Чивенков А.И. Преобразователи параметров электрической энергии - файл n1.doc

Чивенков А.И. Преобразователи параметров электрической энергии
скачать (1485.1 kb.)
Доступные файлы (17):
n1.doc431kb.01.03.2001 23:25скачать
n2.doc1324kb.18.11.2000 16:32скачать
n3.doc1545kb.01.03.2001 23:46скачать
n4.doc752kb.24.01.2001 16:34скачать
n5.doc836kb.04.08.2000 13:29скачать
n6.doc522kb.24.01.2001 16:36скачать
n7.doc579kb.24.01.2001 16:42скачать
n8.doc351kb.02.03.2001 00:17скачать
n9.doc30kb.24.05.2000 22:33скачать
9_1.doc109kb.04.08.2000 13:34скачать
9_2.doc29kb.24.05.2000 22:35скачать
9_3.doc36kb.11.01.2001 16:43скачать
9_4.doc558kb.04.08.2000 13:39скачать
9_5.doc579kb.04.08.2000 13:39скачать
9_6.doc158kb.18.11.2000 15:12скачать
9_7.doc485kb.18.11.2000 16:26скачать
9_8.doc495kb.11.01.2001 17:32скачать

n1.doc



НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ


ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ


г. Н.Новгород 2000 г.

Составитель: Чивенков А.И.
УДК 621 738


Учебное пособие “Преобразователи параметров электрической энергии" /НГТУ, Сост.: Чивенков А.И. Н.Новгород, 2000

Учебное пособие содержит материалы, описывающие основные способы преобразования и физические принципы работы преобразователей параметров электрической энергии, а также возможные их схемотехнические решения.

Научный редактор И.М.Туманов

Редактор И.И.Морозова
Под. К печ._______. Формат 60х841/16. Бумага газетная. Печать офсетная. Печ.л. ___. Уч.-изд.л. 2,3. Тираж ___ экз. Заказ___.

____________________________________________

Нижегородский технический университет.

Типография НГТУ. 603600, Н.Новгород, ул. Минина, 24.

Нижегородский государственный

технический университет, 2000
СОДЕРЖАНИЕ
1 Качество электрической энергии 6

1.1 Номенклатура показателей качества электрической энергии 7

1.2 Требования к качеству электроэнергии 8

1.3 Контроль качества электрической энергии 13

1.4 Способы вычисления показателей качества электроэнергии 14

2 Влияние ПКЭ на работу электроприемников 19

3 Методика определения допустимости колебаний напряжения для осветительных установок 19

4 Источники вторичного электропитания 20

5 Классификация стабилизаторов и их основные параметры 24

6 Формирование и стабилизация выходного напряжения инверторов 40

6.1 Методы формирования выходного напряжения инверторов 40

6.1.1 Требования к выходному напряжению и критерии его качеств 40

6.1.2 Классификация методов формирования выходного напряжения 43

6.1.3 Одноуровневые формы выходного напряжения 48

6.1.4 Многоуровневые формы выходного напряжения 56

6.2 Методы изменения формы выходного напряжения для стабилизации его значения 62

6.2.1 Классификация методов изменения формы выходного напряжения 62

6.2.2 Метод изменения глубины модуляции 64

6.2.3 Метод дополнительной многократной ШИМ 68

6.2.4 Метод геометрического суммирования напряжений 75

6.3 Фильтры для формирования синусоидального напряжения 77

6.3.1 ТРАНЗИСТОРНЫЕ ИНВЕРТОРЫ С ВНЕШНИМ УПРАВЛЕНИЕМ Виды фильтров и их фильтрующие способности 77

