Меню

ЗПА с двумя выходными напряжениями

Специально для передвижной подстанции 160 кВ компанией ELCO выпускался оригинальный ЗПА на тиристорах, на выходе которого было два отдельных напряжения: одно для питания системы шин постоянного тока (60 В, 20 А), другое — для зарядки батареи (80 В, 24 А). Необходимость в двух выходных напряжениях обусловлена отсутствием места для большой стационарной батареи аккумуляторов.

В такой ситуации повышение энергоемкости батареи возможно за счет увеличения ее напряжения при последовательном соединении большего количества аккумуляторов. В данном случае батарея состоит из шести последовательно включенных 12-В необслуживаемых (типа автомобильных) аккумуляторов. Такая батарея, заряженная до напряжения около 80 В, способна снабжать энергией оперативные цепи с номинальным напряжением 60 В значительно дольше, чем батарея такой же емкости с меньшим количеством аккумуляторов и напряжением 60 В. Два выходных напряжения в этом устройстве обеспечиваются за счет применения оригинального нелинейного сопротивления, выполненного из большого количества последовательно включенных в прямом направлении диодов VD и шунтирующих их контакторов К (рис. 10).

Рис. 10. Блок-схема ЗПА с двумя выходными напряжениями

В этом устройстве тиристорный выпрямитель-регулятор поддерживает на заданном уровне лишь выходное напряжение на батарее. Стабилизация напряжения на шинах 60 В при изменении тока нагрузки в широких пределах осуществляется с помощью нелинейного сопротивления на диодах VD.

Тонкая стабилизация выходного напряжения на шинах осуществляется за счет нелинейности вольт-амперной характеристики диодов, а грубая — путем шунтирования отдельных диодов с помощью контакторов К по сигналу схемы измерения падения напряжения на диодах (рис. 11).

Рис. 11. Внешний вид ЗПА с двумя выходными напряжениями

Принцип действия ЗПА со звеном высокой частоты

В электроэнергетике широко применяются не только стационарные ЗПА шкафного типа, но и переносные. Они используются в основном в качестве резервных, например для поддержания заряда батареи при выходе из строя стационарного ЗПА или во время обслуживания отключенной от сети постоянного тока батареи, поскольку в этих случаях из-за больших массо-габаритных показателей стационарные ЗПА мало пригодны. В свое время различными компаниями предпринимались попытки выпуска малогабаритных переносимых ЗПА на токи 15–20 А и напряжение 230 В (рис. 12), но они оказались не очень удачными из-за веса, доходившего до 60–70 кг. Этот вес был обусловлен большими габаритами силового трансформатора и сглаживающего дросселя, работающих на частоте 50 Гц.

Рис. 12. Переносной ЗПА на ток 16 А и номинальное напряжение 230 В

Значительно уменьшить массо-габаритные показатели трансформатора и дросселей можно за счет перевода их на работу при повышенной частоте (десятки-сотни килогерц), тогда трансформатор той же мощности получается в десятки раз меньше. Именно этот технический прием и используется в современных переносных ЗПА (рис. 13).

Рис. 13. Структурная схема ЗПА с дополнительным звеном высокой частоты (конвертером)

Силовые конвертеры, преобразующие напряжение постоянного тока одного уровня в напряжение постоянного тока другого уровня, выполняют, как правило, на мощных полевых транзисторах или IGBT, работающих в ключевом режиме, то есть отпирающихся и запирающихся с частотой в десятки-сотни килогерц. Чаще всего применяются конвертеры, выполненные по схеме полумоста (рис. 14а) или полного моста (рис. 14б).

Рис. 14. Пояснение принципа работы конвертера по схеме:
а) полумоста;
б) полного моста

В схеме полумоста (рис. 14а) конденсаторы С1 и С2 заряжены до половины напряжения источника питания каждый (UC1,C2 = 0,5E). При отпирании транзистора 1 происходит разряд конденсатора С1 через первичную обмотку трансформатора Т. Этот импульс разрядного тока протекает через первичную обмотку трансформатора и создает напряжение во вторичной обмотке. При запирании транзистора 1 и отпирании транзистора 2 через ту же обмотку трансформатора протекает в противоположном направлении импульс тока разряда конденсатора С2.

