизации. Этот коэффициент показывает, во сколько раз относительное приращение выходного напряжения источника меньше относительного приращения данного возмущающего фактора при прочих неизменных условиях.

Коэффициент стабилизации по напряжению питания

при , .

Коэффициент стабилизации по току нагрузки

при , .

Коэффициент стабилизации по температуре окружающей среды

при , .

11. Выходное (внутреннее) сопротивление стабилизированного ИВЭП определяется как отношение изменения выходного напряжения к вызвавшему это изменение приращению тока нагрузки

при , .

12. Коэффициент пульсации выходного напряжения определяется как отношение переменной составляющей выходного напряжения к номинальному значению выходного напряжения

при , , .

Динамические показатели стабилизированных ИВЭП будут рассмотрены позже.

К энергетическим показателям стабилизированных источников электропитания относится коэффициент полезного действия.

Коэффициент полезного действия источника представляет собой отношение мощности, отдаваемой ИВЭП в нагрузку , к мощности, потребляемой от первичного источника питания

,

где - суммарные потери мощности в самом ИВЭП.

Значение КПД не только характеризует экономичность ИВЭП, но и существенным образом влияет на его объем и массу, а также надежность работы. Чем больше потери, тем б'ольшая мощность рассеивается внутри прибора, тем больше должна быть поверхность, а, следовательно, масса и объем радиаторов, тем выше рабочая температура для электрорадиоэлемен-тов схемы и тем ниже надежность ИВЭП.

Удельные показатели стабилизированного ИВЭП характеризуются выходной мощностью (Вт), приходящейся на единицу

массы и - ;

объема -

стоимости -.

На практике обычно пользуются одной из этих величин в зависимости от того, что важнее в каждом конкретном случае: масса, объем, или стоимость ИВЭП. Для ИВЭП на летательных аппаратах важными являются первые две.

В качестве количественных показателей надежности стабилизиро-ваного ИВЭП используется значение вероятности безотказной работы в течение заданного промежутка времени или среднего времени наработки на отказ . При расчете этих показателей обычно принимается экспоненциальный закон распределения отказов электрорадиоэлементов, входящих в состав схемы:

,

где = - суммарная интенсивность отказов электрорадиоэлементов схемы ИВЭП при определенных коэффициентах их загрузки и условиях эксплуатации.

Все показатели стабилизированных ИВЭП не могут быть получены хорошими из-за противоречия между ними. Поэтому для каждого конкрет-ного случая необходимо уточнить, какими из показателей необходимо пренебречь для улучшения других.

Оптимальным будет такой стабилизированный ИВЭП, который выполняет все возложенные на него функции при максимальных значениях удельных показателей, КПД и надежности [24].

На массогабаритные показатели, КПД и надежность ИВЭП существенное влияние оказывают параметры питающей сети, характер изменения тока нагрузки, климатические и механические воздействия.

Конструкторско-технологические требования включают в себя – элементную базу, принципы конструирования и технологию изготовления.

3.Классификация систем вторичного электропитания (свэп) и ИВЭП

свэп подразделяются на:

1.централизованные;

2.децентрализованные;

3.смешанные.

Стабилизированные ИВЭП условно классифицируют по нескольким признакам:

1. По роду тока – постоянного (чаще) и переменного тока;

2. По виду регулирующих устройств – транзисторные, тиристорные, на интегральных микросхемах;

3. По способу регулирования напряжения – непрерывные и импульсные;

4. По наличию цепи обратной связи – без обратной связи (параметрические), с обратной связью – компенсационные, комбинированные;

5. По номинальному значению выходного напряжения – низкого напряжения (до 100 В), среднего (от 100 до 1000 В), высокого (свыше 1000 В).

6. По точности стабилизации выходного напряжения– низкой стабильности (свыше 5%), средней (от 1 до 5%), высокой (от 0,1 до 1%), прецизионной (менее 0,1%);

7. По допустимой величине пульсаций выходного напряжения: малой – 0,1%; средней–от 0,1% до 1%; большой–свыше 1%;

8. По выходной мощности – микромощные (до 1 Вт), малой мощности (от 1 до 10 Вт), средней (от 10 до 100 Вт), повышенной (от 100 до 1000 Вт), большой (свыше 1000 Вт);

9. По способу включения регулирующего элемента относительно нагрузки – последовательные, параллельные, комбинированные.

4.Краткие сведения о напряжении питающей сети ИВЭП

Питающей сетью для источников вторичного электропитания в наземных условиях может быть промышленная сеть переменного тока частотой 50 Гц и напряжением 220В и 380В с отклонением от номинального значения напряжения, равным +10%; -15%.

Для питания ИВЭП на подвижных объектах используются системы электроснабжения (СЭС) с напряжением 220В и 380В с частотой 400 Гц. Это напряжение получают от электромашинных преобразований, автономных дизельных или газотурбинных электростанций, инверторов.

В системах электроснабжения самолетов и вертолетов последнее время широко используется трехфазное переменное напряжение 208/120В с частотой 400Гц, которое получают от синхронных генераторов. Наряду с этим видом напряжения в СЭС самолетов и вертолетов используется также напряжение постоянного тока 28,5В.

На ракетах и других объектах используется переменное напряжение с частотой 1000 – 2000 Гц и выше.

На вход источников вторичного электропитания может поступать напряжение и от других первичных источников электропитания (электро-химиических, термоэлектрических, солнечных и атомных батарей и т.п.).

Таким образом, напряжение первичных систем электроснабжения не остается все время постоянным, неизменным – оно изменяется. Главными причинами изменения напряжения является изменение угловой скорости вращения первичных двигателей, приводящих во вращение генераторы постоянного или переменного тока – основные первичные источники электрической энергии на летательных аппаратах, а также изменение тока нагрузки и температуры окружающей среды.

Для поддержания напряжения на нагрузке неизменным используются параметрические и компенсационные стабилизаторы вторичного электропи-тания, импульсные стабилизаторы, инверторы, стабилизированные преобра-зователи напряжения.

На практике наибольшее распространение получили источники вторичного электропитания постоянного тока.

Если первичная сеть переменного тока, то для получения постоянного тока используются выпрямители.