Учебное пособие по энергоснабжению.

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики
КОЛЛЕДЖ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ И ИНФОРМАТИКИ










Гальянкина О.Н.







ЭЛЕКТРОПИТАНИЕ
УСТРОЙСТВ
СВЯЗИ

Учебное пособие






















2008
Глава 1. ТРАНСФОРМАТОРЫ

Устройство и принцип действия.
По ГОСТ 16110-70 «трансформатором называется статическое устройство, имеющее две или большее число индуктивно связанных обмоток и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем переменного тока в одну или несколько других систем переменного тока».
Трансформаторы можно классифицировать по различным признакам. В зависимости от схемы они могут быть однообмоточными (автотрансформаторы), двухобмоточными и многообмоточными. По мощности - маломощные (десятки вольт-ампер), средней (сотни вольт-ампер) и большой мощности (до нескольких тысяч киловольт-ампер). По наивысшему напряжению одной из обмоток - низковольтные и высоковольтные (свыше 1000 В). По конструкции сердечников - стержневые, броневые и тороидальные. По числу фаз - однофазные и трехфазные. По виду охлаждения - с естественным воздушным и масляным. По назначению - силовые, согласующие и импульсные.
Наибольшее применение находят силовые трансформаторы, в которых переменное напряжение преобразуется по величине в напряжение, необходимое для питания заданной установки. Они называются трансформаторами питания.
Основными частями трансформатора являются закрытый сердечник из ферромагнитного материала 1 и обмотки 2 (рис. 1.1). Те части сердечника, на которые наложены обмотки, называются стержнями (с) сердечника. Часть сердечника, служащая для замыкания магнитной цепи и не несущая на себе обмоток, называется ярмом (я). У трансформатора имеется два ярма - верхнее и нижнее. Сердечник предназначен для увеличения магнитной связи между обмотками.
Обмотка, к которой подводится энергия преобразуемого переменного тока, называется первичной (W1). Обмотки, к которым подключается потребитель энергии (нагрузка), называются вторичными (W2). Обмотки с большим числом витков называются обмотками высшего порядка, а напряжения (ВН), с меньшим - низшего (НН).
Принцип действия трансформатора основан на использовании явления электромагнитной индукции. Таким образом, со стороны первичной обмотки трансформатор является потребителем энергии, а со стороны вторичной - источником электрической энергии. Из первичной обмотки во вторичную энергия передается с помощью переменного магнитного поля, а гальваническая связь между обмотками отсутствует.
Отношение действующих ЭДС, равное отношению чисел витков обмоток, называется коэффициентом трансформации К=Е1/Е2.
Номинальная мощность трансформатора Рн выражается в вольт-амперах. Указывать номинальную мощность трансформатора в ваттах нельзя, так как величина активной мощности, которую трансформатор может передать, зависит от коэффициента мощности нагрузки cos (, который у различных потребителей имеет различное значение. Таким образом, Рн = U2нI2н, В(А, где U2н - номинальное напряжение на вторичной обмотке - это напряжение, которое действует на зажимах вторичной обмотки при холостом ходе трансформатора и номинальном напряжении на зажимах первичной обмотки; I2н - номинальный ток вторичной обмотки I2нI. В процессе работы трансформатора часть мощности, получавшим от сети идет на покрытие электрических и магнитных потерь.
Коэффициент полезного действия трансформатора (КПД) ( представляет собой отношение активной мощности на выходе трансформатора Ра к активной мощности на входе трансформатора Р1:
( = Р2/Р1 = Р2/(Р2+Рст+Рм).
Коэффициент полезного действия трансформатора зависит от его нагрузки и достигает 98...99%.
Основные технические параметры трансформаторов чаще всего определяются методами испытания их в режимах холостого хода и короткого замыкания.

