Источники вторичного электропитания

Существует некоторое противоречие между формами электрической энергии удобными для передачи и хранения и формами необходимыми для питания электронных устройств.

Разрешают это противоречие источники вторичного электропитания (ИВПЭ).

Источники вторичного электропитания подразделяются на выпрямители и инверторы.

Выпрямители – это электронные устройства преобразующие энергию переменного тока (обычно из сети 220/380 в 50Гц) в энергию постоянного тока (тока одного направления).

Инверторы - это электронные устройства преобразующие энергию постоянного тока, например батареи гальванических элементов или фотоэлементов, в энергию переменного тока для удобства трансформирования.

Рассмотрим структуру выпрямительного ИВЭП:

Силовой трансформатор Тр предназначен для согласования входного (сетевого) U1и выходного (выпрямленного) Uн напряжений выпрямителя, он электрически отделяет питающую сеть от цепи нагрузки Н.

Блок вентилей В выполняет функцию выпрямления переменного тока (преобразования в ток одного направления).

Для уменьшения пульсаций выпрямленного тока в цепи нагрузки Н применяют сглаживающий фильтр СФ.

В случае управляемого выпрямителя необходим блок управления БУ, содержащий систему управления вентилями и систему автоматического регулирования уровня выходного напряжения.

В неуправляемые выпрямители встраивают блок стабилизации СТ, поддерживающий номинальный уровень выходного напряжения или тока нагрузки при колебаниях напряжения питающей сети.

Классификационные признаки выпрямителей:

- неуправляемые (Uн = const) и управляемые (Uн = var);

- однополупериодные и двухполупериодные;

- однофазные и многофазные (чаще трехфазные);

- малой (до 1 кВт), средней (до 100 кВт) и большой (свыше 100 кВт) мощности;

- низкого (до 25 В), среднего (до 1000 В) и высокого (свыше 1000 В) напряжений.

Основные параметры выпрямителя:

- Uн.ср (Iн.ср) — среднее значение выпрямленного напряжения (тока) нагрузки;

- Um.ог — амплитуда основной гармоники выпрямленного напряжения;

- q = Um.ог/Uн.ср — коэффициент пульсации выпрямленного напряжения;

- S — мощность трансформатора (в вольтамперах — В•А или в киловольтамперах — кВ•А);

- Iпр.ср — прямой средний ток вентиля;

- Uпр.ср — среднее напряжение (меньше 2,5 В) на вентиле при токе Iпр.ср;

- Uобр.max и Iпр.max — максимальные допустимые обратное напряжение и прямой ток вентиля.

- U_вых – номинальное выходное напряжения (для нереглируемых выпрямителей).

- I_вых – номинальный ток нагрузки.

- P_вых - выходная мощность.

Нагрузочная характеристика – зависимость выходного напряжения выпрямителя от тока нагрузки.

г де

а – характеристика без стабилизатора напряжения;

б – характеристика со стабилизатором напряжения.

Снижение выходного напряжения с ростом тока нагрузки связано, очевидно, с ростом падения напряжения на диодах, обмотках трансформатора и др.

где

Т – трансформатор (повышающий или понижающий напряжение)

ВК – вентильный комплект

Ф – фильтр для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения

СН – стабилизатор напряжения.

Основные параметры:

. - _{Iвых. max.} – максимальный ток нагрузки

-КПД: η= Р_вых/ Р_вх + Р_потерь

-Коэффициент пульсации – это отношение амплитуды первой гармоники пульсации к действующему напряжению.

Нагрузочная характеристика – зависимость выходного напряжения от тока нагрузки.

г де

а – характеристика процесса без стабилизатора напряжения;

б – характеристика процесса со стабилизатором напряжения.

Снижение выходного напряжения с ростом тока нагрузки связано, очевидно, с ростом падения напряжения на диодах, обмотках трансформатора и др.