Введение. Казахский Национальный Технический Университет имени К.И.Сатпаева

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

Казахский Национальный Технический Университет имени К.И.Сатпаева

Институт информационных и телекоммуникационных технологии

Кафедра «Радиотехника, электроника и телекоммуникации»

УЧЕБНОе пособие

по дисциплине « Электропитание радиоэлектроники и телекоммуникации »

для специальности:

5B071900 «Радиотехника, электроника и телекоммуникации»

Алматы 2011

Введение

Источники электропитания - являются составной частью радиотехники, электроники и телекоммуникации. Специалисту в этой области независимо от его специализации при­ходится не только выбирать, но и проектировать силовые устройства радиотехники, электроники и телекоммуникации (РЭТ), такие как стабилизирующие источники электропитания и их функ­циональные звенья (стабилизаторы напряжения и тока, преобразователи напряжения и частоты и т.д.). Изуче­ние различного вида устройств, которые служат для обеспечения работоспособ­ности функциональных звеньев системы, решающих задачи РЭТ, и составляет содержа­ние курса. Изложение курса основывается на фундаментальных законах электромагнетизма, достиже­ниях электроники, моделировании электротехнических из­делий и устройств, а также на методах анализа электрических и электронных схем. Основные понятия и определения устройств и сис­тем электропитания и требования предъявляемые к ним.

Преобразование энергии специально предназначенным для этой цели устройством изменяет характер электрической энергии, Например, напряже­ние переменного тока (АС- от английских слов alternative current - перемен­ный ток) преобразуется в напряжение постоянного тока (DC direct current- по­стоянный ток), обратное преобразование - DC – АС называют инверторами, которые преобразуют напряжение переменного тока в постоянное. Изменение уровня напря­жения постоянного тока в другое напряжение называют DC – DC преобразователями или конверторами.

1. Основные виды преобразования в источниках электропита­ния

1.1 Классификация преобразователей электроэнергии в источниках электропита­ния

Преобразование энергии выполняет только одна часть сложной системы, которую мы будем называть силовой ча­стью. Силовая ча­сть связана со многими другими частями пре­образовательной системы: управляющей, устройством зашиты, узлом подав­ления радиопомех, контролем температурного режима и некоторыми другими.

Функция силовой части заключается в преобразовании параметров электрической энергии, предоставляемой одной внешней системой, к новым параметрам, которые востребованы другой системой. Как упоминалось, возможно, большее число различных преобразователей энергии и преобразователи AC-DC и DC-AC далеко не единственные, хотя и яв­ляются очень важными.

Задачи силовой части преобразователя для современных устройств не является жестко установленной. Например, тот или иной преобразователь может обеспечивать стабилизированное напряжение на выходе при любых изменениях входного напряжения или тока нагрузки; он же может переходить в режим про­граммного управления, изменяя уровень напряжения на выходе; может перехо­дить в режим стабилизации мощности или тока.

Преобразователь реально является связующим звеном между двумя элек­трическими или электронными системами, поэтому всегда важно понимать ра­боту преобразователя применительно к тем конкретным системам, с которыми он взаимодействует. В частности, формы токов и напряжений на входе и выходе преобразователя, их значения могут определяться и задаваться внешними сис­темами.

Любая силовая часть в принципиальном (главном) понимании ее работы является набором из трех элементов: ключей (управляемых и неуправляемых), накопителей энергии индуктивных и накопителей энергии ем­костных. Управляемые ключи – тиристоры и транзисторы, а неуправляемые - диоды.

Классификация преобразователей дает необхо­димые сведения о назначении и выполнении устройств, применяемых в источниках электропита­ния.

На рисунке 1.1 приведена классификация преобразователей электроэнергии в источниках электропитания, в которой можно видеть четыре вида преобразова­ния энергии. Для каждого преобразования показаны его основные особенности. На­пример, выпрямители (или AC-DC преобразователи) могут в зависимости от на­значения и технических требований к ним выполняться работающими на час­тоте сети или на частоте ра­боты основного узла, во много раз (400...4000) превышающей частоту сети. Преобразователь любого назначения и любой сложности может быть построен на основе устройств, показанных на рисунке 1.1.

Некоторые исполнения источников электропитания рассчитаны на различные входные напряжения сети (как правило 220 или 110 В, это вызвано различием номиналов напряжений в разных странах:

220 В, 50 Гц — большинство стран Европы, СНГ, многие страны Африки и Среднего Востока;

120 В, 60 Гц — Венесуэла, Канада, Куба, Мексика, США;

110 В, 50 Гц — Боливия, Сенегал;

110 В, 60 Гц — Гаити, Гондурас, Тайвань, Ямайка;

115 В, 60 Гц — Багамы, Гватемала, Сальвадор;

120 В, 50 Гц — Вьетнам, Марокко;

240 В, 50 Гц — Абу-Даби, Гибралтар, Кипр, Мальта, ряд стран Азии и бассейна Тихого океана.

Рисунок - 1.1 Источники энергии

1.2 Выпрямители с неуправляемыми вентилями

Устройство, предназначенное для преобразования переменного тока в постоянный ток, называется выпрямителем.

Необходимость выпрямления тока на практике возникает: в электроприводе постоянного тока, системах возбуждения машин, химической промышленности, системах управления и регулирования, электротяге, при передаче электроэнергии постоянным током на дальние расстояния и т.д.

Для преобразования переменного тока в постоянный ток применяются вентильные установки, состоящие из компонент:

· электрических вентилей (диоды, тиристоры);

· силового согласующего трансформатора, с помощью которого получают необходимое число фаз и величину выпрямленного напряжения;

· сглаживающих фильтров, уменьшающих амплитуды высших гармоник выпрямленного тока.

Работа преобразовательных установок сопровождается сложными электромагнитными процессами, характер которых зависит от многих параметров системы, содержащей нелинейные элементы (вентили) и магнитные связи.

Каждый установившийся режим работы по существу представляет собой непрерывно повторяющиеся переходные процессы, возникающие при включении (зажигании) и выключении (гашении) вентилей, осуществляющих коммутацию тока в преобразовательной установке.

Простейшая схема выпрямителя приведена на рис 1.2,а. На рис 1.2,б изображена синусоида напряжения на вторичной обмотке трансформатора, а также кривые выпрямленного тока и напряжения на активном сопротивлении нагрузки. Предполагается, что вентиль идеальный.

Рисунок 1.2 - Простейшая схема выпрямителя а),

б) изображена синусоида напряжения на вторичной обмотке трансформатора, а также кривые выпрямленного тока и напряжения на активном сопротивлении нагрузки.

Контрольные вопросы:

1. Источниками электроэнергии являются;

2. Функция силовой части заключается в;

3. Какие приборы являются управляемыми ключами;

4. Какую функцию выполняет AC-DC преобразователь;

5. Основные понятия и определения устройств и систем электропитания.