Schetchiksg.ru

Счетчик СГ
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Стабилизаторы напряжения тока основные соотношения

Параметры и схемы выпрямителей

Выпрямитель — статическое устройство, служащее для преобразования переменного тока источника электроэнергии (сети) в постоянный. Выпрямитель состоит из трансформатора, вентильной группы и сглаживающего фильтра (рис. 1).

Трансформатор Тр выполняет несколько функций: изменяет напряжение сети Uвх до значения U1 необходимого для выпрямления, электрически отделяет нагрузку Н от сети, преобразует число фаз переменного тока.

Вентильная группа ВГ преобразует переменный ток в пульсирующий однонаправленный. Сглаживающий фильтр СФ уменьшает пульсации выпрямленного напряжения (тока) до значения, допустимого для работы нагрузки. Трансформатор Тр и сглаживающий фильтр СФ не являются обязательными элементами схемы выпрямителя.

Рис. 1. Структурная схема выпрямителя

Основными параметрами, характеризующими качество работы выпрямителя, являются:

средние значения выпрямленного (выходного) напряжения U ср и тока I ср,

частота пульсаций f п выходного напряжения (тока),

коэффициент пульсаций р, равный отношению амплитуды напряжения пульсаций к среднему значению выходного напряжения. Вместо коэффициента пульсаций р часто используют коэффициент пульсаций по первой гармонике равный отношению амплитуды первой гармоники выходного напряжения к его среднему значению,

внешняя характеристика — зависимость среднего значения выпрямленного напряжения от среднего значения выпрямленного тока,

к. п. д. η = P полезн / P потр = P полезн / ( полезн + Ртр + Рвг + Рф), где Ртр, Рвг, Рф — мощность потреь в трансформаторе, в вентильной группе и сглаживающем фильтре.

Работа выпрямителя (вентильной группы) основана на свойствах вентилей — нелинейных двухполюсников, пропускающих ток преимущественно в одном (прямом) направлении.

В качестве вентилей используют обычно полупроводниковые диоды. Вентиль, обладающий нулевым сопротивлением для прямого тока и имеющий бесконечно большое сопротивление для обратного тока, называют идеальным.

Вольт-амперные характеристики реальных вентилей приближаются к в. а. х. идеального вентиля. Для работы в выпрямителях вентили выбирают по эксплуатационным параметрам , к которым относятся:

наибольший (прямой) рабочий ток I срmaх — предельно допустимое среднее значение выпрямленного тока, протекающего через вентиль при его работе в однополупернодной схеме на активную нагрузку (при нормальных для данного вентиля условиях охлаждения и температуры, не превышающей предельного значения),

наибольшее допустимое обратное напряжение (амплитуда) Uобрmaх — обратное напряжение, которое вентиль выдерживает в течение длительного времени. Как правило, напряжение Uобрmaх равно половине напряжения пробоя,

прямое падение напряжения Uпр — среднее значение прямого напряжения в однополупернодной схеме выпрямления, работающей на активную нагрузку при номинальном токе.

обратный ток Iобр — значение тока, протекающего через вентиль, при приложении к нему допустимого обратного напряжения,

максимальная мощность Рmах — максимально допустимая мощность, которая может быть рассеяна вентилем.

Наиболее распространенные схемы выпрямления показаны на рисунках , где приняты следующие обозначения: mс — число фаз напряжения сети, m1 — число фаз напряжения на входе схемы выпрямления (на выходе трансформатора), m = fп / fc — коэффициент, равный отношению частоты пульсации выходного напряжения к частоте напряжения сети. В качестве вентилей везде изображены полупроводниковые диоды.

Самые распространенные схемы выпрямления и формы в ыходного напряжения при работе на активную нагрузку :

Однофазная однополупериодная схема выпрямления ( mc=1, m1=1, m=1)

Однофазная двухполупериодная схема выпрямления ( мостовая схема выпрямления mc=1, m1=1, m= 2 )

Однофазная схема выпрямления с выводом средней точки ( mc=1, m1= 2 , m= 2 )

Трехфазная схема выпрямления с выводом нейтрали ( mc= 3 , m1= 3 , m= 3 )

Трехфазная мостовая схема выпрямления ( mc= 3 , m1= 3 , m= 6 )

Основные соотношения для схем выпрямления при работе на активную нагрузку Rн в предположении идеальности трансформатора и вентилей приведены в таблице :

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Основные соотношения

Главным при расчете стабилизатора является выбор типа стабилитрона на напряжение нагрузки Uст =Uн и обеспечение условий его работы, при которых изменяющийся в процессе работы ток стабилитрона не выходил бы за пределы рабочего участка . т.е. не был меньше Iст. мін и больше Iст. мах.

Основные соотношения для токов и напряжений в стабилизаторе получаем, воспользовавшись первым и вторым законами Кирхгофа

На основании полученных соотношений для тока стабилитрона можно записать

.

Напряжение Uн, определяемое напряжением Uст, изменяется незначительно. в связи с чем его можно считать неизменным. Тогда в условиях изменения тока нагрузки (сопротивление Rб) и напряжения Ud ток Iст. будет изменяться от некоторого минимального значения Iст. мін до максимального значения

Iст. мах. Минимальному значению Iст.мін будут соответствовать минимальные значения Ud и Rn.мін , а максимальному значению тока Iст.мах — максимальные значения Ud и Rn.мах . Расчет стабилизатора сводится к тому, чтобы выбрать величину сопротивления Rб, при котором через стабилитрон протекал бы ток Iст.мін , соответствующий началу его рабочей характеристики. Поэтому расчет балластного сопротивления будет

Показателем качества стабилизации является коэффициент стабилизации.Коэффициент стабилизации показывает, во сколько раз относительное приращение напряжения на выходе стабилизатора меньше вызвавшего его относительного приращения напряжения на входе

Обычно он не превышает 20-50.

Для уменьшения нестабильности при изменении входного напряжения используются многокаскадные параметрические стабилизаторы напряжения. Схема приведена на рис.

Рис.6.14. Двухкаскадный Мостовой стабилизатор Схема

параметрический стабилизатор температурной

В таких стабилизаторах выход первого каскада соединен с входом второго каскада и т.д. При этом должно выполняться условие Uвх>Uст1>Uст2. При этом питание второго стабилизатора производится практически неизменным напряжением Uст1 даже при изменении Uвх. Недостатком такой схемы является пониженное значение КПД, так как для нее требуется значительное увеличение входного напряжения.

Читайте так же:
Импульсные схемы стабилизаторов постоянного тока

Мостовые параметрические стабилизаторы напряжения.

В этой схеме используется принцип компенсации изменения напряжения стабилизации стабилитрона за счет противоположного изменения напряжения на компенсирующем сопротивлении. В таком стабилизаторе выходное напряжение равно разности напряжений стабилитрона и падения напряжения на сопротивлении Rk Если сопротивление подобрано таким образом, что увеличение напряжения на стабилитроне было равно увеличению напряжения на сопротивлении то выходное напряжение практически неизменно Для этого необходимо выполнить условие rст/R1=Rk/R2

Температурная стабилизация параметрических схем. Такая стабилизация может быть выполнена по схеме приведенной на рис

Так как стабилитроны имеют положительный температурный коэффициент, порядка 4мв/ o C, а диоды при прямом включении имеют отрицательный температурный коэффициент 2 мв/ o C, то при последовательном включении стабилитрона и нескольких диодов можно обеспечить температурную стабилизаци

Параметрические стабилизаторы постоянного напряжения: принцип действия, параметры, расчетные соотношения, область применения

Дата добавления: 2015-08-31 ; просмотров: 2625 ; Нарушение авторских прав

Для питания радиоэлектронной аппаратуры, не требующей очень высокой стабильности питающего напряжения постоянного тока или большой выходной мощности, целесообразно применять простые, на­дежные и дешевые параметрические стабилизаторы напряжения (ПСН). Основой таких устройств является элемент с нелинейной вольт-амперной характеристикой, у которого напряжение на элек­тродах мало зависит от протекающего через элемент тока. Одним из таких элементов является кремниевый стабилитрон.

Параметрический стабилизатор напряжения (тока) называется устройство, у которого стабилизирующие свойства определяются характеристикой нелинейного элемента и отсутствует элемент, измеряющий отклонение выходного напряжения (тока) от заданного значения.

Кремниевые стабилитроны представляют собой особую группу плоскостных диодов, режим работы которых характеризуется обратной ветвью вольт-амперной характеристики в области пробоя (рис. 2-1,а). Рассмотрим основные параметры стабилитрона.

Напряжение стабилизации UCT определяется напря­жением на стабилитроне при протекании заданного тока стаби­лизации Iст. В настоящее время отечественной промышленностью серийно выпускаются приборы с напряжениями стабилизации от 0,7 до 180 В.

Максимально допустимый постоянный ток ста­билизации Iст.макс ограничен значением максимально допусти­мой рассеиваемой мощности Pмакс, зависящей в свою очередь от температуры окружающей среды.

Минимальный ток стабилизации Iст.мин. опреде­ляется минимальным значением тока через стабилитрон, при кото­ром еще полностью сохраняется работоспособность прибора. Между значениями Iст.мин и Iст.макс напряжение стабилизации изменяется незначительно.

Статическое сопротивление стабилитрона Rcтат — величина, определяемая отношением напряжения стабилизации к то­ку стабилитрона Iст в данном режиме работы:

Дифференциальное сопротивление стабилитрона rcт — величина, определяемая отношением приращения напряжения стабилизации на приборе ΔUст к вызвавшему его малому прираще­нию тока стабилизации Δiст в заданном диапазоне частот:

На рис. 2-1,б приведена зависимость дифференциального сопро­тивления rcт маломощных стабилитронов от напряжения стабилиза­ции UCT для различных значений Iст. Из данного рисунка видно, что минимальное значение rcт имеют стабилитроны с напряжением стабилизации около 7—8 В. Далее с увеличением UCT дифферен­циальное сопротивление растет почти по линейному закону. Отсюда следует вывод, что при стабилизации напряжения постоянного тока, большего 14—16 В, для уменьшения rcт вместо одного высоковольт­ного стабилитрона целесообразнее установить два или более после­довательно включенных низковольтных стабилитронов.

Температурный коэффициент напряжения стабилизации άст определяется относительным изменением напряжения стабилизации ΔUст/Uст, отнесенным к абсолютному изменению температуры окружающей среды ΔTср при постоянном токе стабилизации, Iст, :

Структурные схемы параметрических стабилизаторов напряжения и тока приведены на рис.7.2. Режим стабилизации напряжения или тока осуществляется с помощью только нелинейных элементов НЭ, так как для линейного элемента ЛЭ характерна пропорциональность между входной и выходной величинами и их относительные изменения будут одинаковы. [Электропитание устройств связи О.А. Доморацкий, 178-179с.]

Основные расчетные формулы можем определить на основе принципиальной схемы параметрического стабилизатора постоянного напряжения на кремниевом стабилитроне, представленной на рис. 2-4.

Коэффициент стабилизации однокаскадного ПСН (см. рис. 2-4) при линейной аппроксимации вольт-амперной характеристики крем­ниевого стабилитрона (rст = const) равен:

Так как обычно Rн»rст Влияние изменения тока нагрузки Iн на выходное напряжение Uн оценивается выходным сопротивлением ПСН

Из формулы видно, что выходное сопротивление стабилизатора в основном определяется дифференциальным сопротивлением кремниевого стабилитрона rст и не зависит от балластного резистора RБЛ.

Коэффициент полезного действия схемы однокаскадного ПСН

Компенсационные стабилизаторы постоянного напряжения с непрерывным регулированием, схемы с последовательным включением регулирующего элемента, область применения, вывод формул показателей качества.

Компенсационный стабилизатор с непрерывным способом регулирования (НСН) представляет собой замкнутую систему автоматического регулирования выходного напряжения при воздействии различных возмущающих факторов (изменение питающего напряжения, нагрузки, температуры окружающей среды и пр.), в которой выходное напряжение поддерживается постоянным за счет изменения падения напряжения на регулирующем элементе.

В качестве регулирующего элемента (РЭ) схемы обычно используются биполярные транзисторы n-p-n и p-n-p типа, работающие в режиме усиления.

В стабилизаторах напряжения происходит непрерывное автоматическое сравнение выходного напряжения (или части его) с опорным напряжением; сигнал ошибки усиливается и используется для управления РЭ (транзистором) так, чтобы уменьшить эту ошибку.

Типичная простая схема компенсационного стабилизатора напряжения постоянного тока с непрерывным способом регулирования последовательного типа приведена на рис. 3-1,а. В состав схемы входят РЭ Т1, усилитель постоянного тока (УПТ) на транзисторе Т2, измерительный элемент – делитель напряжения на резисторах RД1, RПТ и RД2. Источником опорного напряжения является однокаскадный параметрический стабилизатор напряжения на кремниевом стабилитроне Д, минимальное значение рабочего тока через стабилитрон определяется сопротивлением резистора RСТ. Сравнение выходного и опорного напряжения производится на входе транзистора T2 УПТ, он же усиливает сигнал ошибки и управляет РЭ.

Читайте так же:
Стабилизаторы напряжения тока назначение принцип действия

При повышении напряжения питания Uп происходит увеличение выходного напряжения UН стабилизаторов и соответственно той его части UН.Д., которая снимается с резисторов R // пт, RД2 делителя напряжения.

Сигнал ошибки Uэб = UН.Д – Uст воздействует на вход транзистора Т2, вызывая увеличение его коллекторного тока IК2. Что приведет к снижению базового тока транзистора Т1, так как он работает в режиме усиления, то падение напряжения на нем возрастает, компенсируя происшедшее увеличение выходного напряжения.Коэффициент стабилизации выходного напряжения при изменении напряжения UП равен:

где rВХ2 – входное сопротивление транзистора Т2 в схеме с ОБ;

– коэффициент деления выходного напряжения;

– вспомогательный коэффициент; – коэффициент передачи тока транзистора Т2.

Выходное сопротивление стабилизатора напряжения последовательного типа определяется выражением

где rВХ1 – входное сопротивление транзистора Т1 в схеме с ОБ; rи.п. – выходное сопротивление источника первичного питания.

33. Структурную схему преобразователя напряжения повышающего типа.

Здесь описаны преобразователи, в которых напря­жение напряжение на нагрузке больше напряжения источника и может регулироваться от величины напряжения источ­ника до значения, и несколько раз большего.

Технические параметры 1n4733а

Мощность рассеивания, Вт

Номинальное напряжение стабилизации, В

Номинальный ток стабилитрона Iст.ном, мА

Ма Максимальный ток стабилитрона Iст.max.,мА

Рабочая температура, o С

2. Проверяем необходимое условие выбора стабилитрона — превышение или в худшем случае равенство тока стабилитрона току нагрузки: Iст.ном=49 мА>Iн=10 мА.

3. Для инженерного расчёта параметрического стабилизатора можно задаться определённой величиной падения напряжения ΔUна балластном сопротивленииR в процентах от выходного напряжения, исходя из желаемой величины коэффициента полезного действия схемы. Увеличение падения напряженияΔUприводит к повышению коэффициента стабилизации схемы, но снижает КПД её работы. Для большей величины КПД зададимсяU=50% отUвых, то естьΔU=2,55В. ТогдаR=∆U/(Iн+Iст.ном)=2,55В/(0,01+0,049)А=43,22Ом, величину которого округляем до ближайшего целого значения в 43 Ом стандартного ряда Е24 шкалы номиналов резисторов.

4. Определяем необходимое входное напряжение:

Uвх.ном=Uвых.ном+R(Iст.ном+Iн)=5,1+2,55=7,65 В.

5. Проверка работы параметрического стабилизатора по рис.17.6,б выполнена в моделирующей оболочке Multisim 10 (рис.17.9). Резисторы R3иR4выполняют функции ограни-

Рис.17.9. Схема экспериментальной проверки пара­­мет­рического стабилизатора в моде­лирующей оболочке

чивающего сопротивления и сопротивления нагрузки. Мультиметры XMM1иXMM2измеряют токи стабилитрона и нагрузки,XMM3показывает величину выходного напряжения.

Работа схемы проверялась при изменении входного напряжения на 20% от рассчитанного номинала в 7.65 В. Результаты эксперимента сведены в табл. 17.3.

Таблица 17.3

Экспериментальная проверка работы параметрического стабилизатора

Дифференциальное сопротивление стабилитрона находится из:

Ома.

Коэффициент стабилизации теоретический по rдиф

.

Коэффициент стабилизации экспериментальный по табл.17.3

.

Совпадение теоретического и экспериментального значений коэффициента стабилизации достаточно хорошее. Стандартная величина коэффициента стабилизации параметрического стабилизатора лежит в пределах Кст= 10. 30. Для получения коэффициента стабилизации напряжения с уровнями до 1000 и более применяюткомпен­сационные стабилизаторы.

6. Находим нестабильность выходного напряжения:

%.

Компенсационные стабилизаторы напряжения. Компенса­ционные стаби­лизаторы являются устройствами автоматического регулирования выходной величины. Стабилизатор напряжения поддерживает на­пряжение на нагрузке в заданных пределах при изменении входного напряжения и выходного тока. По сравнению с параметрическими стабилизаторами компенсационные отличаются большими выход­ными токами, меньшими выходными сопротивлениями, большими коэффициентами стабилизации. В состав компенсационного стаби­лизатора напряжения обычно входят следующие устройства: регу­лирующий компонент РК, устройство измерения УИ, усилитель постоян­ного тока УПТ. Регулирующий компонент включается последова­тельно (рис.17.10, а) или параллельно (рис.17.10,б) нагрузке. Чаще всего применяют стабилизаторы с последовательным РК, благода-

­ря высокому коэффициенту стабилизации и более высокому КПД. Стабилизаторы с параллельным РК используются в схемах с пере­груз­ка­ми по току и короткими замыканиями в нагрузке.

Рис.17.10. Структурные схе­­­­мы компенсаци­он­ных ста­­­би­­лиза­то­ров с последовательным (а) и параллель-­­­

­­ным­ (б) включением РК

В зависимости от тока нагрузки в качестве регулирующего ком­понента используется один или несколько транзисторов. На рис.17. 11 приведены схемы регулирующих компонентов, отличающиеся чис­лом используемых транзисторов и их соединением. Минимальное па­дение напряжения Uр.к.min в схеме, представленной на рис.17.11,а, оп­ределяется зависимостью Uр.к.min= UКЭ1нас + UЭБ2, где UКЭ1нас — на­пряжение коллектор-эмиттер транзистора VT1 в режиме насыщения; UЭБ2 — напряжение эмиттер-база транзистора VТ2.

Для регулирующего элемента, приведенного на рис.17.11,б, спра­ведливо равенство Uр.к.min =UКЭ1нас+UЭБ2+UЭБ3, где UЭБ3 — напряже­ние эмиттер-база транзистора VT3.