6.3.2 Энергетические и массогабаритные показатели фильтров 85

7 Функциональные элементы преобразователей 93


7.1 Основные схемы выпрямления и их расчётные соотношения 93

7.2 Расчет выпрямителей, работающих на нагрузку с емкостной реакцией 111

7.3 Преобразователи постоянного напряжения в переменное 116

7.3.1 Транзисторные инверторы с самовозбуждением 116

7.3.2 Высокочастотные транзисторные однотактные преобразователи 124

7.3.3 Транзисторные инверторы с внешним управленим 132

7.3.4 Трехфазные инверторы, состоящие из трех однофазных 133

7.3.5 Мостовой трехфазный инвертор 135

8 Ключевые непосредственные стабилизаторы 140

8.1 Формы и параметры напряжений, образующихся при работе ключа 140

8.2 Сглаживающий фильтр 148

9 Основные функциональные узлы системы управления стабилизаторов 154

В настоящее время источники электропитания принято разделять на первичные и вторичные. К первичным относят однофазные и трехфазные электросети переменного тока промышленной частоты 50 Гц с напряжением 127 В, 220 В, 380 В, электросети повышенной частоты 400 Гц (стационарные или на подвижных объектах), сети постоянного тока с напряжением 27 В, 110В, химические источники постоянного тока, солнечные батареи и т.п. Для правильной оценки параметров вторичного источника питания необходимо знать требования, накладываемые на качество электроэнергии первичных источников питания, нагрузки и данные непосредственно ВИП.

Данные о первичной сети переменного тока:

Номинальное напряжение, частота, число фаз;

Пределы изменения напряжения и частоты на входе ВИП;

Асимметрия напряжения в многофазных питающих сетях;

Искажение формы кривой питающего напряжения.

Данные с первичной сети постоянного тока (химических источников тока):

  1. Начальное напряжение ХИТ;

  2. Конечное напряжение ХИТ;

  3. Емкость;

  4. Мощность;

  5. Номинальный ток разряда;

  6. Внутреннее сопротивление.

Данные источников вторичного электропитания:

  1. Номинальное значение выходного напряжения;

  2. Пределы плавной или дискретной регулировки выходного напряжения;

  3. Максимальное и минимальные значения среднего тока нагрузки;

  4. Характер изменения тока нагрузки (медленное, импульсное, по определенному закону);

  5. Допустимые изменения выходного напряжения при заданном изменении входного;

  6. Внутреннее статическое сопротивление источника питания;

  7. Динамическое внутреннее сопротивление;

  8. Климатические и механические воздействия;

  9. Надежность, необходимость резервирования;

  10. Точность установки выходного напряжения;

  11. Способы охлаждения (естественное, принудительное);

  12. Заземление;

  13. Защита от режимов короткого замыкания в нагрузке;

  14. Защиты от повышения входного и выходного напряжений;

  15. Сигнализация неисправностей ВИП;

  16. Время готовности к работе с момента включения;

  17. Способ контроля выходного напряжения

  18. Коэффициент полезного действия;

  19. Габариты, вес, дизайн.

Дополнительно необходимо иметь данные:

1. Для ВИП постоянного тока:

2. Для ВИП переменного тока:



1 КАЧЕСТВО ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ



Как и всякий продукт, электроэнергия обладает свойством качества. Для количественной оценки этого свойства имеется целый ряд показателей (показатели качества электроэнергии – ПКЭ), которые нормируются ГОСТ 13109 – 87. В общем случае ПКЭ объективно оценивают различные стороны процесса производства – передачи – распределения – потребления электроэнергии.

Заметим сразу. Поскольку этот процесс весьма сложен и многогранен, то ПКЭ его оценивают в известном смысле односторонне и часто статично. Поэтому в конкретных условиях для оценки, например, влияния электроприемников на ПКЭ (и наоборот) вводят дополнительные, в том числе и не предусмотренные ГОСТом, показатели, параметры, комплексные величины, регрессии и т.д. Почему так происходит? Все дело в том, что электроприемники по-разному реагируют на

изменение ПКЭ. Могут изменяться как производительность, потребляемая мощность, так и возникать режимы, когда работа электроприемника может стать вообще невозможной. С другой стороны одни электроприемники могут быть причиной ухудшения ПКЭ и нарушения нормальной работы других потребителей при этом сами они функционируют нормально.

