Вторичные источники питания.

1. Структурные схемы нерегулируемых выпрямителей.

Источником вторичного электропитания (ИВЭП) называется устройство, которое использует ЭЭ, получаемую от ИПЭП, и преобразовывает ее во вторичное электропитание РЭУ. Источники вторичного электропитания состоят из отдельных узлов, выполняющих одну или несколько функций, например выпрямление, стабилизацию, регулирование, усиление, инвертирование.

Структурные схемы ИВЭП. К простейшим ИВЭП относятся нерегулируемые выпрямители, выполняемые по структурной схеме, представленной на рис. В.1, а. Силовой трансформатор Т преобразует напряжение питающей сети переменного тока до требуемого значения; схема выпрямления В преобразует переменное напряжение в пульсирующее; фильтр Ф сглаживает пульсирующее напряжение до допустимого (требуемого) уровня. В нерегулируемых выпрямителях выходное напряжение зависит от колебаний питающего напряжения и от изменения тока нагрузки. Такие выпрямители широко используются в промышленной и бытовой радиоэлектронике.

Для обеспечения стабилизированного выходного напряжения схема нерегулируемого выпрямителя дополняется стабилизатором напряжения СН, который включается на входе или на выходе выпрямителя (рис. В.1, б), в качестве которого могут применяться непрерывные (НСН) или импульсные стабилизаторы напряжения (ИСН).

Рис. В.1. - Нерегулируемые выпрямители

2. Структурные схемы регулируемых выпрямителей.

Источником вторичного электропитания (ИВЭП) называется устройство, которое использует ЭЭ, получаемую от ИПЭП, и преобразовывает ее во вторичное электропитание РЭУ. Источники вторичного электропитания состоят из отдельных узлов, выполняющих одну или несколько функций, например выпрямление, стабилизацию, регулирование, усиление, инвертирование.

В регулируемых выпрямителях (рис. В.2) совмещаются функции выпрямления с регулированием или со стабилизацией выходного напряжения. Регулирование выходного напряжения (рис. В.2, а) осуществляется путем изменения угла открывания силовых тиристоров, а в режиме стабилизации выходного напряжения (рис. В.2, б) управляющие сигналы тиристоров формируются контуром автоматического регулирования с обратной связью.

Рис. В.2. - Регулируемые выпрямители

3. Структурные схемы ивэп с бестранформаторным входом.

Источником вторичного электропитания (ИВЭП) называется устройство, которое использует ЭЭ, получаемую от ИПЭП, и преобразовывает ее во вторичное электропитание РЭУ. Источники вторичного электропитания состоят из отдельных узлов, выполняющих одну или несколько функций, например выпрямление, стабилизацию, регулирование, усиление, инвертирование.

В настоящее время достаточно широко применяются ИВЭП с бестрансформаторным входом (рис. В.3), которые имеют уменьшенные массогабаритные показатели. В схеме на рис. В.3, б в отличие от рис. В.3, а функции ИСН и инвертора совмещены в регулируемом инверторе.

Рис. В.3. - Сетевые источники электропитания с бестрансформаторным входом

4. Структурные схемы ивэп, работающих от автономных источников постоянноготока.

Источником первичного электропитания (ИПЭП) называется устройство, которое преобразует различные виды энергии (механическую, химическую, тепловую, световую или энергию внутриатомного распада) в электрическую. К ним соответственно относятся: электромашинные генераторы, гальванические элементы, термоэлектрические генераторы, солнечные и атомные батареи.

Источником вторичного электропитания (ИВЭП) называется устройство, которое использует ЭЭ, получаемую от ИПЭП, и преобразовывает ее во вторичное электропитание РЭУ. Источники вторичного электропитания состоят из отдельных узлов, выполняющих одну или несколько функций, например выпрямление, стабилизацию, регулирование, усиление, инвертирование.

В современной технике широко используются ИПЭП постоянного тока, к которым относятся химические источники тока, термогенераторы, топливные элементы, солнечные и атомные батареи. Применение таких источников ЭЭ позволяет выполнять радиоаппаратуру переносной, устанавливать ее на подвижных автономных объектах, удаленных от промышленных электросетей.

Рис. В.4. - Источники вторичного электропитания, работающие от автономных источников постоянного тока

Основным функциональным узлом в ИВЭП постоянного тока является инвертор И (рис. В.4), преобразующий напряжение постоянного тока первичного источника в переменное напряжение прямоугольной или ступенчатой формы. На рис. В.4, а приведена структурная схема простейшего одноканального ИВЭП такого типа, предназначенного для питания нагрузки постоянным током. В нем переменное напряжение прямоугольной формы с выхода инвертора И преобразуется схемой выпрямления В и фильтром Ф в постоянное напряжение. Основным его недостатком является низкая стабильность выходного напряжения. Этого недостатка лишены стабилизирующие ИВЭП (рис. В.4, б).

5. Трансформаторы и их классификация.

Трансформатор – это статический электромагнитный аппарат, служащий для преобразования электрической энергии переменного тока одного напряжения в электрическую энергию переменного тока другого напряжения при неизменной частоте.

В системах электропитания РЭУ (сетевые приемники, телевизоры, блоки питания передатчиков и др.) используются трансформаторы малой мощности: однофазные – до 4 кВА и трехфазные - до 5 кВА.

6. Рассматриваемые трансформаторы питания классифицируют по следующим признакам:

7. * по числу фаз преобразуемого напряжения – однофазные и трехфазные;

8. * по числу обмоток – двухобмоточные и многообмоточные;

9. * по конфигурации магнитопровода – стержневые (собирают из пластин прямоугольной формы одинаковой толщины), броневые (из пластин Ш-образной формы и прямоугольных пластин, замыкающих Ш-образные пластины) и тороидальные (из штампованных колец, покрытых изолирующим лаком).

6. Принцип действия однофазного трансформатора.

Простейший однофазный трансформатор состоит из стального сердечника и двух обмоток – первичной и вторичной (рис.1.1). Для уменьшения потерь от вихревых токов, возникающих при перемагничивании, сердечники собирают из тонких (0,3-0,5 мм) пластин специальной трансформаторной стали (эта сталь характеризуется узкой петлей гистерезиса и большим электрическим сопротивлением). Пластины изолируют друга от друга путем покрытия их изолирующими лаками.

Если к первичной обмотке подвести переменное напряжение U₁ , то в ней появится некоторый ток i_o1, который в сердечнике создает переменный магнитный поток Ф_o . Этот поток (по закону электромагнитной индукции) наведен в обоих обмотках ЭДС е₁ и е₂ :

где W_{1 ,} W₂ - числа витков в первичной и вторичной обмотках соответственно.

Рис. 1.1. Однофазный трансформатор

Если приложенное напряжение U₁ = U _m1 sin ωt , то в идеальном трансформаторе (без потерь) его первичная обмотка будет представлять собой чистую индуктивность. Поэтому ток будет отставать по фазе от напряжения на /2 (рис. 1.2):

i _o1= I_o1m sin (ωt - /2) ,

а магнитный поток будет совпадать по фазе с создающим его током:

Ф_{o =} Ф_m sin(

Тогда ЭДС е₁ и е₂ будут равны:

е₁ = - W₁ω Ф_m sinωt = - E _m1 sinωt ;

е₂ = - W₂ω Ф_m sinωt = - E _m2 sinωt .

Рис. 1.2. Векторная диаграмма идеального трансформатора

Поскольку для идеального трансформатора (в соответствии со вторым законом Кирхгофа) u₁= -e₁ и u₂= е₂, то

Iu ₁/ u ₂I = e₁ / e₂ или U ₁ / U ₂ = E _m2 / E _m1 = W₂ / W₁ = n ₁₂ ,

где n ₁₂ – коэффициент трансформации.

Отсюда видно, что отношение действующих значений напряжений на вторичной и первичной обмотках трансформатора равно отношению чисел витков в этих обмотках.

Таким образом, электрическая энергия из первичной обмотки передается во вторичную с помощь переменного магнитного потока (при отсутствии гальванической связи между обмотками). Обмотка трансформатора с большим числом витков (с большим напряжением) называется обмоткой высшего напряжения, а обмотка с меньшим числом витков (с меньшим напряжением) - обмоткой низшего напряжения. В зависимости от способа включения обмоток с питающей сетью один и тот же трансформатор может работать как повышающий или понижающий трансформатор.