Что такое преобразователь напряжения. Как работают различные типы преобразователей. Какие бывают виды преобразователей напряжения. На что обратить внимание при выборе преобразователя.
Что такое преобразователь напряжения и для чего он нужен
Преобразователь напряжения — это электронное устройство, предназначенное для изменения параметров электрического тока. Основные задачи преобразователей:
- Изменение величины напряжения (повышение или понижение)
- Преобразование постоянного тока в переменный и наоборот
- Стабилизация напряжения
- Изменение частоты переменного тока
Преобразователи напряжения широко применяются в различных областях техники и электроники, где требуется адаптировать параметры электропитания под конкретные нужды оборудования.
Основные виды преобразователей напряжения
В зависимости от выполняемых функций выделяют следующие основные типы преобразователей:
1. DC/DC преобразователи
Предназначены для преобразования постоянного напряжения одного уровня в постоянное напряжение другого уровня. Бывают понижающие и повышающие. Применяются в портативной электронике, автомобильной технике, телекоммуникационном оборудовании.
2. AC/DC преобразователи (выпрямители)
Преобразуют переменный ток в постоянный. Используются в блоках питания электронных устройств, зарядных устройствах, промышленном оборудовании.
3. DC/AC преобразователи (инверторы)
Преобразуют постоянный ток в переменный. Применяются в системах альтернативной энергетики, источниках бесперебойного питания, электроприводах.
4. AC/AC преобразователи
Изменяют параметры переменного тока — напряжение, частоту. Используются для питания промышленного оборудования, в системах электроснабжения.
Принцип работы преобразователей напряжения
Рассмотрим принципы функционирования основных типов преобразователей:
DC/DC преобразователи
Работа DC/DC преобразователей основана на импульсном принципе. Основные компоненты схемы:
- Силовые ключи (транзисторы)
- Индуктивность
- Конденсаторы
- Схема управления
Принцип действия:
- Входное напряжение прерывается с высокой частотой ключом
- Полученные импульсы преобразуются с помощью LC-фильтра
- На выходе формируется напряжение нужного уровня
AC/DC преобразователи
Простейший AC/DC преобразователь состоит из:
- Выпрямительного моста
- Сглаживающего фильтра
- Стабилизатора напряжения
Принцип работы:
- Переменное напряжение выпрямляется диодным мостом
- Пульсации сглаживаются фильтром
- Стабилизатор обеспечивает постоянство выходного напряжения
DC/AC преобразователи (инверторы)
Основные элементы схемы инвертора:
- Силовые транзисторы
- Трансформатор
- Схема управления
Принцип работы:
- Постоянное напряжение преобразуется в переменное прямоугольной формы
- Трансформатор преобразует напряжение до нужного уровня
- Фильтр формирует синусоидальный сигнал на выходе
Ключевые характеристики преобразователей напряжения
При выборе преобразователя напряжения следует обратить внимание на следующие параметры:
1. Входное и выходное напряжение
Определяют диапазон рабочих напряжений на входе и выходе преобразователя. Должны соответствовать параметрам питающей сети и требованиям нагрузки.
2. Мощность
Характеризует максимальную нагрузку, которую способен обеспечить преобразователь. Выбирается с запасом 20-30% от суммарной мощности подключаемых устройств.
3. КПД
Показывает эффективность преобразования энергии. Современные преобразователи имеют КПД 85-95%. Высокий КПД обеспечивает меньший нагрев и экономию электроэнергии.
4. Стабильность выходного напряжения
Определяет точность поддержания заданного напряжения при колебаниях входного напряжения и нагрузки. Обычно составляет ±1-3%.
5. Защитные функции
Современные преобразователи оснащаются защитой от:
- Короткого замыкания
- Перегрузки
- Перегрева
- Неправильной полярности подключения
Области применения преобразователей напряжения
Преобразователи напряжения находят широкое применение в различных сферах:
1. Бытовая электроника
Используются в блоках питания компьютеров, телевизоров, аудио-видео техники для преобразования сетевого напряжения в низковольтное постоянное.
2. Промышленное оборудование
Применяются для питания электроприводов, систем автоматики, сварочных аппаратов, обеспечивая требуемые параметры электропитания.
3. Альтернативная энергетика
Используются в солнечных и ветряных электростанциях для преобразования генерируемого постоянного тока в переменный промышленной частоты.
4. Транспорт
В автомобилях, железнодорожном и морском транспорте преобразователи обеспечивают питание бортового оборудования.
5. Телекоммуникации
Применяются в базовых станциях сотовой связи, спутниковых системах для обеспечения стабильного электропитания оборудования.
Как выбрать преобразователь напряжения
При выборе преобразователя напряжения следует учитывать следующие факторы:
1. Тип преобразования
Определите, какое преобразование вам требуется: DC/DC, AC/DC, DC/AC или AC/AC. Это зависит от имеющегося источника питания и требований нагрузки.
2. Мощность
Рассчитайте суммарную мощность подключаемых устройств и выберите преобразователь с запасом 20-30%. Учтите пусковые токи оборудования.
3. Входное и выходное напряжение
Убедитесь, что диапазоны входных и выходных напряжений преобразователя соответствуют вашим требованиям.
4. Качество выходного напряжения
Для чувствительной электроники важно выбирать преобразователи с чистой синусоидой на выходе. Для менее требовательных нагрузок подойдут модели с модифицированной синусоидой.
5. Дополнительные функции
Обратите внимание на наличие защитных функций, возможность параллельного подключения, наличие дисплея и др.
Преимущества современных преобразователей напряжения
Современные преобразователи напряжения обладают рядом преимуществ:
- Высокий КПД (до 95-98%)
- Компактные размеры и малый вес
- Широкий диапазон входных напряжений
- Низкий уровень электромагнитных помех
- Встроенные защитные функции
- Возможность удаленного мониторинга и управления
Эти особенности делают современные преобразователи эффективным и надежным решением для различных задач электропитания.
Схема преобразователя постоянного тока из переменного
Автор admin На чтение 13 мин Просмотров 6 Опубликовано Обновлено
Содержание
- Преобразование переменного тока в постоянный
- Как из постоянного тока сделать переменный
- История использования
- Необходимость преобразования напряжения
- Техника преобразования
- Разновидности инверторов
- Как выбрать инвертор
- Видео по теме
- Как работает преобразователь напряжения? Виды, мощность, схемы
- Содержание
- Принцип работы преобразователей напряжения
- Преобразователи постоянного напряжения в постоянное
- Преобразователи переменного напряжения в постоянное (выпрямители)
- Преобразователи постоянного напряжения в переменное
- Критерии выбора и расчет инвертора напряжения
- Заключение
Преобразование переменного тока в постоянный
Преобразователь переменного тока в постоянный — это устройство, преобразующее энергию переменного тока в постоянный.
Это устройство нелинейное, поэтому спектр напряжения на его выходе отличается от входного. В иностранной литературе подобные устройства называются преобразователями AC/DC (переменный/постоянный ток). На рисунке 1 приведено условно-графическое обозначение преобразователя AC/DC. На его входе и выходе приведены осциллограммы и спектрограммы напряжения.
Рисунок 1. Условно-графическое обозначение выпрямителя
В состав преобразователя переменного напряжения в постоянное входят как выпрямитель, так и фильтр, подавляющий нежелательные составляющие выходного напряжения. Задача фильтра, подключаемого к выходу выпрямителя, выделить только постоянную составляющую U0 (полезный эффект выпрямления) и подавить все остальные составляющие спектра напряжения Ud (пульсации). Это действие часто называется «сглаживанием» выходного напряжения. Поэтому такой фильтр называется сглаживающим. Его выполняют в виде ФНЧ (обычно LC-фильтра) с полосой пропускания .
Если выпрямитель, входящий в состав преобразователя AC/DC, в процессе работы использует одну полуволну напряжения переменного тока, то он называется однотактным или однополупериодным, а если обе полуволны — то двухтактным или двухполупериодным. На рисунке 2 приведена упрощенная схема однотактного преобразователя переменного напряжения в постоянное.
Рисунок 2. Эквивалентная схема однотактного преобразователя переменного тока в постоянный
На данном рисунке ключ К синхронно с частотой источника U1 подключает нагрузку к источнику. На нагрузке получается пульсирующее напряжение с частотой ωc. За период частоты входного колебания через нагрузку и источник проходит только один импульс тока. Частота первой гармоники тока (и напряжения пульсаций на нагрузке) равна частоте сети ωc. Постоянная составляющая тока нагрузки в данной схеме протекает через источник входного напряжения. Если в его составе присутствует трансформатор, то это приведет к его подмагничиванию и ухудшению массогабаритных параметров.
Если напряжениесети на входе однополупериодного выпрямителя гармоническое , то временные диаграммы напряжения на входе и выходе данной схемы будут выглядеть так, как показано на рисунке 3.
Рисунок 3. Временные диаграммы напряжения на входе и выходе однополупериодного преобразователя
Как видно из данного рисунка уровень постоянной составляющей тока на выходе схемы однотактного преобразователя AC/DC достаточно мал. Поэтому чаще применяется двухтактная схема. Схема двухтактного преобразователя переменного напряжения в постоянное приведена на рисунке 4.
Рисунок 4. Эквивалентная схема двухтактного преобразователя переменного тока в постоянный
В данной схеме ключи К1 и К2 подключают нагрузку на время одной полуволны (Т/2) два раза за период. Поэтому за период изменения напряжения сети через нагрузку и источник проходят два импульса тока, причем благодаря переключению ток через нагрузку протекает в одном направлении.
Постоянная составляющая тока нагрузки не протекает через первичный источник и не влияет на его работу. Частота импульсов тока и напряжения на нагрузке UH в два раза выше частоты сети ωc, что позволяет уменьшить габариты сглаживающего фильтра. Все перечисленные факторы позволяет значительно улучшить массу и габариты преобразователя переменного тока в постоянный. Временные диаграммы напряжений и токов на входе и выходе двухтактного преобразователя переменного тока в постоянный приведены на рисунке 5.
Рисунок 5. Временные диаграммы напряжений и токов на входе и выходе двухполупериодного преобразователя
В качестве ключей в схемах преобразователей переменного тока в постоянный используются неуправляемые и управляемые вентили, в качестве которых используются диоды, тиристоры, биполярные и полевые транзисторы. Наиболее широко применяются неуправляемые вентили, в качестве которых используются мощные полупроводниковые диоды.
Следует отметить, что современные AC/DC преобразователи строятся по более сложной схеме. В них сначала производится выпрямление и фильтрация входного колебания, затем генерация высокой частоты, напряжение которой трансформируется в нужное на выходе, а затем снова выпрямление и фильтрация всех нежелательных спектральных составляющих. Это позволяет значительно уменьшить габариты преобразователя и повысить его к.п.д. Часто они выполняются в виде малогабаритного неразъемного блока.
Рисунок 6. Внешний вид AC/DC преобразователя
Понравился материал? Поделись с друзьями!
- Сажнёв А.М., Рогулина Л.Г., Абрамов С.С. “Электропитание устройств и систем связи”: Учебное пособие/ ГОУ ВПО СибГУТИ. Новосибирск, 2008г. – 112 с.
- Алиев И.И. Электротехнический справочник. – 4-е изд. испр. – М.: ИП Радио Софт, 2006. – 384с.
- Гейтенко Е.Н. Источники вторичного электропитания. Схемотехника и расчёт. Учебное пособие. – М.
, 2008. – 448 с. - Электропитание устройств и систем телекоммуникаций: Учебное пособие для вузов / В.М.Бушуев, В.А. Деминский, Л.Ф. Захаров и др. – М.,2009. – 384 с.
- Денисов А.И., Зволинский В.М., Руденко Ю.В. Вентильные преобразователи в системах точной стабилизации. – К.: Наукова думка, 1997. – 250 с.
, 2008. – 448 с.Вместе со статьей «Преобразование переменного тока в постоянный» читают:
Источник
Как из постоянного тока сделать переменный
Для некоторых электроприборов требуется электропитание в виде переменного напряжения, однако не всегда оно доступно. В таком случае возникает вопрос, как из постоянного тока сделать переменный. Его можно решить, используя преобразователь постоянного электрического напряжения в переменное.
История использования
О токе, который теперь называется постоянным, человечество узнало давно. О существовании переменного стало известно при изучении свойств электромагнитного поля. Первая работа на эту тему была опубликована в 1831 году.
В США первоначально рассматривалось применение и постоянного, и переменного тока для электропитания на равных. Оба варианта имели своих сторонников и веские аргументы для внедрения. Однако по причинам коммерческого характера преимущество получило использование переменного электротока. Постепенно это стало общемировым стандартом.
Необходимость преобразования напряжения
Для каждого прибора имеются требования к характеристикам питающего тока. В быту обычно используют переменный ток с частотой 50 Гц, из которого получают тот, который необходим для конкретного вида электрооборудования. Например, для этой цели может быть использован адаптер питания для смартфона.
Иногда возникает необходимость выполнить противоположное преобразование. Это актуально в тех случаях, когда электроэнергию получают в виде постоянного тока. Такая ситуация, например, возникает при использовании солнечных батарей. Этот способ является дешевым и эффективным, но требует дальнейшего преобразования постоянного тока в переменный.
Преобразовывать постоянный ток в переменный выгодно из-за преимуществ последнего. В качестве примера можно привести следующие факты:
- Использование в трансформаторах сокращает потери при передаче электроэнергии на значительные расстояния.
- Переменный электроток обеспечивает эффективную работу индукционных нагревателей.
- Дроссельные фильтры дают возможность избавляться от высокочастотных помех. Выбор частоты осуществляется путём изменения индуктивности катушки.
- Использование переменного тока позволяет получать постоянно изменяющееся магнитное поле.
Техника преобразования
Чтобы получить переменный ток из постоянного, необходимо воспользоваться прибором, который называют инвертором. Он может работать с использованием различных схем. На рисунке представлен простейший вариант устройства.
Схема простого инвертора включает два транзистора, которые попеременно открываются и закрываются. В результате устройство подключается к источнику постоянного тока с разной полярностью.
Таким образом происходит преобразование из постоянного тока в переменный. При этом необходимо обеспечить наличие нужной частоты. Иногда для этого применяют электронное управление с помощью микросхем.
После инвертора электроток не всегда обладает нужными характеристиками. Чтобы получить их, переменный ток пропускают через трансформатор. Это преобразующее устройство создает на выходе ток с необходимыми параметрами, например, ток частотой 50 Гц и переменное напряжение 220 В.
Существуют различные типы инверторов. Каждый из них обладает своими особенностями, что необходимо учитывать при выборе. В интернете можно найти множество инструкций, как сделать инвертор самостоятельно. Но следует учитывать, что такая не простая работа требует определенного уровня квалификации. Поэтому проще приобрести нужную модель в магазине.
Разновидности инверторов
Инверторы могут классифицироваться по нескольким признакам. Одним из них является форма получаемого сигнала. Инверторы способны вырабатывать:
- Сигналы прямоугольной формы.
- Ступенчатой формы. В этом случае постоянное напряжение обрабатывается в два этапа. Сначала происходит образование однополярных импульсов нужного вида и удвоенной частоты. Затем при помощи мостового преобразователя получают разнополярный сигнал с необходимыми характеристиками.
- Синусоидальной формы. В этом случае сначала получают высокочастотный сигнал одинаковой амплитуды. Затем при помощи мостового инвертора многократно выполняют специальную модуляцию.
По принципу действия инверторы делятся на автономные и ведомые сетью. Последние называются зависимыми. Они применяются, например, на электровозах в качестве силовых преобразователей.
Автономные устройства делятся на:
Инверторы строятся на основе разных схем:
- Мостовой инвертор без трансформатора используется для преобразования постоянного напряжения в тех случаях, когда на выходе необходимо получить мощность выше 500 В×А при напряжении 220 или 380 В.
- Схема с нулевым выходом трансформатора преобразует постоянный ток в переменный, если требуется мощность не более 250–500 В×А. Такой инвертор обеспечит питание устройствам, потребляющим 12 или 24 В.
- Для промышленных целей, когда требуется мощность от нескольких киловольт-ампер до десятков или для обеспечения энергией ответственного оборудования, используют мостовой инвертор с трансформатором.
Такой инвертор обеспечит питание устройствам, потребляющим 12 или 24 В.Во всех перечисленных случаях получают переменный ток, амплитуда которого по форме в той или иной степени приближается к синусоиде.
Как выбрать инвертор
Чтобы выбрать подходящий инвертор, необходимо обратить внимание на следующее:
- Мощность устройства должна превышать ту, которую имеют его потребители.
- Необходимо, чтобы характеристики переменного тока (частота, амплитуда, форма импульсов) подходили для использующих его электроприборов.
- При преобразовании немаловажное значение имеет фаза синусоиды. Инвертор должен обеспечивать питание даже тогда, когда потребление подключённых устройств достигает максимума. Это особенно актуально в тех случаях, когда речь идёт об электродвигателях, насосах или компрессорах.
Чтобы рассчитать требуемую мощность преобразователя, необходимо предпринять такие шаги:
- Нужно из технической документации подключаемых приборов определить их номинальную мощность. Для примера можно привести холодильник (200 Вт) и пылесос (1000 Вт). Суммарная мощность будет равна 200 + 1000 = 1200 Вт.
- Требуется определить пиковое значение мощности. Для этого полученную величину необходимо умножить на 1.3. В рассматриваемом примере получается 1200×1.3 = 1560 Вт.
- Дополнительно следует учесть коэффициент, который равен 0.6–0.99. Для вычислений используют минимальное значение: 1560/0.6 = 2600. Результирующее значение выражается в Вольт-Амперах. Оно представляет собой мощность, которую должен обеспечивать инвертор для питания в рассмотренном случае.
Инвертор, обеспечивающий преобразование тока, постоянно отслеживает фазу электросети и поддерживает значение выходного напряжения, которое несколько превышает значение сетевого.
Видео по теме
youtube.com/embed/qqCZBgliFE4″/>Источник
Как работает преобразователь напряжения? Виды, мощность, схемы
В этой статье рассматриваются электросхемы преобразователей напряжения, назначение и принцип работы оборудования. Также здесь объясняется, какие бывают устройства, даются рекомендации по их выбору, указываются ключевые характеристики.
Содержание
Принцип работы преобразователей напряжения
Преобразователи представляют собой устройства, предназначенные для преобразования входного напряжения. Они могут повышать или понижать его, преобразовывать постоянный электроток в переменный и наоборот. Соответственно, принцип функционирования оборудования зависит от его типа. Существуют следующие основные разновидности устройств.
Преобразователи постоянного напряжения в постоянное
Они также называются DC/DC‑конвертеры. Применяются в вычислительной аппаратуре, средствах связи, схемах управления и автоматики. Обеспечивают снижение или повышение напряжения от источника электропитания (например, аккумуляторов или гальванических элементов) до нужного для питания нагрузки значения.
Некоторые модели также могут инвертировать сигнал для получения напряжения с обратной полярностью. Электросхема конвертеров обычно включает такие элементы, как входной фильтр, конденсатор, катушки индуктивности, ключевого транзистора или тиристора, диода. Управление ключом осуществляется с помощью ШИМ. Ниже представлена функциональная схема повышающего преобразователя.
В категорию DC/DC‑конвертеров входят высоковольтные преобразователи. Они используются для нагрузок с малыми потребляемыми токами, которые не требуют значительной мощности источника электропитания. К ним относятся, например, счетчики радиационных излучений, ионизаторы воздуха, аноды электроннолучевых трубок в осциллографах.
Большинство современных ДС/ДС‑преобразователей имеет гальваническую развязку. В таких устройствах входные и выходные электроцепи разделены изоляционным барьером. Это решение позволяет защитить людей и подключаемую нагрузку от аварийного повышения напряжения на входе, а также улучшает помехозащищенность конвертера.
Преобразователи переменного напряжения в постоянное (выпрямители)
AC/DC‑преобразователи применяются для преобразования переменного напряжения (например, стандартного напряжения бытовых или промышленных электросетей 220/380 В) в стабилизированное постоянное напряжение. Устройства широко применяются в промышленной автоматизации, изготовлении источников питания, телекоммуникациях, на транспорте, в гальванике, энергосиловых установках, сварочных аппаратах. В зависимости от используемых силовых ключей, выпрямители бывают:
1. Тиристорными. Они состоят, как правило, из таких основных компонентов:
- трансформатор. Необходим для понижения/повышения напряжения, а также гальванической развязки выпрямителя от электросети;
- тиристорный мост (вентильная группа). Предназначен для преобразования переменного электротока в постоянный и регулирования (стабилизации) параметров выпрямленного тока, вне зависимости от колебаний напряжения на входе;
- блок управления вентильной группой;
- емкостной, индуктивный или комбинированный фильтр (LC-фильтр). Предназначен для сглаживания пульсаций выходных параметров.
Предназначен для сглаживания пульсаций выходных параметров.2. Транзисторными. В состав таких выпрямителей входят следующие элементы:
- входной LC-фильтр. Необходим для защиты питающей сети от помех, создаваемых выпрямителем;
- диодный мост;
- ВЧ-преобразователь. Предназначен для преобразования постоянного тока в высокочастотный импульсный и регулирования (стабилизации) параметров выпрямленного тока, вне зависимости от колебаний входного напряжения;
- ВЧ-трансформатор. Предназначен для понижения/повышения напряжения импульсного тока;
- диодный или транзисторный выпрямительный мост. Предназначен для преобразования высокочастотного импульсного тока в постоянный;
- блок управления;
- выходной LC-фильтр.
Преобразователи постоянного напряжения в переменное
Эти устройства называют DC/AC‑инверторами. Они могут применяться как отдельная аппаратура или входить в состав источников бесперебойного питания и систем преобразования электроэнергии.
Формирование переменного напряжения осуществляется с помощью транзисторов и ШИМ. Периодическое высокочастотное открывание/закрывание транзисторов в электросхеме обеспечивает изменение направление движения тока и получение синусоиды.
Важно не только то, как работает инвертор напряжения, но и какую топологию формирования синусоидального сигнала он использует. Есть два основных варианта:
Топология «полумост» со сквозной нейтралью. Она отличается минимальным количеством силовых транзисторов и достаточно простой схемой. К недостаткам относится необходимость применения двухполярного источника электропитания, удвоенное число высоковольтных конденсаторов. Этот вариант используют обычно для не очень мощных нагрузок (0,5-1 кВт).
Мостовая топология. Наиболее распространенная схема в силовых преобразователях. Характеризуется повышенной надежностью, не требует большой входной емкости, обеспечивает минимальные пульсации на транзисторах. К недостаткам относится повышенная сложность драйверов и увеличенное число транзисторов.
Критерии выбора и расчет инвертора напряжения
Важнейшие характеристики инвертора:
- частота преобразователя напряжения и форма напряжения. Желательно приобрести аппарат, который выдает чистый синусоидальный сигнал. К такому преобразователю можно подключать даже высокочувствительное оборудование;
- номинальная мощность. Она должна быть выше, чем суммарная нагрузка всех подключенных потребителей;
- максимальная пиковая мощность. Это значение определяет, какую наибольшую нагрузку выдержит устройство при подключении техники с малым значением коэффициента cos ф. К такому оборудованию относятся электродвигатели, насосы, компрессоры;
- значение входного/выходного напряжения и силы электротока.
Чтобы выполнить расчет необходимой мощности DC/AC преобразователя, необходимо:
- Сложить мощность, потребляемую подключаемым оборудованием. Ее берут из паспортных данных на технику. Например, холодильник — 200 Вт, стиральная машина — 1500 Вт, пылесос — 1000 Вт. Итого в сумме: 200 + 1500 + 1000 = 2700 Вт.
- Учесть пиковую нагрузку. Для этого полученную сумму умножаем на коэффициент 1,3 (для рассматриваемого примера: 2700*1,3 = 3510 Вт).
- Учесть коэффициент cos ф для получения результата в вольт-амперах. Его значение для разного оборудования варьируется в пределах 0,60. 0,99. Для расчета лучше принять минимальную величину. 3510/0,6 = 5850 ВА ≈ 6 кВА. Именно на это значение следует ориентироваться при выборе инвертора.
Итого в сумме: 200 + 1500 + 1000 = 2700 Вт.Заключение
В статье были рассмотрены основные разновидности преобразователей напряжения, особенности их работы и сферы применения. Также были приведены типовые электросхемы преобразователей напряжения и описаны критерии выбора DC/AC инверторов.
Источник
Преобразователь для питания импульсной нагрузки
Статический преобразователь СПП-И-10-300 переменного трехфазного напряжения 380 В 50 Гц в постоянное напряжение 300 В предназначен для использования в радиоэлектронной аппаратуре.
Условия эксплуатации по группам 2.1.1, 2.1.2, 2.3.1, 2.3.2 ГОСТ РВ 20.39.304.
Преобразователь предназначен для питания импульсной нагрузки в широком диапазоне рабочих частот. Прибор обладает повышенными требованиями по надежности за счет наличия сменных силовых блоков.
1. Работа при электропитании от основной или резервной трехфазных сетей переменного тока напряжением 380 В частотой 50 Гц с обеспечением гальванической развязки между сетями, а также между сетями и нагрузкой.
2.
Дистанционное и местное управление.
3. Уровень индустриальных помех по ГОСТ В25.803-91 по группе 2.3.2.
4. Получение команд управления и выдача сигналов состояния и неисправностей по интерфейсу RS-485.
5. Коэффициент мощности по входу не менее 0,8 (при питании от одной сети).
6.
Быстродействующая защита выходных цепей от пиковых токов перегрузки и токов короткого замыкания.
7. Защита от перегрева и превышения выходного напряжения.
8. Защита от снижения и превышения входного напряжения.
9. Наличие системы самодиагностики.
10. Возможность регулировки выходного напряжения.
11. По брызгозащищенности соответствует исполнению IP23 по ГОСТ 14254.
Скачать технические характеристики в формате .pdf
| Наименование параметра
|
Значение
|
|
Номинальное значение выходного напряжения (при Iн=Iномин. и номинальном напряжении питающей сети), В
|
300±3 | |
| Импульсный ток нагрузки (время импульса – 128 мкс; период – 2 мс), А, не более
|
33,3 1) | |
| 3,0 2) | ||
| Ток нагрузки минимальный, А
|
0 3)
|
|
Нестабильность выходного напряжения при плавном изменении входного напряжения (при Iн=Iномин. ), %, не более
|
±2
|
|
| Температурная нестабильность выходного напряжения (при Iн= Iномин. и номинальном напряжении питающей сети), %, не более
|
±2 | |
| Суммарная нестабильность выходного напряжения, %, не более | ±4 | |
| Диапазон срабатывания схемы защиты от перегрузки по току, А 4) | 7 — 14 | |
| Диапазон срабатывания схемы защиты от превышения выходного напряжения, В
|
340 — 360 | |
| КПД, %, не менее
|
80 | |
| Напряжение пульсации выходного напряжения от пика до пика, В, не более | 15 | |
| Диапазон рабочих температур, оС
|
-10. ..+ 45 |
|
| Вид охлаждения
|
собственная воздушноавтономная система разомкнутого типа
|
|
| Масса, кг, не более | 70 | |
| Габаритные размеры, мм | Высота, А | 430 |
| Ширина, В | 417 | |
| Длина, С | 75 | |
| Примечания
1) Ток во время импульса; 2) Ток во время паузы; 3) Допускается при включении преобразователя при Iн=Iминим.  увеличение выходного напряжения до 310 В на время не более 1 минуты;
4) Действующее значение. |
||
Пример записи обозначения при заказе и в конструкторской документации:
Статический преобразователь СПП-И-10-300 ЛРЕИ.468353.069 ЛРЕИ.468353.069 ТУ
Источники питания | Electronics Club
Источники питания | Клуб электроникиТрансформатор | Выпрямитель | Сглаживание | Регулятор | Двойные источники питания
Следующая страница: Датчики
См. также: AC/DC | Диоды | Конденсаторы
Типы источников питания
Существует много типов блоков питания. Большинство из них предназначены для преобразования сетей переменного тока высокого напряжения.
электричество к соответствующему источнику низкого напряжения для электронных цепей и других устройств.
Блок питания можно разбить на ряд блоков, каждый из которых выполняет определенную функцию.
Например, регулируемый источник питания 5 В:
- Трансформатор — понижает напряжение сети переменного тока высокого напряжения до переменного тока низкого напряжения.
- Выпрямитель — преобразует переменный ток в постоянный, но выход постоянного тока меняется.
- Smoothing (Сглаживание) — сглаживает постоянный ток от больших колебаний до небольших пульсаций.
- Регулятор — устраняет пульсации, устанавливая выход постоянного тока на фиксированное напряжение.
Блоки питания из этих блоков описаны ниже с принципиальной схемой и графиком их выходной мощности:
Только трансформатор
Низковольтный выход AC подходит для ламп, обогревателей и специальных двигателей переменного тока.
Это , а не , подходящее для электронных схем, если они не включают выпрямитель и сглаживающий конденсатор.
См.: Трансформатор
Трансформатор + Выпрямитель
Регулируемый выход DC подходит для ламп, обогревателей и стандартных двигателей. Это , а не , подходящее для электронных схем, если они не включают сглаживающий конденсатор.
См.: Трансформер | Выпрямитель
Трансформатор + Выпрямитель + Сглаживатель
Сглаженный выход DC имеет небольшую пульсацию. Он подходит для большинства электронных схем.
См.: Трансформер | Выпрямитель | Сглаживание
Трансформатор + Выпрямитель + Сглаживатель + Регулятор
Выход постоянного тока , регулируемый , очень плавный, без пульсаций. Он подходит для всех электронных схем.
См.: Трансформер | Выпрямитель | Сглаживание | Регулятор
Трансформатор
Трансформаторы преобразуют электричество переменного тока из одного напряжения в другое с небольшой потерей мощности.
Трансформаторы работают только с переменным током, и это одна из причин, по которой сетевое электричество является переменным.
Повышающие трансформаторы повышают напряжение, понижающие трансформаторы понижают напряжение. В большинстве источников питания используется понижающий трансформатор для снижения опасного высокого напряжения в сети. напряжения (230 В в Великобритании) на более безопасное низкое напряжение.
Трансформаторы потребляют очень мало энергии, поэтому выходная мощность (почти) равна входной мощности. Обратите внимание, что при снижении напряжения ток увеличивается.
Фотография © Rapid Electronics
Входная катушка называется первичной обмоткой , а выходная катушка называется вторичной обмоткой .
Между двумя катушками нет электрического соединения, вместо этого они соединены
переменное магнитное поле, создаваемое в мягком железном сердечнике трансформатора.
Две линии в середине символа цепи представляют ядро.
Rapid Electronics: Трансформаторы
Символ цепи трансформатора
Передаточное отношение
Отношение количества витков на каждой катушке, называемое отношением витков , определяет соотношение напряжений. Понижающий трансформатор имеет большое количество витков на первичной (входной) обмотке, подключенной к сети высокого напряжения. и небольшое количество витков на его вторичной (выходной) катушке для получения низкого выходного напряжения.
| число оборотов = | Вп | = | Np |
| Vs | Ns |
| power out = power in |
| Vs × Is = Vp × Ip |
Vp = первичное (входное) напряжение
Np = число витков первичной обмотки
Ip = первичный (входной) ток
Vs = вторичное (выходное) напряжение
Ns = количество витков вторичной обмотки
Is = вторичный (выходной) ток
Более подробная информация об источниках питания и трансформаторах находится на
Электроника на сайте Meccano.
Выпрямитель
Существует несколько способов подключения диодов для создания выпрямителя для преобразования переменного тока в постоянный. Мостовой выпрямитель является наиболее важным, и он производит двухполупериодных переменный постоянный ток. Двухполупериодный выпрямитель также можно сделать всего из двух диодов, если используется трансформатор с центральным отводом. но этот метод редко используется сейчас, когда диоды стали дешевле. А можно использовать один диод в качестве выпрямителя, но он использует только положительные (+) части волны переменного тока для создания полуволн переменного постоянного тока.
Мостовой выпрямитель
Мостовой выпрямитель может быть изготовлен с использованием четырех отдельных диодов, но он также доступен в
пакеты, содержащие четыре необходимых диода. Он называется двухполупериодным выпрямителем.
потому что он использует всю волну переменного тока (как положительные, так и отрицательные участки).
Переменные пары диодов проводят, это
изменяется по соединениям, поэтому чередующиеся направления переменного тока преобразуются в одно направление постоянного тока.
1,4 В используется в мостовом выпрямителе, потому что на каждом проводящем диоде 0,7 В, а их всегда два. диоды проводящие, как показано на схеме.
Мостовые выпрямители оцениваются по максимальному току, который они могут пропускать, и максимальному обратному напряжению, которое они могут выдержать. Их номинальное напряжение должно быть не менее чем в раз больше, чем в три раза по , от среднеквадратичного напряжения источника питания. поэтому выпрямитель может выдерживать пиковые напряжения. Пожалуйста, смотрите страницу Диоды для более подробной информации, включая фотографии мостовых выпрямителей.
Rapid Electronics: Мостовые выпрямители
Мостовой выпрямитель
Выход: двухполупериодный переменный постоянный ток
(с использованием всей волны переменного тока)
Выпрямитель с одним диодом
В качестве выпрямителя можно использовать один диод, но он создает полуволну переменный постоянный ток с промежутками
когда переменный ток отрицателен.
Трудно сгладить это достаточно хорошо, чтобы питать электронные схемы, если они
требуют очень малого тока, чтобы сглаживающий конденсатор не разряжался во время промежутков.
Пожалуйста, смотрите страницу Диоды для некоторых примеров выпрямительных диодов.
Rapid Electronics: диоды выпрямителя
Выпрямитель с одним диодом
Выход: полуволновой переменный постоянный ток
(используется только половина волны переменного тока)
Сглаживание
Сглаживание выполняется электролитическим конденсатором большой емкости подключен через источник постоянного тока, чтобы действовать как резервуар, подавая ток на выход, когда переменное напряжение постоянного тока от выпрямитель падает. На диаграмме показаны несглаженный переменный DC (пунктирная линия) и сглаженный DC (сплошная линия). Конденсатор быстро заряжается вблизи пика переменного постоянного тока, а затем разряжается, подавая ток на выход.
Обратите внимание, что сглаживание значительно увеличивает среднее значение постоянного напряжения почти до пикового значения.
(1,4 × среднеквадратичное значение). Например, 6 В переменного тока RMS выпрямляется.
до двухполупериодного постоянного тока около 4,6 В RMS (1,4 В теряется в мостовом выпрямителе), со сглаживанием этого
увеличивается почти до пикового значения, что дает 1,4 × 4,6 = 6,4 В постоянного тока.
Сглаживание не идеальное из-за небольшого падения напряжения на конденсаторе по мере его разрядки, давая небольшую пульсацию напряжения . Для многих цепей пульсации, которые составляют 10% от питания напряжение является удовлетворительным, и приведенное ниже уравнение дает требуемое значение для сглаживающего конденсатора. Конденсатор большей емкости даст меньше пульсаций. Емкость конденсатора должна быть удвоена при сглаживании однополупериодного постоянного тока.
Rapid Electronics: электролитические конденсаторы
Сглаживающий конденсатор, C, для пульсаций 10 %:
| C = | 5 × Io |
| Vs × f |
где:
Кл = сглаживающая емкость в фарадах (Ф)
Io = выходной ток в амперах (А)
Vs = напряжение питания в вольтах (В), это пиковое значение несглаженного постоянного тока
f = частота сети переменного тока в герцах (Гц), в Великобритании это 50 Гц
Подробнее о сглаживании см.
Электроника на сайте Meccano.
Регулятор
Доступны ИС регулятора напряженияс фиксированным (обычно 5, 12 и 15 В) напряжением. или переменное выходное напряжение. Они также оцениваются по максимальному току, который они могут пропустить. Доступны стабилизаторы отрицательного напряжения, в основном для использования в двойных источниках питания. Большинство регуляторов имеют некоторую автоматическую защиту от чрезмерного тока («защита от перегрузки»). и перегрева («тепловая защита»).
Многие микросхемы стабилизаторов постоянного напряжения имеют 3 вывода и выглядят как силовые транзисторы. например регулятор 7805 +5V 1A, показанный справа. Имеют отверстие для крепления радиатор при необходимости.
Rapid Electronics: регулятор 7805
Фотография регулятора напряжения © Рапид Электроникс
Дополнительную информацию об микросхемах регулятора напряжения |
Регулятор стабилитрона
Для слаботочных источников питания можно сделать простой регулятор напряжения с резистором. и стабилитрон, подключенный в обратном направлении , как показано на схеме. Стабилитроны рассчитаны по напряжению пробоя Vz и максимальная мощность Pz (обычно 400мВт или 1,3Вт).
Резистор ограничивает ток (как резистор светодиода). Ток через резистор постоянный, поэтому при отсутствии выходного тока весь ток течет через стабилитрон, а его номинальная мощность Pz должна быть достаточно большой, чтобы выдержать это.
Для получения дополнительной информации о стабилитронах см. страницу «Диоды».
Rapid Electronics: стабилитроны
стабилитрон
a = анод, k = катод
Выбор стабилитрона и резистора
Вот шаги для выбора стабилитрона и резистора:
- Напряжение стабилитрона Vz — необходимое выходное напряжение
- Входное напряжение Vs должно быть на несколько вольт больше, чем Vz
(чтобы учесть небольшие колебания Vs из-за пульсаций) - Максимальный ток Imax — требуемый выходной ток плюс 10 %
- Мощность стабилитрона Pz определяется максимальным током: Pz > Vz × Imax
- Сопротивление резистора : R = (Vs — Vz) / Imax
- Номинальная мощность резистора : P > (Vs — Vz) × Imax
В примере показано, как использовать эти шаги для выбора стабилитрона и резистора с подходящими значениями и номинальной мощностью.
Например,
Если требуется выходное напряжение 5 В и выходной ток 60 мА:
- Vz = 4,7 В (ближайшее доступное значение)
- Vs = 8 В (на несколько вольт больше, чем Vz)
- Imax = 66 мА (ток плюс 10 %)
- Pz > 4,7 В × 66 мА = 310 мВт, выберите Pz = 400 мВт
- R = (8 В — 4,7 В) / 66 мА = 0,05 кОм
= 50,
выбрать R = 47 - Номинальная мощность резистора P > (8–4,7 В) × 66 мА = 218 мВт, выберите P = 0,5 Вт
Двойные расходные материалы
Некоторым электронным схемам требуется источник питания с положительным и отрицательным выходами, а также нулевое напряжение (0 В). Это называется «двойным питанием», потому что оно похоже на два обычных источника питания, соединенных вместе, как показано на схеме.
Двойные источники питания имеют три выхода, например источник питания ±9 В имеет выходы +9 В, 0 В и -9 В.
Rapid Electronics: блоки питания
Следующая страница: Датчики | Этюд
Преобразователи переменного тока в постоянный
: характеристики, конструкция и применение
СтатьиСиловая электроника
Pragya ChauhanПоследнее обновление: 20 августа 2022 г.
0 38 029 3 минуты чтения
Содержание
Преобразователи переменного тока в постоянный Преобразователи переменного тока в постоянный являются одним из наиболее важных элементов силовой электроники. Это связано с тем, что существует множество реальных приложений, основанных на этих преобразованиях. Электрические схемы, которые преобразуют входной переменный ток (AC) в выходной постоянный ток (DC), известны как преобразователи переменного тока в постоянный. Они используются в приложениях силовой электроники, где входная мощность представляет собой синусоидальное переменное напряжение с частотой 50 Гц или 60 Гц, которое требует преобразования мощности для выхода постоянного тока.
Процесс преобразования переменного тока в постоянный называется выпрямлением. Выпрямитель преобразует источник переменного тока в источник постоянного тока на конце нагрузки. Точно так же трансформаторы обычно используются для регулировки источника переменного тока, чтобы снизить уровень напряжения, чтобы иметь лучший рабочий диапазон для источника постоянного тока.
Концепция переменного тока (AC) и постоянного тока (DC) Переменный ток
В переменном токе ток меняет направление и течет вперед и назад. Ток, направление которого периодически меняется, называется переменным током (AC). Имеет ненулевую частоту. Производится генератором переменного тока, динамо-машиной и т. д.
Рис.: Простая цепь переменного тока Постоянный ток При постоянном токе ток не меняет свою величину и полярность. Если ток в проводнике всегда течет в одном и том же направлении, то такой ток называется постоянным.
У него нулевая частота. Он производится элементами, аккумулятором, генератором постоянного тока и т. д.
Простые шаги для преобразования переменного тока в постоянный
Теперь поговорим о преобразователе переменного тока в постоянный. Рассмотрим часто используемый преобразователь в цепи питания, преобразователь 230В переменного тока в 5В постоянного тока.
1. Понижение уровней напряженияИногда необходимо увеличить напряжение при передаче энергии на большие расстояния. Точно так же необходимо уменьшить напряжение для оборудования, потребляющего меньшую мощность. Повышающие трансформаторы используются для повышения уровней напряжения, а понижающие трансформаторы используются для понижения уровней напряжения.
Рассмотрим трансформатор с выходом 12 В. Электропитание 230 В переменного тока преобразуется в 12 В переменного тока с помощью понижающего трансформатора.
Среднеквадратичное значение и его пиковое значение могут быть заданы произведением квадратного корня из двух на среднеквадратичное значение и примерно равны 17 В, что является выходным сигналом понижающего трансформатора.
Выпрямитель преобразует источник переменного тока в источник постоянного тока на стороне нагрузки. Существуют различные типы выпрямителей, такие как однополупериодные, двухполупериодные и мостовые выпрямители.
Полномостовой выпрямитель, состоящий из четырех диодов, соединенных в виде моста. Диод проводит только в одном направлении, то есть при прямом смещении. Он остается в выключенном состоянии в другом направлении, т.е. при обратном смещении.
В приведенной выше схеме во время положительного полупериода диоды D2 и D4 открыты. А во время отрицательного полупериода питания диоды D1 и D3 открыты. Таким образом, входная мощность переменного тока выпрямляется в выходную мощность постоянного тока.
Но проблема в том, что выходная мощность постоянного тока состоит из импульсов и не является чистым постоянным током.
Нам нужно преобразовать пульсирующий постоянный ток в чистый постоянный ток. Для этого в большей части схемы используются конденсаторы. Конденсатор используется для хранения энергии, пока входное напряжение увеличивается от нуля до своего пикового значения. Энергия конденсатора может быть разряжена, пока входное напряжение уменьшается от пикового значения до нуля.
Таким образом, таким образом, мы можем преобразовать пульсирующий постоянный ток в чистый постоянный ток, используя этот процесс зарядки и разрядки конденсатора.
4. Регулировка фиксированного напряжения постоянного тока Чтобы зафиксировать выходное напряжение на фиксированном желаемом уровне, мы, наконец, используем регулятор напряжения IC. ИС регуляторов напряжения постоянного тока имеет название 78XX.