Рис.17.11. Регулирующие компоненты на транзисторах: составные на двух

транзисторах (а, д) и составные на трех транзисторах (б, в, г, е)

В схемах стабилизаторов, представленных на рис.17.11, позиции в, г, е, ис­пользуется дополнительный источник напряжения Uдоп, благодаря чему снижается минимальное падение напряжения. Для схемы на рис.17.11,в, имеем Uр.к.min = UКЭ2нас+UЭБ3.

Читайте так же:
Стабилизатор тока для полевого транзистора

Для схемы, приведенной на рис.17.11,г, Uр.к.min определяется за­висимостью Uр.к.min = UКЭ3нас.

В схеме регулирующего компонента с дополнительной симметрией и стабилизатором тока СТ Uр.к.min = UЭБ2 + UКЭ1нас.

В данном случае уменьшение Uр.к.min достигается благодаря тому, что при дополнительной симметрии напряжение насыщения UКЭ1нас меньше напряжения база-эмиттер UЭБ1.

Включение в схему стабилизатора дополнительного источника напряжения и стабилизатора тока снижает падение напряжения, минимальное значение которого Uр.к.min = UЭБ2 + UКЭ1min Uдоп, при этом должно соблюдаться условие Uдоп UЭБ2 + UКЭ1min UЭБ2.

При выполнении указанного условия напряжение Uр.к.min можно уменьшить до значения, близкого к UКЭ1нас.

Усилитель постоянного тока может быть выполнен вместе с устройством из­мерения. На рис.17.12,а приведена простая схема УПТ,

со­­­держащая один транзис­тор VТ1, делитель выходного напряже­ния R3,R4,R5, источник опорного напря­жения (стабилитрон VD1) и дополни­тельный источник напряжения Uдоп для обеспечения необходимого режима работы транзистора VТ1. Напряжение к коллектору транзистора может подаваться не от дополнительного источника, а с выхода

Рис.17.12. Схемы УПТ с од­­ним транзистором и од­ним дополнительным источником (а) и одним тран­зистором и двумя дополни­тельными ис­точ­­ника­­ми (б)

стабилизатора напряже­ния. Выходное напряже­ние Uвых в рассматри­ваемой схеме выше опорного Uоп. Если необходимо по­лу­чить выходное напряжение ниже опорного, то можно применить схе­му с двумя дополнительными источниками Uдоп1 и Uдоп2 (рис.17.12,б).

В стабилизаторах напряжения в качестве УПТ можно использо­вать операционный усилитель. Это позволяет повысить коэффициент стабилизации по сравнению с однокаскадными УПТ. В качестве при­мера на рис.17.13 приведена схема компенсационного стабилизатора напряжения с операционным усилителем (ОУ) типа К153УТ1.

Осо­бенностью дан­ной схемы является на­ли­чие входного делителя напряжения R1, R2, напряжение с которого через диод подается на неинвертирующий вход операционного усилителя. Такое схемное ре­шение применено для обеспечения надежно­го включения стабилизатора в режим стаби­лизации при подаче входного напряжения. В некоторых случаях в процессе включения имеет место сбой в связи с тем, что при доста­точно большом напряжении смещения ОУ его выходной каскад входит в режим насыще­ния и его выходное напряжение не превыша­ет десятых долей вольта. Это напряжение ниже уровня, необходимого для открывания транзистора регулирующего компонента.

Рис.17.13. Схема компенсационного стабилизатора напряжения с ОУ

типа К153УТ1 (1-8 выводы микросхемы)

Сопротивление входного делителя напряжения выбирают из условий:

; , (17.17) где UVD1max – максимальное падение напряжения на диоде VD1; Uвх.min и Uвх.max – минимальное и максимальное входные напряжения стабилизатора; Uсм.max – максимальное напряжение смещения ОУ; Uн.вх – напряжение на неинвертирующем входе ОУ при номинальном режиме стабилизатора.

Диод VD1 выбирают с малым значением обратного тока.

Операционные усилители применяются в основном в ИЭП с выходным напряжением свыше 30В.

Контрольные вопросы

1. Виды выпрямителей и их характеристики, классификация выпрямителей? Схемы одно-, двух-, трёхфазных выпрямителей – временные диаграммы, сравнительные характеристики, мостовые схемы?

2. Как определить амплитудное значение напряжения переменного тока по показаниям прибора, измеряющего действующее его значение?

3. В чём преимущества трёхфазной мостовой схемы выпрямления переменного тока (схемы Ларионова) перед всеми остальными?

4. Стабилизаторы напряжения и тока – основные соотношения?

5. Параметрические стабилизаторы напряжения – схемное построение, основные соотношения, температурная стабилизация, практическая работа?

6. Как обеспечить экспериментальное определение дифференциального сопротивления стабилитрона?

7. Проведите инженерный расчёт параметрического стабилизатора на выходное напряжение Uвых=12 вольт и ток нагрузки Iн=30 мА?

8. Как при проектировании параметрического стабилизатора обеспечить условие превышения тока стабилитрона над током нагрузки, если стабилитроны имеют какие-то фиксированные значения номинальных токов?

9. Поясните смысл термина «коэффициент стабилизации» параметрического стабилизатора?

10. Как определить выходное сопротивление стабилизатора?

11. Компенсационные стабилизаторы напряжения – структурные схемы, основные соотношения, преимущества, практическая реализация?

В настоящей книге авторы постарались в доступной форме изложить совокупность тех вопросов, которые должны усвоить студенты направления 230100 «Информатика и вычислительная техника» для успешного понимания в дальнейшем дисциплин аппаратного цикла, а также должны знать специалисты в области электроники, автоматики, вычислительной техники.

Элементная и компонентная базы электроники быстро изменяются. Для их освоения и грамотного использования необходима достаточно глубокая теоретическая подготовка. Без неё тяжело или невозможно выполнять проектирование электронных функциональ­ных узлов даже при использовании таких эффективных пакетов САПР, как Multisim, Micro-Cap V, P-Spice и др. Основные подходы и идеи работы электронных схем мало зависят от типа компонентной базы и определяются степенью понимания человеком основных законов электротехники и электроники. Успех определяется совокупностью базовых знаний учащегося, в том числе — в большей степени — глубиной знаний школьной программы и наличием навыков практического их использования.

В рамках своего понимания важности и значимости отдельных вопросов и целостности и системности знаний авторы пытались сохранить баланс между простотой изложения, строгостью и обоснованностью доказательств наиболее необходимых положений. Насколько это удалось – судить Вам, уважаемый читатель.

Мы надеемся, что учебное пособие будет полезно студентам, аспирантам и инженерам и как справочное пособие при изучении, разработке и эксплуатации технических средств электроники и вычислительной техники. Успехи развития технической базы этих областей знания, обеспечившие появление телевидения, компьютера, сотовой связи, – придали серьёзное ускорение темпам развития цивилизации человеческого общества в ХХ веке. Прогресс в этой области будет оказывать влияние на жизнь общества и в ХХ1 веке.

Читайте так же:
Защита стабилизатора от обратного тока

Стабилизаторы напряжения

  • Названию
  • Названию
  • Цене
  • Цене
  • Рейтингу
  • Рейтингу

Сортировать по:

  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • .

КАК ВЫБРАТЬ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ

Стабилизатор напряжения – прибор, защищающий оборудование от аварий при перегрузке сети путем сглаживания выходного напряжения. Перегрузки могут быть вызваны перенапряжением, бросками питающего напряжения или высоковольтными импульсами.
Для бытовых целей, в малом бизнесе, промышленности и медицине нужны разные по своим техническим параметрам и степени защищенности стабилизаторы. Главное отличие – мощность и точность коррекции.

На современном рынке можно выбрать стабилизаторы по параметрам:

  • по назначению: бытовой или промышленный;
  • по цене;
  • по производителю;
  • по техническим параметрам.

По техническим параметрам

  • количество фаз;
  • выходная мощность;
  • рабочий диапазон входных напряжений;
  • статическая точность стабилизации;
  • быстродействие;
  • условия эксплуатации;
  • масса и габариты.

Как выбрать стабилизатор напряжения, который будет надежно выполнять свои функции и не заставит вас переплачивать:

1. Сформулировать проблемы, характерные непосредственно для вашей сети. Обычно это постоянное завышенное, заниженное напряжение, или их резкие скачки. Для выбора стабилизатора желательно знать точные значения сети.
2. Выбрать стабилизатор напряжения по наиболее значимым параметрам.

Технические параметры стабилизаторов

1. Соответствие стабилизатора и сети (количество фаз):
Какой стабилизатор напряжения: однофазный или трёхфазный, необходимо выбрать для работы Вашего оборудования и техники?
Однофазной сети нужен однофазный стабилизатор, трехфазной сети – трехфазный. Во многих случаях можно обойтись однофазными стабилизаторами. Это позволит избежать отключения всей системы при потере напряжения на одной из фаз. Несмотря на то, что на каждую фазу нужен отдельный стабилизатор, как правило три однофазных стабилизатора обходятся дешевле, чем один трехфазный. Но если в сети есть хотя бы один трехфазный прибор, необходим трехфазный стабилизатор. Он устанавливается также в том случае, когда в трехфазной сети используются однофазные приборы.

2. Выбор стабилизатора по мощности
Мощность – это основная характеристика стабилизатора
Стабилизатор выбирают исходя из необходимой мощности.Необходимая мощность стабилизатора рассчитывается как сумма мощностей оборудования, подключенного к данной сети. Таким образом, перед тем как выбрать стабилизатор напряжения нужно правильно определить суммарную потребляемую мощность приборов, которые предстоит защищать.
Потребляемая мощность — это сумма активной (Вт, кВт) и реактивной (Вар, кВар) мощностей. Полная мощность (кВА) всегда будет больше активной мощности (кВт). Обычно на приборах указывается активная потребляемая мощность, но в зависимости от типа нагрузки следует учитывать и реактивную мощность.
При расчете мощности стабилизатора нужно учитывать полную потребляемую мощность, которая измеряется (ВА).
S — полная мощность, ВА;
P — активная мощность, Вт;
Q — реактивная мощность, ВАр.
Мощность стабилизатора должна быть немного больше, чем суммарная мощность всех приборов и оборудования, которые будут к нему подключены.
Например, если вам требуется защитить оборудование на 20 кВт, то стабилизатор нужно выбирать на 25 кВа

Активная нагрузка непосредственно преобразуется в другие виды энергии – световую или тепловую. Примерами устройств с чисто активной нагрузкой могут служить обогреватели, утюги и лампы накаливания. При этом если устройство имеет потребляемую мощность в 1 кВт, то для его защиты достаточно стабилизатора мощностью 1 кВА.
Реактивная нагрузка имеет место в приборах с электродвигателями, а также в различных электронных устройствах. В приборах с вращающимися элементами существует индуктивная нагрузка, а в электронике – о емкостная. На таких приборах кроме потребляемой активной мощности в ваттах обычно указывается еще один параметр – коэффициент cos(φ). С его помощью можно без труда вычислить полную потребляемую мощность.
Для этого активную мощность нужно разделить на cos(φ). К примеру, электродрель с активной мощностью в 700 Вт и cos(φ) равным 0,75 имеет полную потребляемую мощность в 933 ВА.
На некоторых приборах коэффициент cos(φ) не указывают. Для примерного расчета его можно брать равным 0,7.

Таблица 1. Приблизительная мощность электроприборов и их коэффициент мощности cos (φ)

Производители рекомендуют использовать стабилизаторы с 20-30% запасом мощности.

Высокие пусковые токи: Важно при выборе стабилизатора учитывать то, что у некоторых приборов пусковой ток в несколько раз превышает номинальный. Примером таких устройств могут быть приборы с асинхронными двигателями: холодильники и насосы. Для их нормального функционирования нужен стабилизатор, у которого мощность в 2-3 раза превышает потребляемую.
Любой электродвигатель в момент включения потребляет энергии в несколько раз больше, чем в штатном режиме. Соотношение величины потребляемого тока в момент пуска (включения) устройства к величине тока в установившемся режиме называется кратностью пускового тока. Данная величина зависит от типа и конструкции электродвигателя, наличия или отсутствия устройства плавного запуска, и может иметь значение от 3 до 7.
В случае, когда в состав нагрузки входит электродвигатель, который является основным потребителем в данном устройстве (например, погружной насос, холодильник), но его пусковой ток неизвестен, то паспортную потребляемую мощность двигателя необходимо умножить на 3, во избежание перегрузки стабилизатора напряжения в момент включения устройства.
Большие пусковые токи могут наблюдаться и у других устройств (см. таблицу 2).
Рекомендуется выбирать модель стабилизатора напряжения с 20% запасом от потребляемой мощности нагрузки. Это обеспечит «щадящий» режим работы стабилизатора, увеличит срок службы и создадитерезерв мощности для подключения нового оборудования.

Читайте так же:
Принципиальная схема стабилизатора тока

Таблица 2. Пусковые токи потребителей электроэнергии.

Кратность
пускового
тока

Длительность
импульса
пускового
тока, с

Электронагревательные приборы из сплавов:
нихром, фехраль, хромаль

Люминесцентные лампы с пусковыми устройствами

Компьютеры, мониторы, телевизоры и другие приборы с выпрямителем на входе блока питания

Бытовая электроника, офисная техника и другие приборы с трансформатором на входе блока питания

Устройства с электродвигателями, в том числе холодильники, насосы, кондиционеры

3. Уровень надежности:
Выбирая стабилизатор напряжения, важно обращать внимание на частоту его отказов при тех или иных условиях, именно этот показатель говорит об уровне его надежности. В настоящее время наиболее надежными считаются 2 вида стабилизаторов:
Ступенчатого типа – регулировка при помощи реле, обеспечивающих высокую помехоустойчивость и значительный КПД;
Электромеханического типа, где основной элемент – автотрансформатор, обеспечивающий высокую перегрузочную способность, плавную коррекцию напряжения и высокую точность стабилизации.

