Електроживлення зв’язку. Джерела електроживлення. Використання акумулятора & mdash; Блог Віктора Повага

1. Хімічні джерела струму

1.1 Первинні елементи та батареї 

\ Власний коментар з прочитаної технічної літератури вітчизняних авторів \

 Мал. 1

Даний розділ може скласти утруднення у всьому викладеному в НЕ засвоєних формулюваннях як:

  • сульфатация пластин акумулятора;
  • щільність розчину \ електроліту \;
  • внутрішній опір акумулятора;
  • електрорушійна сила акумулятора;
  • ємність акумулятора при розряді;
  • віддача акумулятора по енергії.

Сульфатація пластин акумулятора – часткове покриття пластин акумулятора білим нальотом крупнокристалічного сульфату свинцю, подальша підзарядка акумулятора неможлива через погану провідності даного нальоту. Щільність розчину – співвідношення, яке показує у скільки разів маса розчину більша за масу води того ж об’єму. Внутрішній опір акумулятора – величина не постійна, що залежить від складу пластин, відстані між пластинами, щільністю і температурою електроліту, ступенем зарядженості акумулятора. Е.Д.С. акумулятора – напруга на електродах \ затискачах \ акумулятора. Величина не постійна, змінюється з плином часу експлуатації. Ємність акумулятора при розряді – визначається твором струму при заряді на тривалість заряду \ в годиннику \. Віддача акумулятора по енергії – відношення енергії при розряді, до енергії витраченої на заряд. Для електроживлення апаратури зв’язку до хімічних джерел струму відносяться:

  • первинні джерела;
  • електрохімічні акумулятори.

До первинним елементам \рис.2\  відносять джерело електричної енергії разового действи, тобто хімічні речовини в процесі розряду не можуть бути повернуті в первісний стан, під впливом підзарядки електричного струму джерела такого типу заряджені бути не можуть. Іншими словами первинні джерела електричної енергії в кінці терміну своєї експлуатації, – підлягають   утилізації.

рис.2

На рис. 1 представлені електрохімічні акумулятори мають в процесі експлуатації властивості оборотності електрохімічного складу електроліту і підлягають своєї підзарядці. На рис.2 представлений асортимент первинних елементів – що не підлягають своєї підзарядки. Тут дається загальне уявлення про такі джерела електричної енергії для електроживлення апаратури зв’язку. Акумулятори для апаратури зв’язку стаціонарного призначення, – мають свої габаритні розміри, як допустимо акумулятор СК-128:

  • довжина \ мм. \ – 1314;
  • ширина \ мм. \ – 484;
  • висота \ мм. \ – 598;
  • маса без електроліту \ кг. \ – 595;
  • кількість електроліту \ л. \ – 211,0.

Електрохімічні акумулятори мають властивість оборотності, тобто хімічні речовини утворилися в ході своєї експлуатації, – можуть бути повернуті в початкове вихідне стан під впливом електричного струму. – при заряджанні акумулятора. В основному для апаратури зв’язку застосовуються елементи:

  • марганцевокислого цинкові;
  • повітряно-марганцево-цинкові.

Дані елементи за своєю формою бувають:

рис.3

  •       галетні
  • прямокутні;
  • циліндричні \ дискові \;

Циліндричні елементи складаються з цинкового судини \ рис.3 \, має електрод з негативним потенціалом. Для позитивного потенціалу використовується вугільний стрижень \ позитивний електрод \. Навколо вугільного стрижня знаходиться активний матеріал – діоксид марганцю, в якості електроліту використовують    згущений розчин нашатирю.

 Галетна форма елементів виконується у вигляді брикету, який служить позитивним електродом, функцію негативного електрода виконує цинкова пластина.

Між брикетом і цинкової пластиною розташовується прокладка з картону, просочена розчином нашатирю.

1.2 Пристрій кислотних акумуляторів

На прикладі кислотно-свинцевих акумуляторів представляє собою гальванічний елемент, активною речовиною позитивного електрода служить двоокис свинцю, негативним електродом- губчастий свинець. Як вітчизняні виробники так і зарубіжні, випускають акумулятори такого типу для різного призначення. Свинцеві пластини акумулятора розташовують в баку з кислотоупорного матеріалу \ ебоніту \, на кришці вбудовані висновки електродів і є отвір для заливки електроліту. Баки можуть бути виконані не тільки з ебоніту, але і з інших кислототривких матеріалів як:

  • пластмаса;
  • Скло;
  • кераміка.

З’єднання кришки з баком акумулятора і висновки електродів – герметизуються кислотоупорной пастою. Встановлені пробки на кришці з отворами служать для виведення газу \ водню \ при зарядці акумулятора. Блоки свинцевих пластин акумулятора занурені в електроліт складається з процентного співвідношення дистильованої води і сірчаної кислоти. Для отримання необхідного електроживлення пристроїв зв’язку, акумулятори мають у своєму розпорядженні на поздовжньої осі стелажа так, щоб напрямок пластин було перпендикулярно осі стелажа. Сполучні свинцеві смуги з’єднують акумуляторні батареї, – розташовують уздовж осі стелажа.       Пластини позитивного електрода діляться на:

  • поверхневі;
  • пастірованние.

Поверхневі пластини відливаються зі свинцю у вигляді решітки, після заводської формування на решітці утворюється шар сірчанокислого свинцю.   Пастірованние пластини позитивного електрода – являють собою ту ж саму решітку зі свинцю, тільки грати покривають пастою, що складається з оксидів свинцю. Пастірованние пластини негативного електрода є те ж саме, що і пастірованние пластини позитивного електрода. В основу всіх типів акумуляторів закладений найпростіший принцип пристрою і функціонування кислотного акумулятора: Якщо дві свинцеві пластини занурити в електроліт – складається з дистильованої води і невеликої кількості сірчаної кислоти, електроліт і пластини свинцю вступають в хімічну реакцію, при замиканні двох електродів на будь-якої приймач енергії , – хімічна реакція перетворюється в електричну. При заряджанні акумулятора, – електрична енергія перетворюється в хімічну, в результаті такого переходу акумулятор стає зарядженим.

У пристроях зв’язку найбільш поширені номінальні напруги 24 і 60 В. Щоб отримати необхідну номінальну напругу, акумулятори невеликої ємності \ С-3; СК-3 \ з’єднуються в батареї послідовно. Акумулятори розташовують на стелажах так щоб напрямок пластин було перпендикулярно поздовжньої осі стелажа, а сполучні свинцеві смуги-вздовж осі. З одного кінця до кожної сполучної смузі привариваются відводи негативних пластин даного акумулятора, а до іншого кінця тієї ж смуги – відводи позитивних пластин сусіднього акумулятора За сполучної смузі проходять повні струми заряду або розряду батареї. При розміщенні акумуляторів великої ємності напрямок пластин вибирають таким, щоб воно збігалося з поздовжньою віссю стелажа. На рис. 5 наочно показано розташування акумуляторів типів СК-1, СК-2, СК-3 на металевих стелажах. Початкове заливання електроліту в нові акумулятори типів:

  • С;
  • СК;
  • СН,

електроліт застосовується щільністю 1180 кг \ куб.см. при температурі +25 градусів за Цельсієм. Заряджені повністю акумулятори типів С і СК щільність електроліту мають 1210 кг \ куб.см., Для акумуляторів типу СН щільність електроліту повинна становить 1220 кг \ куб. см. При різній температурі електроліт з однаковим процентним співвідношенням, – володіє різною щільністю. При температурі +15 градусів за Цельсієм щільність води прийнято вважати рівною одиниці.

   

           Щільність електроліту акумулятора вимірюється приладом ареометр.    На практиці зазвичай заздалегідь заготовляють розчин сірчаної кислоти з щільністю допустимо 1400 кг \ куб.см. і потім у міру необхідності знижують цю щільність доливанням дистильованої води

1.3 Електричні характеристики кислотних \ свинцевих \ акумуляторів

При зарядці і розрядці кислотних \ свинцевих акумуляторів, – в електроліті відбуваються хімічні реакції. Відбувається розпад молекул в розчині електроліту на негативні іони кислотного залишку і позитивні іони водню. В процесі зарядки акумулятора під впливом електричного струму від зовнішнього джерела на негативному електроді відновлюється губчастий свинець, на позитивних пластинах відновлюється двоокис свинцю. Так само при зарядці в розчині електроліту підвищується вміст сірчаної кислоти, – обумовленої вступом в реакцію водню води з кислотним залишком сульфату свинцю.

Для акумуляторів типу С і СК значення е.р.с. \ Напруга \ повністю зарядженого акумулятора становить 2,06 В. Е.Д.С. розрядженого акумулятора складає від 2,02 до 2,03 В. Показання Е.Д.С. при цьому не може бути достовірним, достовірними показниками розрядженого акумулятора є:

  • віддається щільність електроліту;
  • віддається ємність електроліту.

Номінальним режимом розряду, при якому акумулятори віддають свою номінальну ємність, вважається десятигодинний режим. Напруга номінальне для акумуляторів типів:

  • С;
  • СК;
  • СН

приймається рівним 2В.  Це найменша напруга повністю зарядженого акумулятора протягом першої години розряду при десятигодинний режимі розряду і при температурі розчину електроліту +25 градусів за Цельсієм.

У таблиці технічної характеристики акумуляторів типів С-1 і СК-1 представлені показники:

  • тривалість розряду в годинах;
  • ємність, виражена в ампер часах;
  • частка від номінальної ємності при 10 годинному режимі розряду;
  • розрядний струм виражений в амперах;
  • частка розрядного струму від 10 годинного режиму;
  • максимальний зарядний струм в амперах;
  • кінцева напруга розряду в амперах.

Для акумуляторів типу С глибокі розряди малим струмом шкідливі, так як вони призводять до передчасного пошкодження пластин, тому з акумуляторів не дозволяється знімати ємність більше номінальної, не дивлячись на високі напруги в кінці розряду.

Cравненіе технічних характеристик свинцево-кислотних акумуляторів наведені вище на малюнку, в прикладі наведені чотири типи сучасних акумуляторів, на графіку кривих можна наочно спостерігати зміну опору зовнішнього ланцюга для окремої кривої \ типу акумулятора \ за умов безперервного розряду.

1.4 Експлуатація кислотних \ свинцевих \ акумуляторів

Основним режимом експлуатації кислотних акумуляторів для підприємств зв’язку, зібраних попередньо в батареї на різні номінальні напруги, – є режим постійної підзарядки. Харчування апаратури зв’язку та підзаряд батареї здійснюються від буферного випрямляча.

На фотознімку зображено приміщення підстанції, кислотні акумулятори зібрані в батареї на своє номінальне напруга живлять апаратуру зв’язку.

При відключенні мережі змінного струму відбувається розряд батареї, розряд триває до відновлення напруги. Після відновлення напруги змінного струму буферний випрямляч одночасно живить апаратуру зв’язку та заряджає акумуляторну батарею. На підстанціях підприємств зв’язку при експлуатації батарей, необхідно дотримуватися таких правил:

  • батарея перед введенням в експлуатацію повинна становити ємність рівну стовідсоткової номінального значення;
  • зміст батарей акумуляторів типів С і СК повинні бути в повністю зарядженому стані з підтриманням напруги 2,2 + _0,05 В. на кожен акумулятор;
  • використовуйте акумуляторні батареї при напрузі не нижче \ 2,2 + _ 0,05 \ В. може здійснюватися без тренувальних заряд-розрядів і перезарядити;
  • контрольні вимірювання напруги кожного акумулятора, щільності електроліту і його температури повинні проводитися не рідше одного разу на місяць. Сталість щільності електроліту вказує на те, що акумулятори повністю зберігають свою ємність;
  • Проведення контрольних розрядів батарей акумуляторів типів С і СК рекомендується проводити раз на два роки або коли виникає підозра в зниженні ємності батареї;
  • Після наповнення системи і частих розрядів, – проводяться зрівняльні заряди акумуляторів СН;
  • Після розрядів акумуляторних батарей, що працюють в режимі безперервного підзаряду, відновлення ємності батарей проводиться шляхом ступеневої заряду.

               

На фотознімку показана пересувна установка, яка виконує функції автоматичного заряду і розряду кислотних акумуляторів.

На підстанціях де розташовані акумуляторні батареї для живлення апаратури зв’язку виникає необхідність підтримки певного температурного режиму приміщення. Вище показана залежність ємності батарей від температури навколишнього середовища. Для акумуляторів типів С і СК заводом-виробником рекомендуються такі режими заряду:

  • ступінчастий заряд проводиться постійним зарядним струмом при кожному ступені, при першій ступені заряду значення струму становить 0,2Qн \ 2.2-2,35 В \ на акумулятор, при другого ступеня ток встановлюється 0,05Qн до отримання напруги 2,6-2,7В на акумулятор. Останні дві години зарядка акумулятора проводиться при незмінній щільності електроліту;
  • другий режим обумовлюється зарядом при постійній напрузі 2,15-2,35В на акумулятор, щільність електроліту при цьому повинна залишатися незмінною протягом 10 годин;
  • на першому етапі акумулятор отримує ємність 80-95 відсотків. При досягненні напруги на акумуляторі 2,15-2,35В випрямляч переводиться в режим стабілізації напруги;
  • при частих експлуатаційних розрядах зрівняльний заряд проводиться після кожної наповнення системи акумулятор, зрівняльний заряд проводиться при напрузі 2,25-2,4В. до досягнення щільності – 1215 кг \ міліметр кубічний протягом 10 годин. Загальний заряд може становити кілька діб.

 2.Преобразованіе електричної енергії

У електроживленні апаратури зв’язку отримали перетворювачі електричної енергії такі як:

  • випрямлячі;
  • інвертори.

Інвертори – перетворюють електричну енергію постійного струму в змінний. Випрямлячі – перетворюють електричну енергію змінного струму в постійний.

2.1. Напівпровідникові діоди і тиристори

 

З курсу електротехніки відомо, що напівпровідниковий діод має властивість p-n переходу, тобто має дві області електропровідності:

діркова \ р-область \;

електронна \ n-область \.

Властивості p-n переходу обумовлюються напівпровідникових матеріалом. Таким матеріалом може служити:

  • селен;
  • германій;
  • кремній.

Відомо, що напівпровідниковий діод має два висновки – анод і катод. Анод представляє собою р-область, катод являє n-область. При напрямку струму p-n переходу, діод має мале електричний опір. При напрямку струму з n-області в р-область діод має більший опір. Напрямок струму де диоду перешкоджає мале опір, – називають  провідним. Напрямок струму при якому діод має більший електричний опір, – називають  замикаючим. Нижче представлені фотознімки елементів електроніки, з лівої частини знімка зображений напівпровідниковий тиристор, з правого – напівпровідниковий діод. Залежно від їх призначення ці елементи мають різні розміри.

 

Малюнок вище вказує на умовне позначення напівпровідникового діода в схемах і його вольт-амперну характеристику. На графіку зображено дві гілки від нульової точки – верхня і нижня гілка. Сам графік являє собою електропровідність переходів діода з однієї області в іншу, показує залежність струму, що протікає через діод від прикладеного в електричному ланцюзі напруги. Основні властивості визначають роботу випрямного діода є:

  • допустимий прямий струм;
  • допустимий зворотна напруга.

На відміну від діода має дві області з утворюючим між ними випрямляючим p-n переходом, тиристор має чотири таких чергуються області з трьома випрямляють переходами і має три висновки:

  • анод;
  • катод;
  • керуючий електрод.

        На малюнку зображена структура тиристора з вольт-амперної характеристикою.

 При перевищує значення позитивного струму на аноді, – відбувається мимовільне включення тиристора. Відкрите стан тиристора відбувається шляхом пропускання струму в проміжку керуючий електрод-катод. Тиристори як і діоди допускають як паралельне так і послідовне включення в з’єднаннях схем таким чином, щоб не допустити перевантаження допустимого значення окремих вентилів. Як відомо, при проходженні прямого струму як для діода так і для тиристора частина електричної енергії виділяється у вигляді тепла, – способи охолодження для діодів і тиристорів однакові.

2.2. Випрямлення однофазного змінного струму

 

На фотознімку зображений випрямляч По-ОПЕ-12-65    стаціонарного виконання, призначеного для випрямлення однофазного змінного струму.

схеми  однополупериодного випрямляча, двухполуперіодного випрямляча з середньою точкою у вторинній обмотці трансформатора і мостового випрямляча \ для електричного кола з однією фазою \ зображені нижче на малюнку.    На початку розглянемо найпростішу схему однополупериодного випрямляча \ рис. «А» \. На первинну обмотку однофазного трансформатора підведено змінну напругу, змінна напруга в первинній обмотці трансформатора створює певний струм, струм первинної обмотки трансформатора створює магнітний потік в магнітопроводі, магнітний потік наведе в обох обмотках трансформатора – електрорушійну силу індукції. На двох висновках вторинної обмотки трансформатора згідно із законами фізики створиться синусоидальное \ змінне \ напруга. Діод від верхнього кінця вторинної обмотки трансформатора, – має послідовне з’єднання в схемі. Схема працює в однополуперіодним режимі випрямлення струму, тобто коли на верхню частину вторинної обмотки подається позитивний напівперіод змінного струму, – діод відкритий. Через навантаження протікає позитивний пульсуючий струм, опору двох значень \ діода і навантаження \ буде однаковим – \ лінійним \.

Двухполуперіодний випрямляч з середньою точкою у вторинній обмотці трансформатора \ рис. «Б» \ складається з розділяє вторинної обмотки на дві полуобмоткі, кожна полуобмоткі через діод з’єднується з навантаженням. Е.Д.С. вторинної обмотки трансформатора мінлива згідно синусоїдальним законом. Струм через кожний діод протікає один раз за період, тобто діод пропускає через себе позитивний потенціал щодо середньої точки вторинної обмотки трансформатора.

 

Через навантаження пульсуючий струм протікає два рази за два позитивних полупериода, при цьому пульсація буде в два рази перевищувати частоту напруги, що подається на первинну обмотку трансформатора.

Мостовий випрямляч \ рис. «В» \ – на відміну від двухполуперіодного випрямляча з середньою точкою у вторинній обмотці трансформатора має чотири вентиля \ діода \.

 

Дана схема мостового випрямляча працює від мережі однофазного струму і містить:

  • трансформатор з двома обмотками;
  • чотири діода \ вентиля \;
  • навантаження включену в діагональ моста.

Загальна точка моста анодів \ VD2, VD4 \ є негативним полюсом випрямляча. Для загальної точки катодів \ VD1, VD3 \ буде позитивний потенціал струму. Наприклад якщо в перший напівперіод потенціал на верхньому кінці вторинної обмотки буде позитивним, – діоди \ VD1, VD4 \ будуть відкриті і через навантаження потече струм. При зміні полярності вторинної обмотки в другому напівперіоді, – діоди \ VD2, VD3 \ відкриються і в електричному ланцюзі через навантаження знову потече струм. Напрямок струму для двох напівперіодів, – не зміниться. Для даної схеми число фаз випрямленого струму, – дві. Відповідно число пульсацій буде в два рази більше частоти вхідної змінної напруги. Відмінністю двох схем – мостовий і двонапівперіодною, є відсутність в мостовій схемі відведення від середини вторинної обмотки трансформатора. Вторинна обмотка трансформатора для мостової схеми виконується в два рази меншим числом витків в порівнянні з вторинною обмоткою трансформатора для двонапівперіодною схеми. Таке виконання числа витків вторинної обмотки трансформатора мостової схеми викликано тим, щоб знизити чинне зворотна напруга на кожен діод. Паралельно підключення конденсатори для трьох схем, – служать сглаживающим фільтром.

2.3 Багатофазні схеми випрямлення

Випрямлення трифазного змінного струму

 

Схема трифазного випрямляча з нульовим виводом вторинної обмотки

має по три обмотки в первинної та вторинної обмоток трансформатора. Кожна обмотка трансформатора виконана на окремому стрижні муздрамтеатру. До трьох вторинних обмоток до кожної фази підключений діод, кожен катод діода трьох фаз вторинної обмотки трансформатора – підключені до одного кінця навантаження. Другий висновок від навантаження має з’єднання з нульовим потенціалом вторинної обмотки трансформатора.

З тимчасової діаграми наочно видно, що струм протікає саме той, на якій з фаз струм більше ніж у двох інших фаз вторинної обмотки трансформатора.

 

У тимчасових інтервалах t1-t2 трьох кривих синусоїдального струму – спостерігаємо наступне. Струм в кожній з трьох фаз вторинної обмотки трансформатора – не однаковий, при найбільшому значенні струму першої фази вторинної обмотки трансформатора ніж у двох інших, струм проходить через діод VD1, два інших діода \ VD2, VD3 \ закриті, так як до них докладено струми з малим значенням. При більшому значенні струму другої фази вторинної обмотки трансформатора, – струм проходить через діод VD2, VD1 і VD3 закриті. Теж саме відбувається з третьою фазою вторинної обмотки трансформатора.

Протягом одного тимчасового періоду працює 1 \ 3 діодів, тобто кожен діод працює одноразово за один період. Максимальне значення зворотної напруги прикладеного до закритого діода, – дорівнює амплітуді напруги вторинної обмотки трансформатора.

трифазна мостова схема випрямлення схема Ларіонова представлені нижче,

 

при найбільшому позитивному потенціалі першої фази і найбільшому негативному потенціалі другої фази вторинної обмотки трансформатора, – відкриті діоди VD1 і VD4. У наступному інтервалі часу найбільшим позитивним потенціалом є перша фаза, найменшим потенціалом – третя фаза, при цьому закривається діод VD4. Струм в даному інтервалі часу протікає в такий спосіб: обмотка першої фази, діод VD1, навантаження, діод VD6, обмотка третьої фази. Три діода – VD1, VD3, VD5 представляють в даній схемі анодний групу, три діода VD2, VD4, VD6 – катодний групу. При такій схемі випрямлення, – відсутня подмагничивание муздрамтеатру трансформатора і потреба виведення від загальної точки вторинної обмотки трансформатора тут відсутня.

2.4 Керовані випрямлячі

На початку щоб засвоїти поняття про керований випрямлячі однополупериодной, двонапівперіодною і мостових схем для мережі з однією фазою, показаних нижче на малюнку для чотирьох схем,

 

необхідно засвоїти, що з себе взагалі представляють окремі елементи цієї схеми, – потрібно при цьому відновити свої знання з електротехніки. Пояснення в темі буде дано тиристорам включених в цих схемах.

Тиристор має три висновки – анод, катод і керований електрод. Характеризується провідність тиристора тим, що спрацьовує він при позитивному напівперіоді струму, що подається керуючим електродом на катод тиристора, для малих значеннях струму при переході від анода до катода, – тиристор вимикається. Для тиристорів при переходах струму від анода до катода – з однієї області в іншу, існує також як і для діодів, – свій потенційний бар’єр.

У даних схемах, використання тиристорів дають можливість затримки проходження струму через вентиль \ тиристор \ для двох напівперіодів. Принцип роботи характеризується тим, що керований випрямляч включає в себе управління включення тиристорів. Зліва направо простежуємо схеми. Однополуперіодна і двонапівперіодна схема випрямлення складаються з керованих випрямлячів по катода. У третій схемі в діагональ моста, що складається з чотирьох діодів, до анодної і катодної групі підключений тиристор з навантаженням. У четвертій схемою в діагональ моста, навантаження підключена до анодної групі двох діодів і до катодного групі з керуванням по катоду двох тиристорів.

2.5 Харчування випрямлячів змінною напругою прямокутної форми

Схема харчування випрямлячів напругою прямокутної форми, – являє собою подається напруга підвищеної частоти.

рис.23

У рис. 23 дано зображення схеми однофазного двухполуперіодного випрямляча, на вхід первинної обмотки трансформатора подається не змінна напруга, а змінна напруга прямокутної форми \ наочно представлені два графіка напруг, у верхній частині графіка-синусоїдальна напруга, в нижній частині графіка-змінну напругу прямокутної форми \.

Мал. 24

Схема рис. 24 дає загальне уявлення перетворення змінної напруги в змінну напругу прямокутної форми.

У схемі однофазного двухполуперіодного випрямляча \ рис. 23 \, в якій включені діоди, істотним значенням є інерційні властивості самих діодів. Наприклад для низькочастотного діода \ при змінній напрузі прямокутної форми \, – губляться його вентильні властивості. При негативному напівперіоді діод здатний пропускати струм негативного потенціалу. Струм негативної полярності може перевищувати нормоване значення зворотного струму. Тому в схемах випрямлячів, що харчуються змінною напругою прямокутної форми, – використовуються силові імпульсні діоди.  Відновлення опору в таких діодах коливається від 0,3 до 0,5 мкс. Втрата вентильних властивостей діодів у випрямлячі, – відбивається на роботі транзисторів в інверторах, які подають напругу прямокутної форми на випрямлячі. Паралельне включення ємності конденсатора в схемі є додатковим сглаживающим фільтром.

2.6 Напівпровідникові перетворювачі постійної напруги

Напівпровідникові перетворювачі постійної напруги використовуються там, де виникає така необхідність в їх використанні, зокрема такі види перетворювачів використовуються як в радіотехніці так і в апаратурі зв’язку. Перетворювачі в залежності від їх застосування можуть видавати як підвищує так і знижує напругу в електроживлячій електроустановки. Для певних типів в залежності від призначення, електроживлення установок необхідні різні перетворювачі, здатні змінити вихідний показник:

  • по силі струму;
  • напрузі;
  • потужності.

Припустимо при малих вихідних напругах від 6 до 60 В, вихідна потужність цього ж напруги може становити до 10 кВт. Отримати необхідну потужність як ми знаємо з електротехніки, можна шляхом зміни показників твори з двох складових – сили струму і напруги \ W = I U \.

 Мал. 25

У верхній частині рис.25 представлений фотознімок різних модифікацій транзисторів, їх конструктивне і схематичне позначення, а так же приведена схема двотактного транзисторного перетворювача напруги.  Розглянемо сам принцип роботи цієї схеми.

Схема двотактного транзисторного перетворювача напруги містить такі елементи як:

  • трансформатор;
  • транзистори \ VT-1, VT-2 \;
  • опору \ R-1, R-2 \;
  • конденсатор \ С \.

Первинна обмотка трансформатора містить дві обмотки, кожна обмотка має відводи від середніх точок. Середні точки обмоток поділяють її на дві полуобмоткі. Всього полуобмоток в первинній обмотці трансформатора – чотири \ W3-1, W3-2, W1-1, W1-2 \. Опору \ R1, R2 \ представляють собою дільник напруги. Схема має загальні випромінювачі двох транзисторів, позитивний потенціал з резистора R1 поступає на емітери двох транзисторів, в результаті відбувається перехід емітер-колектор, від колекторів транзисторів надходить струм на дві полуобмоткі \ W1-1, W1-2 \. Дані дві полуобмоткі створюють магнітний потік в сердечнику трансформатора, який наводить е.р.с. напруга в наступних двох полуобмоткі \ W3-1, W3-2 \. Третя обмотка первинної обмотки трансформатора на її кінцях створює дві полярності \ позитивний і негативний потенціали \. Припустимо на базу транзистора VT1 подається негативний потенціал, а на базу транзистора VT2 – позитивний потенціал. Із зростанням колекторного струму VT1 потенціали двох баз транзисторів будуть зростати. В результаті транзистор VT1 відкриється, а транзистор VT2 повністю закриється. У міру того як буде наростати струм в транзисторі VT1, – одночасно буде збільшуватися магнітний потік в магнітопроводі трансформатора. При повному збільшенні магнітного потоку в осерді трансформатора, – електрорушійна сила в обмотці впаде до нуля. Одночасно, коли потенціал на базі транзистора VT1 буде збільшуватися, – буде зростати опір переходу емітер-колектор, в слідстві чого, ток на колекторі транзистора VT1 буде зменшуватися. Зі зменшенням колекторного струму транзистора VT1, – відбувається зменшення магнітного потоку в осерді трансформатора. Падіння магнітного потоку в муздрамтеатрі трансформатора призводить до зміни полярності на кінцях висновків первинної обмотки.

У викладеному, принцип роботи транзисторів даної схеми полягає в тому, що в міру зростання потенціалу бази транзистора, – збільшується опір переходу емітер-колектор. З падінням колекторного струму і зменшенням ЕРС в первинній обмотці трансформатора, – змінюється полярність висновків обмотки. В результаті перший транзистор закривається, другий відкривається. Зміна потенціалів на висновках первинної обмотки трансформатора, – змінює періодичність роботи транзисторів.

Далі за схемою, напруга з вторинної обмотки трансформатора надходить на випрямляч, від випрямляча на згладжує фільтр і від фільтра – напруга живить навантаження.

Ссылка на основную публикацию