Из изложенного следует, что нормировать ПКЭ необходимо, что и сделано в ГОСТе 13109-87, но следует отдавать себе отчет в том, что нахождение ПКЭ в допустимых пределах еще не означает хорошей электромагнитной обстановки (на практике нередки случаи, когда параметры качества находятся в пределах нормы, а работа отдельных потребителей затруднена). И еще. Парк электроприемников постоянно обновляется, появляются новые потребители, для которых пока нет норм на ПКЭ, внедряются импортные устройства, для которых отечественный стандарт не является нормативом.

Все это в целом говорит о сложности проблемы нормирования ПКЭ и необходимости постоянных исследований.

Рассмотрим более подробно ГОСТ 13109 – 67. Стандарт устанавливает требования к качеству электрической энергии в электрических сетях общего назначения переменного трехфазного и однофазного тока частотой 50 Гц в точках, к кото­рым присоединяются потребители электрической энергии.

Стандарт не устанавливает требования к качеству электричес­кой энергии в электрических сетях: специального назначения (на­пример, контактных тяговых, связи); передвижных установок (например, поездов, самолетов, судов); автономных систем электро­снабжения; временного назначения; присоединенных к передвижным источникам питания.
1.1 НОМЕНКЛАТУРА ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
Показатели качества электрической энергии (ПКЭ) под­разделяют на две группы: основные ПКЭ и дополнительные ПКЭ. Основные ПКЭ определяют свойства электрической энергии, характеризующие ее качество. Дополнительные ПКЭ представляют собой формы записи основных ПКЭ, используемые в других нормативно - технических документах.

К основным ПКЭ относят: отклонение напряжения U, размах изменения напряжения Ut, дозу колебаний напряжения ?, коэффициент несинусоидальности кривой напряжения КНСU, коэффициент n -ой гармонической составляющей КU(n), коэффициент обратной последовательности напряжения К2U, коэффициент нулевой последовательности напряжений К0U, отклонение час­тоты f, длительность провала напряжения tП, импульсное напряжение UИМП.

К дополнительным ПКЭ относят: коэффициент амплитуд­ной модуляции КМОД, коэффициент небаланса междуфазных на­пряжений КНЕБ, коэффициент небаланса фазных напряжений КНЕБ.Ф.

Для определения допустимых значений некоторых из ос­новных ПКЭ используют следующие вспомогательные параметры: частоту изменений напряжения F, интервал между изменениями напряжения t i,i+1, глубину провала напряжения UП, интенсив­ность провалов напряжения m*, длительность импульса по уров­ню 0,5 его амплитуды tИМП 0,5.
1.2 ТРЕБОВАНИЯ К КАЧЕСТВУ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
Значения ПКЭ в нормальном режиме работы электрической сети должны не выходить за пределы максимальных значе­ний, указанных в табл. 1, при этом в течение не менее 95% времени каждых суток значения ПКЭ должны не выходить за пределы нормальных значений, указанных в табл.1.

Значения ПКЭ в после аварийном режиме работы электри­ческой сети должны не выходить за пределы максимальных значений, указанных в табл.1.1

При аварийных нарушениях электроснабжения допускается кратковременный выход значений ПКЭ за установленные пределы, в том числе снижение напряжения вплоть до нулевого уровня, отклонение частоты до ±5 Гц, с последующим их восстановлением до значений ПКЭ, установленных для после аварийного режима.

К таблице:

* При определении отклонения напряжения провалы напряжения и импуль­сы напряжения не учитывают.

** В переходном режиме допустимы кратковременные выходы отклонения напряжения за установленные пределы,

*** Нормальные и максимальные допустимые значения отклонения напря­жения в точках электрических сети напряжением 35 кВ и выше, а также нор­мальные допустимые значения отклонения в сети 6—20 кВ определяются по методике, приведенной в правилах по контролю и анализу качества электриче­ской энергии и регулированию напряжения в электрических сетях общего на­значения Главгосэнергонадзора.

Таблица 1.1


Наименование показателя

Допустимое значение

норм.

макс.


1

2

3

Отклонение напряжения в электрич. сети напряжением:

до 1 кВ

6—20 кВ***

35 кВ и выше***


±5

-

-


±10**

±10**

-

Размах изменения напряжения, %, не более:

на входах осветительных установок с лампами накаливания в помещениях, где требуется значительное зрительное напря­жение, и в точках электрических сетей, к которым присоединяют потребителей с та­кими установками

на входах осветительных установок с лампами накаливания в остальных помещениях, в том числе в жилых зданиях и в точках электрических сетей, к которым присоединяют потребителей с такими установками

на входах осветительных установок с люминесцентными лампами и других при­емников электрической энергии и в точках электрических сетей, к которым присоеди­няют потребителей с такими

установками и приемниками

-


В соответст.

с кривой 1

рис. 1.1
В соответст.

с кривой 2

рис. 1.1

В соответст.

с кривой 1

рис. 1.1


1

2

3

Доза колебаний напряжения ,%, не более, в электрической сети, к которой присоединяют осветительные установки:

с лампами накаливания в помещениях, где требуется значительное зрительное на­пряжение

с лампами накаливания в остальных помещениях

с люминесцентными лампами

-


0,018
0,034

0.079

Коэффициент несинусоидальности, %, не более, в электрической сети напряжением:

до 1 кВ

6—20 кВ

35 кВ

110 кВ и выше



5

4

3

2



10

8

6

4

Коэффициент гармонической составляющей напряжения нечетного (четного) по рядка, %, не более, в электрической сети напряжением:

до 1 кВ

6—20 кВ

35 кВ

110 кВ и выше




6(3)

5 (2,5)

4(2)

2(1)

Коэф. обратной послед. напряжений, %, не более

Коэф. нулевой послед. напряжений, %, не более

2

2

4

4

Отклонение частоты, 1 Гц

±0,2

±0,4

Длительность провала напряжения, с, не более

-

-

Импульсное напряжение, В, кВ, не более

-

-


ВАЖНО! На входах приемников электрической энергии, являющих­ся источниками электромагнитных помех, допускаются значения ПКЭ в более широких диапазонах, чем установленные в данном стандарте, если это не приводит к нарушению норм стандарта у других приемников электрической энергия.
F
– частота изменений напряжения; tд – интервал времени между размахами

Рисунок 1.1





Р
исунок 1.2




Рисунок 1.3 Рисунок 1.4






Рисунок 1.5
1.3 КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
Контроль качества электрической энергии в точках электрических сетей и на входе приемников электрической энергии следует осуществлять энергоснабжающей организации и потребителю, каждому в своих подведомственных сетях.

По отдельным ПКЭ допускается устанавливать различную периодичность и длительность измерения. Длительность измерения ПКЭ должна быть не менее суток (рекомендуемые длительности и периодичности измерения устанавливают в правилах по контролю и анализу качества электрической энергии и регулированию напряжения в электрических сетях общего назначения Главгосэнергонадзора).

При присоединении нового потребителя (кроме коммунально-бытового) контроль ПКЭ в точке его присоединения проводят до и после его подключения в обязательном порядке.

Оценку соответствия ПКЭ допустимым значениям, установ­ленным в данном стандарте, проводят по результатам измерений за каждые сутки отдельно.

Абсолютные погрешности измерения ПКЭ должны не пре­вышать:

0,5% - для отклонений напряжения и коэффициента несинусоидальности;

0,1% - для размаха изменения напряжения;

0,0052 - для дозы колебаний напряжения;

0,2% - для коэффициентов гармонической составляющей, обратной и нулевой

последовательностей напряжения;

0,02 Гц - для отклонений частоты

1.4 СПОСОБЫ ВЫЧИСЛЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
Основные ПКЭ

1.4.1 Отклонение напряжения (U) в процентах вычисляют по формуле

U = 100 * ( UUНОМ ) / UНОМ (1.1)

где U - действительное значение напряжения, В, кВ; UНОМ - номинальное значение

напряжения, В, кВ.