1.1. АВТОТРАНСФОРМАТОРЫ

Автотрансформатором называется однообмоточный трансформатор, у которого вторичная (выходная) обмотка является частью первичной (входной) обмотки. На рис. 1.2 приведены схемы включения понижающего (а) и повышающего (б) автотрансформаторов. На схемах видно, что часть входного тока протекает непосредственно через нагрузку, в результате чего мощность в нагрузку передается не только магнитным, но и электрическим полем.
13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415

Конструктивно автотрансформатор выполняется так же, как и трансформатор: на стальном магнитопроводе помещаются две обмотки из проводников различного сечения. Конец одной обмотки электрически соединяется с началом другой так, что обе последовательно соединенные обмотки образуют одну общую обмотку высшего напряжения. Одна из обмоток, являющаяся частью обмотки высшего напряжения, служит обмоткой низшего напряжения.
Преимущества автотрансформатора по сравнению с трансформатором той же мощности: меньше расход активных материалов - стали и обмоточного провода, меньше потери энергии, выше КПД и коэффициент мощности, меньше изменение напряжения при изменениях нагрузки.
Недостаток автотрансформатора: наличие электрической связи между сетью и приемником энергии. Это не позволяет применять его в тех потребителях энергии, которые имеют заземленный полюс (в выпрямительных устройствах).
Выпускаются также автотрансформаторы со ступенчатой и плавной регулировкой выходного напряжения. Они называются лабораторными автотрансформаторами, регулировочными (ЛАТР). Для осуществления ступенчатой регулировки выходного напряжения делают несколько отводов со вторичной обмотки. Плавная регулировка выходного напряжения достигается применением скользящего контакта.

1.2. ТРЕХФАЗНЫЕ СИЛОВЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ

При помощи нагрузки более 12 кВт целесообразно применять трехфазные трансформаторы, так как при этом обеспечивается равномерная нагрузка по всем трем фазам трехфазной сети.
Энергию трехфазного тока можно трансформировать двумя способами: 1) тремя однофазными трансформаторами, первичные и вторичные обмотки которых соединены между собой по одной из трехфазных схем; 2) трехфазным трансформатором.
Силовые трехфазные трансформаторы обычно изготавливают стержневыми с расположением стержней в одной плоскости. На каждом стержне такого трансформатора размещают обмотки низшего и высшего напряжений одной фазы. При концентрическом выполнении обмоток низковольтная обмотка размещается ближе к стержню. За ней идут обмотки среднею напряжения (если они есть) и обмотка высшею напряжения.
Начала фазовых обмоток высшего напряжения обозначают прописными латинскими буквами А, В, С, а концы - X, Y, Z. Начала обмоток низшего напряжения обозначают строчными латинскими буквами a, b, c, концы фаз - х, у, z, вывод нулевой точки – 0.
Схему соединения обмоток обозначают дробью, числитель которой указывает схему обмоток высшего напряжения, знаменатель – низшего. Для трехфазных двухобмоточных трансформаторов приняты следующие соединения обмоток:
звезда-звезда с выведенной нулевой точкой;
звезда-треугольник;
звезда с выведенной нулевой точкой - треугольник;
треугольник - звезда с выведенной нулевой точкой.
При соединении обмоток в звезду концы всех трех фаз соединяются между собой, образуя общую нейтральную (нулевую) точку, а свободные начала трех фаз подключаются к проводам сети источника или приемника электрической энергии переменного тока. При соединении обмоток в треугольник начало первой фазы соединяют с концом второй, начало второй - с концом третьей, начало третьей - с концом первой. Точки соединения начала одной фазы с концом другой подключают к проводам трехфазной сети переменного тока.
Обмотки низшего напряжения чаще всего соединяют в треугольник, так как эта схема значительно менее чувствительна к несимметрии нагрузок.
Если мощность одного трансформатора недостаточна для питания мощных потребителей, применяют параллельно включение трансформаторов.

Глава 2. ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
ПОСТОЯННОГО ТОКА

2.1. СВИНЦОВЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ.