Таким образом, через первичную обмотку трансформатора Т протекают импульсы тока противоположной полярности (т. е. переменный ток). Строго говоря, транзисторы формируют не один, а целую пачку импульсов различной ширины. Регулирование уровня выходного напряжения осуществляется изменением ширины импульсов управления транзисторами, т. е. изменением времени нахождения транзисторов в проводящем состоянии. Такой принцип управления называется широтно-импульсной модуляцией (рис. 15). Благодаря индуктивности трансформатора пачки импульсов тока противоположной полярности, формируемые транзисторами, становятся похожими по форме на обычную синусоиду. Наведенное во вторичной обмотке трансформатора переменное напряжение выпрямляется, фильтруется и поступает в нагрузку (батарею).

Рис. 15. Принцип широтно-импульсной модуляции

В схеме полного моста (рис. 14б) вместо двух конденсаторов используются два дополнительных транзистора. В этой схеме серия последовательных отпираний и запираний пар транзисторов 1 и 3, а затем 2 и 4 приводит к формированию пачек двуполярных импульсов тока в первичной обмотке трансформатора Т. В остальном эта схема аналогична рассмотренной выше.

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СИГНАЛИЗАЦИИ

Организация охранной сигнализации осуществляется, как правило, в несколько рубежей. Кстати, нумерация рубежей – первый, второй и т.д., зависит не от того что им оборудовано, а каким по счету он окажется на пути вероятного движения нарушителя.

Принято считать, что первый рубеж – это периметр объекта (окна, двери, некапитальные стены и пр.). Вторым называют датчики, контролирующие внутренние конструкции и помещения. Бывают еще третий, четвертый и так далее (но редко).

Но если по каким то причинам периметр не оборудован (типичная ситуация для упрощенного дачного варианта сигнализации), а установлен один или несколько датчиков движения, то именно они будут считаться первыми.

Принцип рубежности подразумевает возможность идентификации состояния каждого рубежа охраны, поэтому при составлении технического задания, в первую очередь указывается количество рубежей, а потом описывается каждый из них.

Типовое решение предусматривает оборудование техническими средствами:

Окон:

  • «на разбитие» – акустическими извещателями;
  • «на открывание» – магнито контактными.

Как вариант возможна установка поверхностного ИК датчика типа «штора». Зона его обнаружения в этом случае располагается параллельно оконному полотну.

Следует заметить, что все элементы блокировки устанавливаются внутри охраняемого помещения. исключение составляют наружные периметры объектов.

Двери основного и запасного входа (выхода) блокируются «на открывание», и «на пролом» (вибрационными извещателями) или «на проход» – поверхностными.

Некапитальные стены и перекрытия оборудуются вибрационными датчиками – это надежнее или «шторой».

Все это составляет один рубеж охраны (первый, если их несколько).

При построении двух рубежной системы охранной сигнализации во второй рубеж входят извещатели объемного обнаружения.

Не следует путать рубеж и шлейф сигнализации. В одном рубеже шлейфов может быть несколько.

Преобразователь импульсного напряжения: объяснение простыми словами с поясняющими картинками

Правило №4: выпрямленный сигнал подвергается широтно-импульсной модуляции на силовом ключе под управлением ШИМ контроллера.

Силовой ключ выполняется первичной обмоткой высокочастотного трансформатора. Для эффективной трансформации в/ч импульсов до 100 килогерц конструкцию магнитопровода делают из альсифера или ферритов.

На обмотку трансформатора от цепей управления через в/ч транзистор поступают импульсы сигналов в несколько десятков килогерц.

Прямоугольные импульсы тока подаются по времени, чередуются с паузами, обозначаются единицей (1) и нулем (0).

Продолжительность протекания импульса или его ширина в каждый момент низкочастотного синусоидального напряжения соответствует его амплитуде: чем она больше, тем шире ШИМ. И наоборот.

ШИМ контроллер отслеживает величину подключенной нагрузки на выходе импульсного блока питания. По ее значению он вырабатывает импульсы, кратковременно открывающие силовой транзистор.

Если подключенная к ИБП мощность начинает возрастать, то схема управления увеличивает длительность импульсов управления, а когда она снижается, то — уменьшает.