В электрических сетях однофазного тока действительное значение напряже­нии U определяют как действующее значение напряжения основной частоты U(1) , без учета гармонических составляющих напряжения, а в электрических сетях трехфазного тока - как действующее значение напряжения прямой последовательности основной частоты (U1(1)), вычисляемое по формуле (1.2)



(1.2)


где U i(1) – действующие значения междуфазных напряжений основной частоты, В, кВ.

При определении данного ПКЭ допускается:

1) определять действующее значение напряжения прямой последовательности основной частоты (U1(1)) по приближенной формуле (относительная погрешностьне превышает 0.1% при коэффициенте обратной последовательности напряжений не превышающем 6%)

U1(1) = ( UBA(1) + UCB(1) + UAC(1) ) / 3 (1.3)

2) применять в электрических сетях однофазного и трехфазного тока при коэффициенте несинусоидальности кривой, не превышающем 5%, вместо действующих значений напряжений основной частоты, действующие значения напряжения.

1.4.2 Размах изменения напряжения (?U t) в процентах (в соответствии с рис.1. 2) вычисляют по формуле

?U t = 100 * │U iU i+1│/ (UНОМ) (1.4)

где U i, U i+1 - значения следующих друг за другом экстремумов (или экстремума и

горизонтального участка) огибающей амплитудных значений напряжения, В, кВ

(в соответствии с рис. 1.2).

Примечание.

К размахам изменения напряжения, нормируемым настоящим стандартом, относят одиночные изменения напряжения любой формы с частотой повторения более двух раз в минуту (1/60 Гц) и размахи с частотой повторения от двух раз в минуту до одного в час, имеющие среднюю скорость изменения напряжения более 0,1 %/с для ламп накаливания и 0,2 %/с для остальных электроприемников.

1.4.3 Дозу колебаний напряжения (?) в процентах в квадрате вычисляют по формуле




(1.5)
где g f – коэффициент приведения действительных размахов изменений напряжения к эквивалентным, определяемый в соответствии с табл.1. 2; ? - интервал времени усреднения, равный 10 мин; S(f, t) - частотный спектр процесса изменения напряжения в момент времени t.

При периодических или близких к периодическим изменениям напряжения допускается вычислять дозу колебаний напряжения (?) по формуле




(1.6)
где ?U f - действующие значения составляющих разложения в ряд Фурье изменений напряжения с размахом ?U t.
Таблица 1.2

Частота изменений напряжения, 1 /мин

Коэффициент gf

Частота изменений напряжения. 1/мин

Коэффициент gf

1

2

3

4

0.0167

0,0967

50

0.341

0,76

0,0967

60

0.363

0,8

0,1

70

0.377

0,9

0,104

80

0.387

1.0

0,107

90

0,397

2,0

0,132

100

0,408

3.0

0.153

200

0,460


1

2

3

4

4.0

0,161

300

0,492

5.0

0,171

400

0.573

6,0

0.181

500

0,592

7.0

0.193

600

0,659

8,0

0,207

700

0.744

9.0

0.215

800

0,829

10

0,223

900

0,935

20

0.264

1000

0,983

30

0.299

1052

1.000

40

0.322

1800

0.644


1.4.4 Действующее значение напряжения обратной последовательности основной частоты (U2(1)) вычисляют по формуле


(1.7)

где U i(1) - действующие значения междуфазных напряжений основной частоты, В. кВ.

1.4.5 Коэффициент нулевой последовательности напряжений К 0U трехфазной четырехпроводной системы в процентах вычисляют по формуле

К 0U = 100 * U 0(1) / U ном. (1.8)

где U0(1) - действующее значение нулевой последовательности основной часто­ты В. кВ; Uном.ф - номинальное значение фазного напряжения В, кВ.

Действующее значение напряжения нулевой последовательности (U0(1)) вычисляют по формуле



(1.9)

где U ii(1) - действующие значения междуфазных напряже­ния основной частоты, В, U i(1) - действующие значения фазных напряжении основной частоты, В, кВ.

где U1(1) - действующее значение напряжения прямой последовательности основной частоты. В, кВ.

1.4.6 Отклонение частоты (?f) в герцах вычисляют по формуле

?f = f - fНОМ (1.10)

где f - значение частоты, Гц; fном - номинальное значение частоты, Гц.

1.4.7 Длительность провала напряжения (?tп) в секундах (рис. 3) вычисляют по формуле

?t П = tк - tн (1.11)

где tк, tн - начальный и конечный моменты провала напряжения, с.

1.4.8 Импульсное напряжение в относительных единицах (?U*имп) в соответствии с рис. 4 вычисляют по формуле

?U*ИМП = ?U ИМП / (UНОМ) (1.12)

где U ИМП - значение импульсного напряжения, В, кВ.

Дополнительные ПКЭ

1.4.9 Коэффициент амплитудной модуляции (К мод) в процентах в соответ­ствии с рис. 5 вычисляют по формуле

К мод = (UНБ.аUНМ.а ) / (UНОМ) (1.13)

где UНБ, UНМ - наибольшая и наименьшая амплитуды модулирован­ного напряжения, В, кВ. При периодической, модуляции напряжения соотношение между размахом изменения напряжения (?Ut) и коэффициентом амплитудной модуляции опре­деляют по формуле

?Ut = 2 Kмод (1.14)

1.4.10 Коэффициент небаланса междуфазных напряжений (Kнеб) в процентах вычисляют по формуле

Kнеб = 100 (UНБ - UНМ) / Uном (1.15)

где UНБ, UНМ - наибольшее н наименьшее действующие значения из трех междуфазных напряжений, В, кВ.

При коэффициенте несинусоидальности напряжения, не превышающем 5 %-ное соотношение между коэффициентом обратной последовательности (К2U) и коэф­фициентом небаланса междуфазных напряжений Kнеб, определяют по прибли­женной формуле (относительная погрешность вычисления К2U по формуле (1.16) не превышает ±8%)

К2U = 0,62 * Kнеб (1.16)

1.4.11 Коэффициент небаланса фазных напряжении (Кнеб.ф) в процентах вычисляют по формуле

Кнеб.ф = 100 * (UНБ.ф - UНМ.ф) / Uном (1.17)

UНБ.ф, UНМ.ф - наибольшее и наименьшее действующие значения из трех фазных напряжений, В, кВ;Uном.ф - номинальное значение фазного напряжения, В, кВ.

При коэффициенте несинусоидальности напряжения, не превышающем 5%-ное соотношение между коэффициентом нулевой последовательности напряжений (К 0U) и коэффициентом небаланса фазных напряжений Kнеб.ф, определяют по приближенной формуле (относительная погрешность вычисления К 0U по форму­ле (1.18) не превышает ±8%)

К 0U = 0,62 * Kнеб.ф (1.18)

Вспомогательные параметры электрической энергии

1.4.12. Частоту изменений напряжения (F), с-1, мин-1, ч-1, вычисляют по формуле

F = m / T, (1.19)

где m - число изменений напряжения за время T; T - интервал времени измерения, с, мин, ч.

1.4.13 Интервал времени между изменениями напряжения (?ti,i+1) в соответ­ствии с черт. 1.2, с, мин, ч, вычисляют по формуле

?t i,i+1 = t i+1 - ti (1.20)

где t i+1, t i - начальные моменты следующих друг за другом изменений напряжения, с. мин, ч, в соответствии с рис. 1.2.

Если интервал времени между окончанием одного изменения и началом следующего, происходящего в том же направлении, менее 30 мс, то эти измене­ния рассматривают как одно в соответствии с рис. 1.2.

1.4.14 Глубину провала напряжения (?UП) в процентах в соответствии с рис. 3 вычисляют по формуле

?UП = 100 (UНОМUMIN) / UНОМ (1.21)

где UMIN - минимальное действующее значение напряжения в течение про­вала напряжения, В, кВ.

1.4.15 Интенсивность провалов напряжения (m*) в процентах вычисляют по формуле

m* = 100 * m(?UП, ?tП) / M (1.22)
где m(?UП, ?tП) - число провалов глубины ?UП и длительности ?tП за рассматриваемый интервал времени T; M - суммарное число провалов напряжения за рассматривае­мый интервал времени Т.

1.4.16 Длительность импульса напряжения по уровню 0,5 его амплитуды (?tимп.0,5) в микросекундах, миллисекундах в соответствии с рис.1. 5 вычисля­ют по формуле

?tимп.0,5 = tК tН (1.23)

где tк, tН - моменты времени, соответствующие пересечению кривой им­пульса напряжения горизонтальной линией, проведенной на половине амплитуды импульса, ?с, mс.
2 ВЛИЯНИЕ ПКЭ НА РАБОТУ ЭЛЕКТРОПРИЕМНИКОВ
Работа электроприемников (ЭП) в условиях, когда ПКЭ отличаются от нормируемых, сопровождается изменением их параметров режима и, в общем случае,

технико-экономических показателей как ЭП, так и всей технологической цепи,

в которую данный ЭП входит. Возможны случаи невозможности нормального функционирования или даже повреждения. Влияние ПКЭ на ЭП в первую очередь

зависит от типа ЭП, а также наличия систем автоматического управления и средств

нормализации ПКЭ, схемы подключения, мощности источника питания и ряда других

факторов
3 МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДОПУСТИМОСТИ КОЛЕБАНИЙ НАПРЯЖЕНИЯ
ДЛЯ ОСВЕТИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК

Условием допустимости совокупности размахов изменения напряжения, каждый

из которых не превышает значений, определяемых в соответствии с рис. 1,

является

tД i ? Т
где tД i - минимальный допустимый интервал времени между размахами амплитуды.

?U t, определяемый по нижней шкале черт. 1; T – общее время наблюдения размахов.

Пример. За 10 мин в сети зарегистрировано 12 размахов амплитудой 4,8%

(первая группа размахов), 30 размахов амплитудой 1,7% (вторая группа) и 100

размахов амплитудой 0,9% (третья группа). Определить допустимость питания

от этой сети люминесцентных ламп.

Решение:

1 По кривой 3 черт. 1 определяем: для ?Ut1 = 4,8 % ?tД1 = 30 с, для ?Ut2 = 1,7 %

?tД2 = 1 с, для ?Ut3 = 0,9 % ?tД3 = 0,1 с.

2 Определением по минимальное время, за которое данное количество размахов

с указанной амплитудой допустимо:

12 * 30 + 30 * 1 + 100 * 0,1= 400 с < 600 с.

Вывод. Питание от данной точки сети люминесцентных ламп допустимо.
4 ИСТОЧНИКИ ВТОРИЧНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ
Источники вторичного электропитания (сокращенно ИВЭП) представляют собой совокупность транзисторных (или тиристорных) преобразователей электрической энергии, потребляемой от первичных источников, в вид, необходимый для нормального функционирования различной радиоэлектронной аппаратуры, улучшения параметров потребляемой энергии (стабилизация напряжения, тока и др.). Преобразовательные устройства этого типа обеспечивают необходимые шкалы вторичных питающих напряжений постоянного (или переменного) тока, стабилизацию или регулирование их значений в соответствии с маломощным управляющим сигналом, эффективное сглаживание пульсаций и подавление электромагнитных помех во вторичных питающих цепях постоянного тока, электрическую изоляцию (гальваническую развязку) цепей потребителя от первичного источника электрической энергии, устойчивость к внешним воздействиям.



Рисунок 4.1



В любом ИВЭП, как правило, можно выделить две части (рис. 4.1) :

- силовую часть, в которой осуществляются все основные энергетические преобразования и передача энергии от первичного источника к потребителю;

-цепи управления, где производится сравнение выходного напряжения (или тока) с так называемым "опорным" напряжением, принимаемым за "эталон", выработка сигнала рассогласования (ошибки) и, в соответствии с ним, сигнала управления работой силовых регулирующих элементов (силовых транзисторов или тиристоров) в преобразователях энергии.

Все вторичные источники как преобразователи параметров электрической энергии можно разделить по следующим признакам преобразования:

Преобразователи могут иметь узлы промежуточного преобразования:

Поскольку через силовую часть (СЧ) осуществляется основная энергопередача, то элементы СЧ (активные регулирующие - транзисторы или тиристоры; энергоемкие элементы - трансформаторы, дроссели и конденсаторы сглаживающих фильтров) имеют относительно большую установленную мощность и определяют, в основном габариты всего ИВЭП.

В цепях управления происходит информационная обработка сигналов. Поэтому выделяющиеся в ее элементах мощности и, следовательно, габариты значительно меньше, чем в силовой части.




Рисунок 4.2
Остановимся на краткой оценке особенностей построения силовой части ИВЭП. Принцип действия регулятора напряжения, усилителя, стабилизатора напряжения (или тока) можно пояснить, представляя их в виде делителя напряжения.

Простейший делитель (рис.4.2) содержит два элемента ("плеча"):

- регулирующий (или "активный"), сопротивление которого Rрег может изменяться под воздействием управляющего сигнала z(t);

- нагрузочного с сопротивлением Rн - эквивалентным сопротивлением потребителя энергии.

Делитель питается от источника с постоянным напряжением Eп, напряжение на нагрузке uн и ток iн определяются выражениями:


В регуляторах напряжения (или тока) обычно напряжение Eп и сопротивление Rн остаются постоянными, а величина напряжения uн (или тока iн) меняются плавно или дискретно в определенном диапазоне за счет изменения величины сопротивления Rрег под влиянием управляющего сигнала z относительно малой мощности.

Работа усилителя отличается только тем, что за счет специального подбора режима регулирующего элемента добиваются такого изменения Rрег под воздействием входного переменного сигнала z(t), чтобы закон изменения напряжения uн(t) и тока iн(t) совпадали с z(t). При этом происходит преобразование энергии источника постоянного напряжения E в энергию переменного сигнала uн(t) и в нагрузке Rн выделяется мощность Pвых, значительно превышающая мощность Pвх сигнала z(t).

В стабилизаторе постоянного напряжения сопротивление Rн и питающее напряжение Eп могут принимать различные значения в интервалах (Rмин; Rмакс) и ( Eо - E; Eо + E) соответственно, а величина напряжения Uн должна оставаться постоянной. Обеспечивается такой режим опять-таки за счет изменения величины сопротивления Rрег регулирующего элемента, причем z(t) является теперь сигналом рассогласования (различия) между Uн и опорным напряжением Uоп., задающим уровень выходного напряжения стабилизатора. Иначе говоря, в стабилизаторе обязательно должна действовать отрицательная обратная связь по напряжению, обеспечивающая минимальное различие Uн и Uоп.

Стабилизатор постоянного тока Iн через нагрузку функционирует сходным образом. Разница состоит в том, что здесь должна действовать отрицательная обратная связь по току, и потому z(t) формируется как разность между напряжением Ui, снимаемым с датчика выходного тока, и Uоп, задающим теперь уровень этого тока.

В стабилизаторах рассмотренного типа обратные связи являются внешними, т.к. обеспечиваются они специальными цепями управления. Влияние на стабилизируемую величину любого изменения внешнего фактора (напряжения Eп и сопротивления Rн) компенсируется за счет соответствующего изменения Rрег. Поэтому такие стабилизаторы называются компенсационными.

Если ток через регулирующий элемент не прерывается, то стабилизатор непрерывного действия, а если прерывается - импульсный (или "ключевой").



Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации