- 37) Области применения силовой электроники: агрегаты бесперебойного питания.
- Агрегаты бесперебойного питания
- 38) Области применения силовой электроники: вторичные источники электропитания.
- Источники вторичного электропитания (ИВЭП)
- 39) Параметрические стабилизаторы напряжения: схемы, принцип действия.
- Схема параметрического стабилизатора напряжений
- 40) Компенсационные стабилизаторы напряжения: схемы, принцип действия. Компенсационный стабилизатор напряжения
- Компенсационные стабилизаторы параллельного типа
36 Области применения силовой электроники электротехнология
 Скачать 144.39 Kb.
|
|
36) Области применения силовой электроники: электротехнология. Силовой электроникой называют область науки и техники, которая решает проблему создания силовых электронных приборов, а также проблемы получения значительной электрической энергии, управления мощными электрическими процессами и преобразования электрической энергии в достаточно большую энергию другого вида при использовании в качестве основного инструмента этих приборов. Наиболее распространенными типовыми устройствами силовой электроники являются: •бесконтактные переключающие устройства переменного и постоянного тока (прерыватели), предназначенные для включения или выключения нагрузки в цепи переменного или постоянного тока и, иногда, для регулирования мощности нагрузки; •выпрямители, преобразующие переменное напряжение в напряжение одной полярности (однонаправленное); •инверторы, преобразующие постоянное напряжение в переменное; •преобразователи частоты, преобразующие переменное напряжение одной частоты в переменное напряжение другой частоты; •преобразователи постоянного напряжения (конверторы), преобразующие постоянное напряжение одной величины в постоянное напряжение другой величины; •преобразователи числа фаз, преобразующие переменное напряжение с одним числом фаз в переменное напряжение с другим числом фаз (обычно однофазное напряжение преобразуется в трехфазное или трехфазное — в однофазное); •компенсаторы (корректоры коэффициента мощности), предназначенные для компенсации реактивной мощности в питающей сети переменного напряжения и для компенсации искажений формы тока и напряжения. Объекты, в которых устройства силовой электроники выполняют важные функции: •электропривод (регулирование скорости и момента вращения и др.); •установки для электролиза (цветная металлургия, химическая промышленность); •электрооборудование для передачи электроэнергии на большие расстояния на постоянном токе; •электрометаллургическое оборудование (электромагнитное перемешивание металла и др.); •электротермические установки (индукционный нагрев и др.); •электрооборудование для зарядки аккумуляторов; •компьютеры; •электрооборудование автомобилей и тракторов; •электрооборудование самолетов и космических аппаратов; •устройства радиосвязи; •оборудование для телевещания; •устройства для электроосвещения (питание люминесцентных ламп и др.); •медицинское электрооборудование (ультразвуковая терапия и хирургия и др.); •электроинструмент; •устройства бытовой электроники. Электротехнология - это область науки и техники, связанная с использованием электрической энергии в различных технологических процессах. В электротехнологических установках происходит превращение электрической энергии в другие виды с одновременным осуществлением технологических процессов. Электротехнологические установки и системы условно группируют по результирующему действию электрического и магнитного полей:
37) Области применения силовой электроники: агрегаты бесперебойного питания. Силовой электроникой называют область науки и техники, которая решает проблему создания силовых электронных приборов, а также проблемы получения значительной электрической энергии, управления мощными электрическими процессами и преобразования электрической энергии в достаточно большую энергию другого вида при использовании в качестве основного инструмента этих приборов. Наиболее распространенными типовыми устройствами силовой электроники являются: •бесконтактные переключающие устройства переменного и постоянного тока (прерыватели), предназначенные для включения или выключения нагрузки в цепи переменного или постоянного тока и, иногда, для регулирования мощности нагрузки; •выпрямители, преобразующие переменное напряжение в напряжение одной полярности (однонаправленное); •инверторы, преобразующие постоянное напряжение в переменное; •преобразователи частоты, преобразующие переменное напряжение одной частоты в переменное напряжение другой частоты; •преобразователи постоянного напряжения (конверторы), преобразующие постоянное напряжение одной величины в постоянное напряжение другой величины; •преобразователи числа фаз, преобразующие переменное напряжение с одним числом фаз в переменное напряжение с другим числом фаз (обычно однофазное напряжение преобразуется в трехфазное или трехфазное — в однофазное); •компенсаторы (корректоры коэффициента мощности), предназначенные для компенсации реактивной мощности в питающей сети переменного напряжения и для компенсации искажений формы тока и напряжения. Объекты, в которых устройства силовой электроники выполняют важные функции: •электропривод (регулирование скорости и момента вращения и др.); •установки для электролиза (цветная металлургия, химическая промышленность); •электрооборудование для передачи электроэнергии на большие расстояния на постоянном токе; •электрометаллургическое оборудование (электромагнитное перемешивание металла и др.); •электротермические установки (индукционный нагрев и др.); •электрооборудование для зарядки аккумуляторов; •компьютеры; •электрооборудование автомобилей и тракторов; •электрооборудование самолетов и космических аппаратов; •устройства радиосвязи; •оборудование для телевещания; •устройства для электроосвещения (питание люминесцентных ламп и др.); •медицинское электрооборудование (ультразвуковая терапия и хирургия и др.); •электроинструмент; •устройства бытовой электроники. Агрегаты бесперебойного питания - современные сложные электротехнические устройства для обеспечения гарантированного электропитания объектов любой категории надёжности. В отличие от систем бесперебойного питания не комплектуются аккумуляторными батареями, так как используются с внешней аккумуляторной батареей напряжением 220В, имеющейся у потребителя или поставляемой отдельно. Устройства вырабатывают регулируемую с помощью современных электронных схем стабилизированную электроэнергию, что устраняет колебания напряжения и частоты входного электропитания. Техническое решение основано на гальваническом разделении нагрузки от питающей сети, позволяющем свести воздействие помех до заданного уровня. При питании нагрузки от резервного входа через статический переключатель предусмотрена возможность введения трансформатора гальванической развязки между питающей сетью и резервным входом, а также наличие высокочастотного фильтра на выходе агрегата бесперебойного питания. В случае отказа линии электроснабжения, аккумуляторная батарея временно обеспечивает нагрузку электроэнергией до восстановления снабжения. 38) Области применения силовой электроники: вторичные источники электропитания. Силовой электроникой называют область науки и техники, которая решает проблему создания силовых электронных приборов, а также проблемы получения значительной электрической энергии, управления мощными электрическими процессами и преобразования электрической энергии в достаточно большую энергию другого вида при использовании в качестве основного инструмента этих приборов. Наиболее распространенными типовыми устройствами силовой электроники являются: •бесконтактные переключающие устройства переменного и постоянного тока (прерыватели), предназначенные для включения или выключения нагрузки в цепи переменного или постоянного тока и, иногда, для регулирования мощности нагрузки; •выпрямители, преобразующие переменное напряжение в напряжение одной полярности (однонаправленное); •инверторы, преобразующие постоянное напряжение в переменное; •преобразователи частоты, преобразующие переменное напряжение одной частоты в переменное напряжение другой частоты; •преобразователи постоянного напряжения (конверторы), преобразующие постоянное напряжение одной величины в постоянное напряжение другой величины; •преобразователи числа фаз, преобразующие переменное напряжение с одним числом фаз в переменное напряжение с другим числом фаз (обычно однофазное напряжение преобразуется в трехфазное или трехфазное — в однофазное); •компенсаторы (корректоры коэффициента мощности), предназначенные для компенсации реактивной мощности в питающей сети переменного напряжения и для компенсации искажений формы тока и напряжения. Объекты, в которых устройства силовой электроники выполняют важные функции: •электропривод (регулирование скорости и момента вращения и др.); •установки для электролиза (цветная металлургия, химическая промышленность); •электрооборудование для передачи электроэнергии на большие расстояния на постоянном токе; •электрометаллургическое оборудование (электромагнитное перемешивание металла и др.); •электротермические установки (индукционный нагрев и др.); •электрооборудование для зарядки аккумуляторов; •компьютеры; •электрооборудование автомобилей и тракторов; •электрооборудование самолетов и космических аппаратов; •устройства радиосвязи; •оборудование для телевещания; •устройства для электроосвещения (питание люминесцентных ламп и др.); •медицинское электрооборудование (ультразвуковая терапия и хирургия и др.); •электроинструмент; •устройства бытовой электроники. Источники вторичного электропитания (ИВЭП) предназначены для получения напряжения, необходимого для питания различных электронных устройств. Действующее значение напряжения сети переменного тока составляет 220 В. В то же время для работы электронных приборов необходимо постоянное напряжение, величина которого обычно не превышает нескольких вольт. Вторичные источники получают энергию от первичных источников: сети переменного тока, аккумуляторов и т.д. Структурная схема ИВЭП, получающего энергию от сети переменного тока:  Трансформатор Тр предназначен для изменения уровня переменного напряжения и гальванической развязки выпрямителя и питающей сети. Выпрямитель преобразует переменное напряжение синусоидальной формы в пульсирующее напряжение одной полярности. Сглаживающий фильтр уменьшает пульсации напряжения на выходе выпрямителя. Стабилизатор уменьшает колебания напряжения на нагрузке. 39) Параметрические стабилизаторы напряжения: схемы, принцип действия. Параметрические стабилизаторы напряжения изготавливаются, как правило, с применением транзисторов, стабисторов и стабилитронов. Параметрические стабилизаторы имеют простую конструкцию и высокую надежность, но имеют низкий КПД. Схема параметрического стабилизатора напряжений состоит из балластного резистора Rо (для ограничения тока через стабилитрон), и стабилитрона, подключенного параллельно нагрузке, выполняющий основную функцию стабилизации.  Iст - ток через стабилитрон; Iн - ток нагрузки; Uвых=Uст – стабилизированное напряжение на выходе; Rо – балансный резистор. Основным свойством стабилитрона, на базе которого функционирует параметрический стабилизатор напряжения, является то, что U на нем в рабочем диапазоне (от Iст min до Iст max) остается практически прежним. При этом изменения происходят от Uст min до Uст max, однако при этом принято подразумевать, что Uст min = Uст max = Uст. Коррекция тока нагрузки либо входного U не происходит (он сохраняет те же значения, что и на стабилитроне). Но при этом происходят изменения тока, проходящего через стабилитрон, а при изменении напряжения на входе выполняется корректировка тока, двигающегося по балластному резистору. В результате в балластном резисторе происходит гашение излишков напряжения на входе. Значение этого падения зависят от проходящего через него тока, который, в свою очередь, взаимосвязан с электротоком через стабилитрон. В силу этого любая коррекция электротока через стабилитрон напрямую отражается на величине падения U, отмечаемой в балластном резисторе. Для описания принципа данной схемы используется уравнение: Uвх=Uст+IRо, где с учетом I=Iст+Iн, получается, что Uвх=Uст+(Iн+Iст)Rо Для безукоризненного функционирования параметрического стабилизатора напряжения, которое определяется U на нагрузке в пределах от Uст min до Uст max, требуется следить за тем, чтобы через стабилитрон ток всегда оставался в границах от Iст min до Iст max. В частности, минимальные параметры тока через стабилитрон взаимосвязаны с минимальным U на входе и максимальной величиной электротока нагрузки. Сопротивление балластного резистора устанавливается следующим образом: Rо=(Uвх min-Uст min)/(Iн max+Iст min) Максимальные параметры тока через стабилитрон взаимосвязаны с максимальным напряжением на входе и минимальной величиной электротока нагрузки. ВАХ:  40) Компенсационные стабилизаторы напряжения: схемы, принцип действия. Компенсационный стабилизатор напряжения является устройством, в котором автоматически происходит регулирование выходной величины, то есть он поддерживает напряжение на нагрузке в заданных пределах при изменении входного напряжения и выходного тока. По сравнению с параметрическими компенсационные стабилизаторы отличаются большими выходными токами, меньшими выходными сопротивлениями, большими коэффициентами стабилизации. Компенсационные стабилизаторы бывают двух типов: параллельными и последовательными. Компенсационный стабилизатор напряжения последовательного типа:  Компенсационный стабилизатор напряжения параллельного типа:  Р – регулирующий элемент; И – источник опорного напряжения; ЭС – элемент сравнения; У – усилитель постоянного тока. Компенсационные стабилизаторы последовательного типа В стабилизаторах последовательного типа регулирующий элемент включён последовательно с источником входного напряжения Uо и нагрузкой Rн. Если по некоторым причинам напряжение на выходе U1 отклонилось от своего номинального значения, то разность опорного и выходного напряжений изменяется. Это напряжение усиливается и воздействует на регулирующий элемент. При этом сопротивление регулирующего элемента автоматически меняется и напряжение Uо распределится между Р и Rн таким образом, чтобы компенсировать произошедшие изменения напряжения на нагрузке. Регулирующий элемент в компенсационных стабилизаторах напряжения выполняется, как правило, на транзисторах.  В этой схеме транзистор VT1 выполняет функции регулирующего элемента, транзистор VT2 является одновременно сравнивающим и усилительным элементом, а стабилитрон VD1 используется в качестве источника опорного напряжения. Напряжение между базой и эмиттером транзистора VT2 равно разности напряжений Uоп и Uрег. Если по какой-либо причине напряжение на нагрузке возрастает, то увеличивается напряжение Uрег, которое приложено в прямом направлении к эмиттерному переходу транзистора VT2. Вследствие этого возрастут эмиттерный и коллекторный токи данного транзистора. Проходя по сопротивлению R1, коллекторный ток транзистора VT2 создаст на нем падение напряжения, которое по своей полярности является обратным для эмиттерного перехода транзистора VT1. Эмиттерный и коллекторные токи этого транзистора уменьшатся, что приведёт к восстановлению номинального напряжения на нагрузке. Точно так же можно проследить изменения токов при уменьшении напряжения на нагрузке. Ступенчатую регулировку выходного напряжения можно осуществить, используя опорное напряжение, снимаемое с цепочки последовательно включённых стабилитронов. Плавная регулировка обычно производится с помощью делителя напряжения R3, R4, R5, включённого в выходную цепь стабилизатора. Компенсационные стабилизаторы параллельного типа В схеме параллельного стабилизатора при отклонении напряжения на выходе от номинального выделяется сигнал рассогласования, равный разности опорного и выходного напряжений. Далее он усиливается и воздействуя на регулирующий элемент, включённый параллельно нагрузке. Ток регулирующего элемента Iр изменяется, на сопротивлении резистора R1 изменяется падение напряжения, а на напряжение на выходе U1 = Uо – IвхR1 = const остаётся стабильным.  Стабилизаторы параллельного типа имеют невысокий КПД и применяются сравнительно редко, в случае стабилизации повышенных напряжений и токов, а также при переменных нагрузках в отличие от стабилизаторов последовательного типа. Их недостатком является то, что при возможном резком увеличении тока нагрузки (например, при коротком замыкании на выходе) к регулирующему элементу будет прикладываться повышенное напряжение, величина которого может превысить допустимое значение. |