4. Точность стабилизатора напряжения.
Какая величина точности стабилизации необходима для защиты оборудования?
Разным типам оборудования соответствует свой показатель рабочего напряжения, то есть напряжения, которое будет поступать от стабилизатора к технике.
Диапазон изменения напряжения на выходе стабилизатора — называется точностью коррекции стабилизатора и измеряется в %. Чем этот показатель меньше, тем напряжение ближе к 220 В.
Для выбора точности стабилизации необходимо определить диапазон напряжений, допустимых для питания защищаемой стабилизатором напряжения аппаратуры. Чтобы узнать параметры электропитания Вашей аппаратуры, обратитесь к инструкции по эксплуатации
Мы не можем сказать точно, какое электропитание необходимо именно Вашей аппаратуре для безопасной работы, так как существует большой разброс в требованиях, предъявляемых к электропитанию аппаратуры и приборов разных производителей.
Большая часть бытовых и офисных электроприборов успешно работает при напряжении 210-230 В, значит, для них подойдут стабилизаторы с точностью не более 5%.
Для точных измерительных приборов и сложной медицинской аппаратуры с особыми требованиями по безопасности и надежности подойдет высокоточный стабилизатор напряжения с точностью ±1%.
При выборе стабилизатора следует также учитывать максимально допустимый диапазон перепада напряжения для приборов, которые предстоит защищать. Если речь идет о защите осветительных приборов(люстры, прожекторы), то для них необходимо выбирать стабилизатор с точностью стабилизации напряжения не менее 3% и плавным ( не ступенчатым) регулированием напряжения. Такая точность обеспечит отсутствие эффекта мерцания освещения даже при достаточно резких скачках напряжения в сети. Чем выше точность стабилизации, тем меньше разброс выходного напряжения, и, соответственно, меньше видимое изменение интенсивности света при резких скачках входного напряжения.
Внимание! Применение стабилизатора напряжения не позволяет полностью избежать эффекта «мигающего света», но защищает лампы освещения от преждевременного выхода из строя.
Большинство бытовых электроприборов способны нормально работать при колебаниях напряжения в пределах 220В±5-7%.

5. Рабочий диапазон входных напряжений;
Диапазон входного напряжения стабилизатора должен быть шире (особенно в нижней границе рабочего диапазона), чем отклонения напряжения в питающей сети. Для анализа напряжения питающей сети Вам необходимо подключить вольтметр к любой розетке и в течение 2-3 недель записывать значения напряжения в различное время суток, или воспользоваться специальными приборами, которые записывают все основные параметры напряжения автоматически, Учтите также, что отклонения сетевого напряжения могут быть связаны и с сезонностью, а также проведенные замеры действительны только при конкретном подключении ваших электроприборов, при котором производятся замеры.
Есть еще небольшой нюанс: у стабилизатора существует 2 диапазона входного напряжения — рабочий (это когда входное напряжение находится в пределах, при которых на выходе обеспечивается заявленная величина стабилизации напряжения, например 220 В ±5%) и предельный (это когда стабилизатор сохраняет работоспособность, но напряжение на выходе отличается от заявленной величины в большую или меньшую стороны до 15-18%). При напряжении на входе, выходящем за рамки предельного, стабилизатор отключает электроприборы, сам оставаясь подключенным к сети для контроля с возможностью подключения электроприборов вновь в работу при возвращении питающей сети в рабочий (предельный) диапазон напряжений.

Основные функции стабилизатора напряжения:

стабилизация выходного напряжения в пределах рабочего диапазона входного напряжения;
защита нагрузки от повышенного или пониженного выходного напряжения при нахождении входного напряжения вне рабочего диапазона (отключение питания нагрузки);
защита стабилизатора от перегрузки по мощности и короткого замыкания в цепи нагрузки.

Некоторые модели стабилизаторов обеспечивают дополнительные функциональные возможности, которые по своему назначению можно условно разделить на следующие группы:

возможность самостоятельного изменения потребителем настроек стабилизатора:
установка номинального выходного напряжения, отличного от 220В;
изменение порогов защиты нагрузки от повышенного или пониженного выходного напряжения.
удобство эксплуатации:
расширенная индикация параметров работы стабилизатора ( ЖКИ-дисплей, цифровой сегментный индикатор);
звуковое оповещение;
мониторинг работы стабилизатора с персонального компьютера;
удаленная сигнализация и управление стабилизатором напряжения.
дополнительная защита стабилизатора:
защита от перегрева силовых узлов;
устройства самодиагностики стабилизатора.

Стабилизаторы напряжения на сайте МИР Энерго!

Однофазные:
Электромеханические Сатурн мощностью: 4-20 кВа; 14-140 кВа.
Электронные Каскад мощностью: 0,8-3,5 кВа; 4-20 кВа;
Релейного типа SUNTEK мощностью:
Электромеханические SUNTEK мощностью:
Тиристорные SUNTEK мощностью:
Электромеханические FNEX мощностью:

Трехфазные:
Электромеханические Сатурн мощностью: 12-60 кВа; 40-420 кВа; 80-2000 кВа;
Электронные Каскад мощностью: 12-60 кВа; 70-120 кВа;
Электромеханические FNEX мощностью:

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию