Реферат: Регулирование и стабилизация напряжения и тока источников внешнего электропитания
Название: Регулирование и стабилизация напряжения и тока источников внешнего электропитания Раздел: Рефераты по коммуникации и связи Тип: реферат |
“Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники” Кафедра защиты информации РЕФЕРАТ на тему: «РЕГУЛИРОВАНИЕ И СТАБИЛИЗАЦИЯ напряжения и тока источников внешнего электропитания » МИНСК, 2009 Простейшие регуляторы U и I – потенциометры и реостаты! Но регулирование с их помощью неэкономично и существенно снижает КПД источника. Поэтому в технике электропитания применяются специальные регуляторы с повышенным КПД. В качестве регулятора со ступенчатым изменением напряжения на стороне переменного тока могут служить трансформаторы со многими отводами во вторичной обмотке или несколькими вторичными обмотками. Рисунок 1 Существуют регуляторы на основе так называемых поворотных трансформаторов. Используются угольные регуляторы. Весьма перспективными является использование схем управляемых выпрямительных устройств, действие которых основано на использовании в вентильном звене управляемых вентилей: тиратронов, ртутные колбы (игнитроны), тиристоры. Достоинство: высокое значение КПД. Задача стабилизации U и I решается с помощью специальных устройств стабилизации, которые по принципу действия делятся на: - параметрические; - компенсационные. Параметрические – основаны на принципе действия элементов с нелинейной ВАХ (газотроны, полупроводниковые стабилитроны, барреторы). Газотроны – дроссели с насыщением магнитопровода. Компенсационные – представляют собой устройства авторегулирования с обратной связью (ОС) и могут работать в линейном режиме: - стабилизация с непрерывным регулированием, линейные и в импульсном режиме; - импульсная стабилизация. Весьма эффективными для регулирования U ИВЭП, как отмечалось, являются управляемые выпрямители. Управляемые выпрямители (УВ) Простейшим УВ является схема двухполупериодного управляемого выпрямителя. Рисунок 2 Среднее значение U на выходе определяется площадью под пульсациями U на входе и с изменением угла регулирования Угол регулирования определяется задержкой импульсов
Достоинства: - простота регулирования напряжения; - малая мощность управления (т.к. необходим малый - возможность отделения и дистанционной установки УУ от силовой части, что улучшает безопасность работы и удобство эксплуатации. Недостатки: - усложнение формы пульсации (расширение её спектра); - повышенный коэффициент пульсации; - значительное потребление реактивной мощности от ПИП, что снижает коэффициент мощности ( Выпрямительное устройство на тиристорах, несмотря на недостатки, широко применяется. Общие сведения о стабилизации I и U
- изменение U ПИП (дестабилизирующий фактор по входу); - изменение нагрузки, как следствие, изменение падения напряжения на внутреннем сопротивлении ИВЭП (дестабилизирующий фактор по выходу) - изменение окружающей среды (температура) и изменение номиналов у различных элементов (старение эл-тов) Т.е.
Различные ИВЭП классифицируются по относительной нестабильности на: 1. 2. 3. 4. Рассмотрим стабилизатор как промежуточное звено между выпрямителем и нагрузкой. Можно определить его характеристики по следующей схеме: Стабилизатор должен подавить быстрые флуктуации и медленные уходы. 1. Кст u – коэффициент стабилизации по напряжению.
Эквивалентная схема стабилизатора: Рисунок 3 2.
3.
4.
5.
Стабилизация может быть (по виду работы): - постоянный ток; - переменный ток.
Параметрические стабилизаторы постоянного и переменного тока В параметрических стабилизаторах повышение стабильности питающего U(I) достигается применением специально предназначенных для работы в таких условиях элементов с нелинейной ВАХ (газотроны, стабилитроны, дроссель, барреторы).
Для стабилитрона: схемы замещения выглядит следующим образом (рисунок 4) Рисунок 4 Полупроводниковые параметрические стабилизаторы. Рисунок 5
Эквивалентная схема: Анализируя ранее рассмотренные характеристики можно определить внутреннее сопротивление стабилизатора по приведенной эквивалентной схеме.
Далее можно получить:
Из формулы следует, что для повышения Возможности получения больших Стабилитроны обладают достаточным быстродействием и при НЧ пульсациях входного напряжения работают с такой же эффективностью, как и при медленном изменении входного напряжения в рассмотренной схеме.
Достоинства: - предельная простота; - минимум элементов; - низкая стоимость. Недостатки: - малые - невозможность уменьшить - сравнительно невысокая температурная нестабильность; - малая достижимая мощность. Но можно увеличить 1) в каскад соединяются несколько пар стабилитронов; 2) устанавливаются термокомпенсирующие элементы. Рисунок 6 Рисунок 7
На практике для стабилизации напряжения применяют компенсационные стабилизаторы. В случае, если надо стабилизировать ток, а не напряжение, может быть использован барретор. Рисунок 8 С ростом температуры растёт Rt и падает ток Iн (возвращается к своему значению). Технология направлена на повышение надёжности. Поскольку действие барретора основано на тепловом эффекте, то они могут применятся как на постоянном так и на переменном токе. Барретор находит применение для стабилизации накала в ламповых приборах. В принципе для стабилизации U~ могут быть использованы полупроводниковые приборы по следующей схеме. Рисунок 9 Данное устройство (рисунок 9) не может быть мощным. Сравнительно мощные устройства стабилизации сроятся с использованием электромагнитных нелинейных элементов в виде дросселей с насыщающей индуктивности L. Простой электромагнитный стабилизатор переменного напряжения. Рисунок 10
Недостатки: - большое потребление реактивного тока I; - малые значения коэффициента стабилизации; - наличие начального тока I в схеме, выводящего её на рабочий участок Этих недостатков лишены параметрические феррорезонансные стабилизаторы переменного напряжения. ЛИТЕРАТУРА
1. Иванов-Цыганов А.И. Электротехнические устройства радиосистем: Учебник. - Изд. 3-е, перераб. и доп.-Мн: Высшая школа, 200 2. Алексеев О.В., Китаев В.Е., Шихин А.Я. Электрические устройства/Под ред. А.Я.Шихина: Учебник. – М.: Энергоиздат, 200– 336 с. 3. Березин О.К., Костиков В.Г., Шахнов В.А. Источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры. – М.: Три Л, 2000. – 400 с. 4. Шустов М.А. Практическая схемотехника. Источники питания и стабилизаторы. Кн. 2. – М.: Альтекс а, 2002. –191 с. |