Электрическим аккумулятором называется химический источник тока, который обладает способностью накапливать (аккумулировать) электрическую энергию, получая ее от другого источника, и отдавать по мере надобности.
Запас химической энергии в аккумуляторе создается во время заряда его электрическим током от постороннего источника. При заряде аккумулятора подводимая к нему электрическая энергия преобразуется в химическою, которая может сохраняться и затем легко переходить снова в электрическую при разряде его.
Для заряда аккумулятор подключают к источнику постоянного тока, под действием которого вещества, входящие в состав аккумулятора, преобразуются в такое состояние, при котором они могут вступать между собой в химическую реакцию с выделением электрической энергии при последующем разряде.
Таким образом, аккумуляторы не производят электрическую энергию, а только накапливают ее при заряде и расходуют при разряде.
В зависимости от состава электролита аккумуляторы бывают кислотные и щелочные.
Аккумуляторы стационарные свинцовые тип EG (OPzV)
Аккумуляторы предназначены для питания постоянным током аппаратуры, приборов, устройств или в составе другого электрического оборудования с возможным присутствием персонала на объектах связи, на железнодорожном транспорте, в энергетике и в других отраслях промышленности,
Аккумуляторы эксплуатируются в закрытых помещениях с естественной вентиляцией, в стойках и других конструкциях при температуре окружающей среды от -10 до +450 С и относительной влажности 85% при температуре +250 С (рекомендуемая температура +200С)
ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ
Габаритные размеры и масса аккумуляторов приведены в приложении 1, 3,2 номинальное напряжение 2 В ( для моноблоков 6 В и 12В),
Эксплуатация аккумуляторов в батарее проводится в режиме постоянного подзаряда с напряжением ( 2,23 x N) ± 1. при температуре 20 о С, где N-количество элементов (при этом отклонение на отдельных аккумуляторах в электроустановках с напряжением постоянного подзаряда (2,23 х N) ± 2%, но это приводит к уменьшению срока службы аккумуляторной батареи.
Напряжение постоянного подзаряда зависит от температуры окружающего воздуха и корректируется, в зависимости от среднего значения температуры за период. Рекомендуется определять среднюю температуру применительно к условиям эксплуатации, но не реже двух раз в год.
Саморазряд полностью заряженных аккумуляторов при тридцати суточном бездействии не должен превышать 2% при температуре + 200С и удваивается с повышением температуры на каждые 100С. Аккумуляторы взрыва – и пожара безопасны.
Конструкция аккумуляторов с рекомбинацией газа допускает их установку в одном помещении с электронным оборудованием и обеспечивает возможность использовать при естественной вентиляции.
Аккумуляторы серии EG (OPzV) выпускаются в корпусах из акрилонитрилстирола повышенной прочности к ударам и вибрации. Положительные электроды конструктивно представляют решетку панцирных (трубчатых) электродов, которые соединены между собой в верхней части. Отрицательные электроды выполнены в виде плоских решетчатых пластин. Электролитом является раствор серной кислоты плотностью 1,23 г/см, который находится в связанном, желеобразном состоянии, таким образом, аккумуляторы можно размещать, как вертикально, так и горизонтально. (При горизонтальном размещение аккумулятора, пластины необходимо располагать в вертикальном положении).
На крышке аккумулятора размещены полюсные борны включением латуни, что увеличивает их электропроводность и клапан аварийного отвода газов.
Соединение аккумуляторов в батарею производится при помощи болтового соединения медными перемычками.
Маркировка.
На крышке или на стенке корпуса каждого аккумулятора нанесена маркировка с указанием:
- товарного знака предприятия-изготовителя;
- условного обозначения аккумулятора;
- знаков полярности (+) и (-);
- порядкового номера элемента на заводе изготовителе;
- конечной даты хранения без даты подзаряда в нормальных климатических условиях (число, месяц, год).
Аккумуляторы стационарные свинцовые. Тип OPzS, LTC-ZTC и HLT-HZT.Трубчатая (панцирная) технология.
Аккумуляторы предназначены для комплектования батарей, используемых в качестве установок постоянного тока в системах гарантийного электропитания объектов связи и энергетики, транспорта и промышленного оборудования. Аккумуляторы эксплуатируются в закрытых вентилируемых помещениях, при температуре окружающей среды от 0 до +450С и относительно влажности воздуха до 98% при температуре +250С (рекомендуемая температура +200С).
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Номинальное напряжение 2В. Напряжение постоянного подзаряда 2,23 В при температуре окружающей среды 200С. Эксплуатация аккумуляторов в батарее должна проводится в режиме постоянного подзаряда с напряжением (2,23 х N)± 1% при температуре 200С, где N-количество аккумуляторов (при этом отклонение на отдельных аккумуляторах может составлять +0,1 В, -0,05 В). Допускается эксплуатация аккумуляторов в электроустановках с напряжением постоянного подзаряда (2,23 х N) ±2% при уменьшение срока службы на 20%.Аккумуляторы в сухом виде (без электролита ) не должны иметь электрической проводимости. Саморазряд полностью заряженных аккумуляторов заполненных электролитом при 30-суточном бездействии не должен превышать 3% при температуре +200С и удваивается с повышением температуры на каждые 100С,
УСТРОЙСТВО АККУМУЛЯТОРОВ
Аккумуляторы серии OPzS, LTC-ZTC и HLT – HZT имеют идентичную конструкцию и аналогичные электрические параметры. Аккумуляторы вышеуказанных серий выпускаются в корпусах из акрилонитрилстирола повышенной прочности к ударам и вибрации, из материала, не поддерживающего горения.
Положительные пластины панцирного типа благодаря устойчивому сцеплению структуры сплава. Отрицательные пластины выполнены плоским, с нанесением активного вещества намазным способом.
Электролитом для аккумуляторов является раствор серной кислоты и дистиллированной воды. Электроды разделены между собой специальным сепаратором. На крышке аккумулятора размещены пробка и полюсные борны с включением латуни, что увеличивает их электропроводимость. Аккумуляторы выполнены в варианте «уменьшенное обслуживание», частота доливки дистиллированной воды: OPzS 1 раз в 2-3 года; HLT-HZT – 1 раз в 1-2 года; LTC – ZTC – 1 раз в 5-6 лет.
МАРКИРОВКА И УПАКОВКА
На крышке или на стенке корпуса каждого аккумулятора нанесена маркировка с указанием:
- товарного знака предприятия-изготовителя;
- условного обозначения аккумулятора;
- знаков полярности (+) и (-);
- порядкового номера элемента на заводе изготовителе;
- конечной даты хранения без даты подзаряда в нормальных климатических условиях (число, месяц, год).
ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ
К выполнению работ, связанных с монтажом и обслуживанием батареи допускаются работники, прошедшие инструктаж по технике безопасности.
При монтаже заполненных элементов или при заполнении батареи электролитом принять меры обеспечивающие предотвращение несчастных случаев с кислотой, опасность которых возникает при повреждении или опрокидывании сосудов элементов. Использовать резиновые сапоги, откачивающее оборудование, стойки, нейтрализующие средства, например, соду. При обращении с заполненными электролитом элементами обязательно ношение защитных очков. При проведении работ с аккумулятором принимать меры предосторожности против случайного прикосновения к токоведущим частям, не покрытым изоляцией и находящимся под напряжением. Во избежание короткого замыкания не допускать одновременного прикосновения металлических предметов к положительному и отрицательному выводам аккумулятора. В аккумуляторном помещением возможно скопление взрывоопасных смесей (водорода и кислорода), которые при наличии искры или пламени могут стать причиной взрыва.
Для получения наиболее распространенных в устройствах связи номинальных напряжений 24 и 60 В аккумуляторы соединяются в блоки последовательно.
На предприятиях связи в настоящее время основным режимом эксплуатации батарей свинцовых аккумуляторов является буферный режим с постоянным подзарядом.
При буферном режиме полностью заряженная аккумуляторная батарее подключается параллельно выпрямительному устройству ВУ, питающему нагрузку (рис. 2.1). При этом батарея постоянно подзаряжается слабым током, компенсирующим ее саморазряд. На каждом аккумуляторе поддерживается напряжение 2,2 ( 0,05 В. Для такого режима используются стабилизированные выпрямительные устройства серий ВУ, ВУК и др.
13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415
!
2.2. ЩЕЛОЧНЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ

Типы и устройства. Щелочные аккумуляторы применяются в переносной аппаратуре связи, а также на сельских АТС небольшой емкости. Наиболее часто применяются щелочные кадмневоникелевые (тип КН) и железоникелевые (тип ЖН) аккумуляторы емкостью до 100 А(ч.
Достоинства таких аккумуляторов:
высокая механическая прочность;
сравнительно небольшая масса;
срок годности и хранения больше, чем у свинцовых.
Поэтому они используются в качестве переносных и временных источников питания некоторых устройств связи.
Но по сравнению со свинцовыми щелочные аккумуляторы имеют:
меньшую отдачу по энергии и емкости;
меньшее среднее разрядное напряжение;
большее изменение напряжения при разряде.
Щелочные аккумуляторы - это аккумуляторы закрытого типа. По конструкции и электрическим параметрам они примерно одинаковы. Электродвижущая сила щелочных аккумуляторов ниже, чем свинцовых. У полностью заряженного КН аккумулятора ЭДС составляет 1,4 В, у ЖН - 1,5 В; номинальное напряжение - 1,25 В. При заряде аккумуляторов напряжение достигает 1,751,85 В. Заряд рекомендуется проводить неизменным током. В конце разряда напряжение 1 В.
Условное обозначение аккумуляторов состоит из букв КН и ЖН и чисел. Число, стоящее впереди букв, обозначает, сколько аккумуляторов входит в эту батарею; число, стоящее после букв, указывает номинальную емкость аккумулятора. Например, 4КН10 – кадмиево-никелевый, состоящий из четырех аккумуляторов, емкость - 10 А(ч.
Особенно большие перепады напряжения получаются в буферном режиме. При работе аккумулятора в режиме непрерывного подзаряда необходимо на каждом аккумуляторе поддерживать напряжение 1,6 В. Разряжать щелочные аккумуляторы можно до конечного напряжения 1,151 В при нормальном разряде и до 0,6 В при ускоренном разряде.
Глава 3. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

3.1. ВЫПРЯМЛЕНИЕ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Общие сведения. Система электропитания предприятий связи представляет собой комплекс элементов и устройств, вырабатывающих электрическую энергию и преобразующую ее к виду, который необходим для нормальной работы аппаратуры связи. Систему электропитания разделяют на источники первичного и вторичного электропитания.
Источники первичного электропитания преобразуют различного вида энергию в электрическую. К ним относятся электромагнитные генераторы, гальванические элементы, термоэлектрические генераторы, солнечные и атомные батареи. В этих устройствах в качестве первичной энергии используется соответственно механическая, химическая, тепловая, световая и энергия внутриатомного распада.
Источники вторичного электропитания используют электроэнергию, получаемую от первичного источника питания, и формируют вторичное электропитание. К ним относятся выпрямители, стабилизаторы, усилители, регуляторы, инверторы и др.
Простейшие источники вторичного электропитания - это нерегулируемые выпрямители.
Предприятия связи получают электрическую энергию от электростанций в форме переменного тока частотой 50 Гц, а для питания устройств связи требуется постоянный ток. Для этого применяются выпрямители.
Выпрямителем называется статический преобразователь напряжения переменного тока в постоянный. В общем случае выпрямитель состоит из трансформатора Тр, вентилей В и сглаживающего фильтра Ф.
13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415
Структурная схема выпрямителя приведена на рис. 3.1. Трансформатор Тр предназначен для преобразования напряжения сети переменного тока в напряжение, необходимое для питания устройств связи (например, с 220 в 60 В). Кроме того, силовой трансформатор обеспечивает электрическую изоляцию цепи нагрузки выпрямителя от сети переменного тока.

3.2. ВЕНТИЛИ

Для преобразования переменного тока в постоянный применяются приборы с односторонней (вентильной) проводимостью, сопротивление которых для тока одного направления намного меньше сопротивления для тока обратного направления. Для этих целей промышленность выпускает селеновые, германиевые и кремниевые силовые вентили, а также управляемые кремниевые вентили – тиристоры.
Основными электрическими параметрами, характеризующими вентили, являются предельные эксплуатационные данные:
максимальные значения;
постоянный Iпр max или средний Iвп.ср max выпрямленный ток;
обратный ток Iобр max;
прямое падение напряжения Uпр max;
амплитуда обратного напряжения Uобр max;
частота выпрямляемого напряжения.

3.3. ВЫПРЯМЛЕНИЕ ОДНОФАЗНОГО ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Однофазная однополупериодная схема выпрямления с активной нагрузкой является наиболее простой (рис. 3.2). Первичная обмотка трансформатора включается в сеть переменного синусоидального тока, а к вторичной обмотке через вентиль VD подключается нагрузка Rн. Во время положительного полупериода напряжения U2 на вторичной обмотке
13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415
трансформатора потенциал анода диода VD положительный. Сопротивление диода за этот полупериод равно нулю, т.е. диод открывается и в цепи последовательно соединенных обмотки трансформатора, диода и нагрузки пройдет ток i2 = iVD = i0. Так как сопротивление диода и трансформатора принимаем равным нулю, то падение напряжения на этих элементах во время положительною полупериода отсутствует и форма напряжения на нагрузке повторяет форму напряжения на зажимах вторичной обмотки трансформатора (кривая U2 на рис. 3.2,б).
Во время отрицательного полупериода напряжения на вторичной обмотке потенциал анода диода отрицательный, сопротивление диода бесконечно велико, диод закрывается и ток в цепи вторичной обмотки не протекает. Напряжение на нагрузке равно нулю. И все напряжение на зажимах вторичной обмотки трансформатора оказывайся приложенным к электродам диода. Эта и есть наибольшее значение обратного напряжения на вентиле Uобр на рис. 3.2,б.
Таким образом, в цепи вторичной обмотки трансформатора протекает ток в виде периодической последовательности импульсов, т.е. пульсирующий ток. Для рассматриваемой схемы действующие ток, и напряжение вторичной обмотки трансформатора I2 = 1,57 I0, U2 = 0,22 U0, где I0, U0 - средние выпрямленный ток и напряжение. Средним выпрямленным током I0 называется такой постоянный ток, при котором в течение периода по проводнику протекает такое же количество электричества, как и при выпрямленном токе i0.. На рис. 3.2 буквой i0 обозначен мгновенный выпрямленный ток, а I0 - средний выпрямленный ток за период Т.
Основное достоинство однофазной однополупериодной схемы выпрямления - простота.
Недостатки:
большая и низкая частота пульсации, что удорожает сглаживающий фильтр;
большое обратное напряжение на вентиле (Uобp = 3,14);
большой максимальный ток через вентиль (Iвен = 3,14I0);
малое использование трансформатора по мощности, поскольку он работает только в течение одного полупериода, что требует увеличения его габаритов, массы и стоимости.
Из-за указанных недостатков однофазная однополупериодная схема выпрямления применяется только в маломощных выпрямителях с высокоомным нагрузочным сопротивлением. Например, для подачи высокого напряжения на аноды электроннолучевой трубки при очень маленьком токе, для питания фотоэлектронного умножителя, в измерительных, а также в некоторых маломощных усилительных каскадах.
13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415
Двухполупериодиая (двухфазная) однотактная схема выпрямителя представляет собой соединение двух однополупериодных схем (рис. 3.3,а), работающих на одну общую нагрузку Rн. Вторичная обмотка трансформатора имеет вывод от средней (нулевой) точки. В результате получаем на половинах вторичной обмотки два напряжения, равные по величине и противоположные по фазе (сдвинуты на 180°).
В первый полупериод на аноде диода VD1 (точка а) положительный потенциал. Диод VD1 открыт, и ток протекает от точки а через диод VD1, нагрузку Rн к точке О и верхнюю половину вторичной обмотки. В этот же полупериод на аноде диода VD2 отрицательный потенциал и диод закрыт.
Во второй полупериод положительный потенциал получается на аноде диода VD2. Он открывается, и ток через него протекает по цепи: от точки b через VD2, нагрузку Rн к точке О и нижнюю половину вторичной обмотки. К аноду диода VD1 в это время приложен отрицательный потенциал, диод закрыт и ток через него не протекает. Графики напряжений и токов приведены на рис. 3.3,б.
Таким образом, по нагрузке за оба полупериода переменного напряжения ток проходит в одном и том же направлении. По вторичной обмотке токи полуобмоток i1 и i2 протекают в противоположных направлениях, постоянная составляющая отсутствует и вынужденного подмагничивания сердечника нет. В первичной обмотке протекает синусоидальный ток, трансформатор работает в течение обоих полупериодов и используется лучше, чем в однополупериодной схеме.
13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415На рис. 3.4 видно, что в двухполупериодной схеме выпрямления импульсы напряжения и тока в нагрузке имеются во время каждого полупериода.














