Потери энергии в ключевых преобразователях и регуляторах

1. Открытое состояние ключа

2. Закрытое состояние ключа

3. Переходной процесс ключа:

4. Потери в стали (магнитопроводе)

5. Потери в конденсаторе

Энергетические методы расчёта переходных процессов в LC цепях

Задача

Для схемы ключевого регулятора происходит отключение нагрузки. Подсчитать амплитуду напряжения на конденсаторе после отключения нагрузки.

После отключения нагрузки ток дросселя будет уменьшаться, и будет протекать в том же направлении, заряжая конденсатор. Это будет происходить, пока вся энергия не перетечёт на конденсатор.

Структурная схема агрегата бесперебойного питания (UPS)

1) Полное преобразование

сеть компьютер

АБ

2)

сеть

АБ

Тороидальная катушка

Рассчитать Э проводника длиной l.

Допущение: пренебрегаем краевым эффектом.

Структурная схема преобразователь частоты

V1, V4

V2, V3

T/2 T

U1, f1 U2, f2

Um	. среднее	действующее	действ./средн.	амплитуда/действ.
	0.636	0.707	1.11	1.414
	1	1	1	1
	0.5	0.577	1.154	1.732
	0.303	0.5	1.563	2

Электромагнитная энергия

Теоретическая основа электромагнетизма : уравнения Максвела.

В интегральной форме закон полного тока	В дифференциальной форме Объясняют электромагнитную волну. Её возникновение и распространение
Закон электромагнитной индукции (закон Фарадея)

E(y) и B(x) повёрнуты на 90˚ и смещены по фазе на 90˚.

Непрерывность магнитного потока

В электромагнитной энергии носителем является само поле. Скорость распространения – скорость света. В средах, где μ и ε отличаются от единицы, скорость может меняться.

- длина волны [м], f- частота [1/сек].

Источники ЭМ излучения

При переходе электронов с одной орбиты на другую выделяется энергия (квант).

Колебательный контур – накопление ЭМ энергии.

Диполь тоже источник излучения

Космические лучи

Сверхдлинные волны (связь подводных лодок)

Видимый спектр частот

Мощность излучения p.

Земля является поглотителем ЭМ колебаний и излучатель должен быть вертикальным.

Транспортировка ЭМ энергии – излучением ЭМ волн.

Лазер – излучение строго постоянной длины волны. Луч малого рассеивания, не меняет форму. По волноводу хорошо распространяется на 3-4км.

Задача

1) На орбите Земли мощность излучения Солнца Pуд=1300Вт/м². Рассчитать давление света .

2) Рассчитать массу паруса, который позволил бы обеспечить движение на орбите Земли.

Солнце Fг - гравитационная

При условии когда, парус вращается со скоростью Земли, любая сила будет толкать парус от Солнца. Fc>Fг – начало движения.

; ;;

ЭМ излучение – это высокочастотное электрическое Em и магнитное поле Hm.

Защита от ЭМ излучения

Электрические схемы с диодами и транзисторами рождают высокий уровень ЭМ излучения из-за быстрого восстановления запирающих свойств.

при быстром изменении тока е возрастает

Меры: герметизация конструкций, окружение поглощающими экранами, удаление на безопасные расстояния.

Изменить поведение человека (2-5Вт/кг) может сотовый телефон (GSM – 3Вт/кг, Dect – 4.6Вт/кг).

Концентрированное лазерное излучение повышает температуру:

1гр кремния может накопить и выделить 40кВт.

Задача

Расчёт среднего значения КПД.

Рабочее время 24ч. Перерыв в сети 1ч.

η1=0.95, η2=0.9, ηab=0.6

23ч. -

1ч. -

Задача

Самолёт на солнечных батареях взлетает через 2ч. после рассвета. Летит 8ч. и поднимается на 25км. T светового дня 12ч. Размах крыльев 49м. Ширина –0.4м. .

Найти энергию солнечных батарей за время полёта.

T=8ч. τ=24ч.

Задача

Доза излучения, поглощаемого оболочкой космического аппарата . Сколько поглотится за год.,.