За счет работы этой конструкции производится стабилизация напряжения на выходе блока в строго определенном диапазоне.

Схемы сетевых фильтров импульсных и высокочастотных помех: 4 типа конструкций

Правило №2: у качественных ИБП в конструкции блока должен работать надежный фильтр в/ч сигналов.

Важно понимать, что импульсы высокой частоты играют двоякую роль:

  1. в/ч помехи могут приходить из бытовой сети в блок питания;
  2. импульсы высокочастотного тока генерируются встроенным преобразователем и выходят из него в домашнюю проводку.

Причины появления помех в бытовой сети:

  • апериодические составляющие переходных процессов, возникающие от коммутации мощных нагрузок;
  • работы близкорасположенных приборов с сильными электромагнитными полями, например, сварочных аппаратов, мощных тяговых электродвигателей, силовых трансформаторов;
  • последствия погашенных импульсов атмосферных разрядов и других факторов, включая наложение высокочастотных гармоник.

Помехи ухудшают работу радиоэлектронной аппаратуры, мобильных устройств и цифровых гаджетов. Их необходимо подавлять и блокировать внутри конструкции импульсного блока питания.

Основу фильтра составляет дроссель, выполненный двумя обмотками на одном сердечнике.

Дроссели могут быть выполнены разными габаритами, намотаны толстой или тонкой проволокой на больших или маленьких сердечниках.

Начинающему мастеру достаточно запомнить простое правило: лучше работает фильтр с дросселем большого магнитопровода, увеличенным числом витков и поперечным сечением проволоки. (Принцип: чем больше — тем и лучше.)

Дроссель обладает индуктивным сопротивлением, которое резко ограничивает высокочастотный сигнал, протекающий по проводу фазы или нуля. В то же время оно не оказывает особого влияния на ток бытовой сети.

Работу дросселя эффективно дополняют емкостные сопротивления.

Конденсаторы подобраны так, что закорачивают ослабленные дросселем в/ч сигналы помех, направляя их на потенциал земли.

Принцип работы фильтра в/ч помех от проникновения на блок питания входных сигналов показан на картинке ниже.

Между потенциалами земли с нулем и фазой устанавливают Y конденсаторы. Их конструктивная особенность — они при пробое не способны создать внутреннее короткое замыкание и подать 220 вольт на корпус прибора.

Между цепями фазы и нуля ставят конденсаторы, способные выдерживать 400 вольт, а лучше — 630. Они обычно имеют форму параллепипеда.

Однако следует хорошо представлять, что ИБП в преобразователе напряжения сами выправляют сигнал и помехи им практически не мешают. Поэтому такая система актуальна для обычных аналоговых блоков со стабилизацией выходного сигнала.

У импульсного блока питания важно предотвратить выход в/ч помех в бытовую сеть. Эту возможность реализует другое решение

Как видите, принцип тот же. Просто емкостные сопротивления всегда располагаются по пути движения помехи за дросселем.

Третья схема в/ч фильтра считается универсальной. Она объединила элементы первых двух. Y конденсаторы в ней просто работают с двух сторон каждого дросселя.

У самых дорогих и надежных устройств используется сложный фильтр с дополнительно подключенными дросселями и конденсаторами.

Сразу же показываю схему расположения фильтров на всех цепочках блока питания: входе и выходе.

Обратите внимание, что на кабель, выходящий из ИБП и подключаемый к электронному прибору, может быть дополнительно установлен ферритовый фильтр, состоящий из двух разъемных полуцилиндров или выполненный цельной конструкцией

Примером его использования является импульсный блок питания ноутбука. Это уже четвертый вариант применения фильтра.

Возможно, вам также будет интересно

Введение Повышающие преобразователи высокой мощности находят широкое применение в автомобильной, индустриальной и телекоммуникационных отраслях. При этом важно, чтобы преобразователи мощностью в 300 Вт и больше не требовали дополнительных средств для отвода тепла и принудительного обдува. Кроме того, во многих случаях существуют конструктивные ограничения по высоте таких преобразователей. Один из удачных методов решения этой задачи —

Финансовые и временные затраты на экранирование РЭА возрастают экспоненциально с увеличением размеров устройства и приближением момента сдачи изделия. При этом цена просчета, совершенного в начале проектирования, на этапе сдачи изделия может сравняться с его стоимостью. В качестве практического примера возьмем изделие, представляющее собой набор оборудования, установленного в морской контейнер. В целом к изделию предъявляются жесткие

На вопрос, применяет ли он SiC-диоды Шоттки, разработчик аппаратуры из Чебоксар ответил неожиданно мрачно: «Горят, как спички. Использую импортные кремниевые UFRED HFA08TB120». В полемику никто не вступал, так как никто не сомневается, что широкозонные полупроводники будут доминировать и почти вытеснят кремний к 2025–2030 гг., как это произошло с германием. Но есть варианты и на переходный период, один из них предложен в данной статье.

ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ПОЖАРНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ

Задачей автоматической пожарной сигнализации (АПС) является ранее обнаружение пожара. Как уже говорилось, в зависимости от предполагаемого приоритетного фактора, сопутствующего возгоранию, используются соответствующие извещатели.

Чаще всего применяются датчики двух типов:

  • дымовые;
  • тепловые.

Их количество и места установки определяются сводом правил СП 5.13130.2009. Этот же документ оговаривает и другие требования к монтажу АПС и ее взаимодействию с другими системами, например, контроля доступа (СКУД).

В обязательном порядке совместно с пожарной сигнализацией устанавливается система оповещения.

Следует заметить, что порядок построения пожарной сигнализации жестко регламентирован, в первую очередь, указанным несколько выше документом, поэтому вариантов здесь немного и различаются они, главным образом типом используемого оборудования:

  • беспроводное;
  • адресное;
  • проводное.

  *  *  *

2014 — 2021 г.г. Все права защищены.

Материалы сайта имеют ознакомительный характер и не могут использоваться в качестве руководящих и официальных документов

Импульсные блоки питания: как работает структурная схема и взаимодействуют ее части — краткое пояснение

Правило №1 всех ИБП: чем выше рабочая частота, тем лучше. Преобразование электроэнергии выполняется не на промышленных 50 герц, а на более высоких сигналах в пределах 1÷100кГц.

За счет этого снижаются потери и общий вес всех элементов, но усложняется технология. Принципы работы импульсного блока питания помогает понять его структурная схема.

Показываю ее составные части прямоугольниками, связи стрелками, а форму выходного сигнала из каждого блока — мнемонической фигурой преобразованного напряжения (темно синий цвет сверху).

Сетевой фильтр пропускает через себя промышленную синусоиду. Одновременно он отделяет из нее все посторонние помехи.

Очищенная от помех синусоида поступает на выпрямитель со сглаживающим фильтром. Он превращает полученную гармонику в сигнал напряжения строго постоянной формы действующей величины.

Следующим этапом начинается работа инвертора. Он из постоянного стабилизированного сигнала формирует высокочастотные колебания уже не синусоидальной, а практически строго прямоугольной формы.

Преобразованная в подобный вид электрическая энергия поступает на силовой высокочастотный трансформатор, который, как и обычный аналоговый, видоизменяет ее на пониженное напряжение с увеличенным током.

После силового трансформатора наступает очередь работы выходного выпрямителя.

Заключительным звеном работает сглаживающий выходной фильтр. После него на блок управления бытового прибора поступает стабилизированное напряжение постоянной величины.

Качество работы импульсного блока поддерживается за счет создания в рабочем состоянии обратной связи, реализованной в блоке управления инвертора. Она компенсирует все посадки и броски напряжения, вызываемые колебаниями входной величины или коммутациями нагрузок.

Пример монтажа деталей показан на фотографии платы импульсного блока питания ниже.

Сетевой выпрямитель имеет в своем составе предохранитель на основе плавкой вставки, диодный мост, электромеханический фильтр, набор дросселей, конденсаторы развязки со статикой.

Накопительная емкость сглаживает пульсации.

Генератор инвертора на основе силового ключевого транзистора в комплекте с импульсным трансформатором выдает напряжение на выходной выпрямитель с диодами, конденсаторами и дросселями.

Оптопара в узле обратной связи обеспечивает оптическую развязку электрических сигналов.

Разберем все эти части подробнее.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Ремонт авто
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock
detector