Поэтому постоянные составляющие напряжения U0 и тока I0 в 2 раза больше, чем при однополупериодном выпрямлении:
13 EMBED Equation.3 141513 EMBED Equation.3 1415
Действующее напряжение вторичной обмотки одной половины U2 = 1,11U0. Действующий ток вторичной обмотки I2 = 0,785I0; первичной – I1 = 1,11I0n21 =1,11I0U2/U1.напряжения Kп01 = U01 max/U0 = 2/3.
Двухполупериодная схема по сравнению с однополупериодной имеет следующие преимущества:
значительно меньше габариты и масса трансформатора из-за лучшего использования обмоток и отсутствия вынужденного подмагничивания магнитопровода;
значительно меньше габариты и масса сглаживающего фильтра из-за увеличения вдвое основной частоты пульсации и уменьшения более чем в 2 раза коэффициента пульсации;
амплитудный ток через диод вдвое меньше.
Недостатки двухполупериодной схемы:
необходимы два диода;
требуется вывод средней (нулевой) точки вторичной обмотки трансформатора.
Двухполупериодная схема широко применяется в маломощных выпрямителях.
Однофазная мостовая схема приведена на рис. 3.5. Она состоит из трансформатора с двумя обмотками, четырех вентилей и нагрузки. Вентили соединены между собой по схеме измерительного моста. К одной диагонали моста подводится переменное напряжение с вторичной обмотки, а к другой присоединяется нагрузка Rн.















рис. 3.5.

Общая точка катодов диодов VD1 и VD2 является положительным полюсом выпрямителя, а общая точка анодов VD3 и VD4 - отрицательным.
В первый полупериод, когда потенциал точки а положителен, а точки b отрицателен, диоды VD1 и VD3 будут открыты, а диоды VD2 и VD4 - закрыты. При этом ток в схеме пройдет от точки а через диод VD1, нагрузку Rн, диод VD3 и к точке b вторичной обмотки трансформатора.
Во второй полупериод потенциал точки b положителен, а точки а - отрицателен. Диоды VD2 и VD4 будут открыты. Ток пройдет от точки b через VD2, нагрузку Rн, диод VD4 и к точке а. Таким образом, через нагрузку Rн ток протекает за оба периода в одном направлении.
Через вторичную обмотку трансформатора ток i2( протекает в один полупериод, а ток i2(( - в другой. Выпрямители, в которых каждая фаза обмотки трансформатора за период работает два раза, называются двухтактными.
Поскольку токи i2( и i2(( протекают по вторичной обмотке трансформатора в противоположных направлениях, то результирующий ток i2 является синусоидальным и не содержит постоянной составляющей, поэтому вынужденное подмагничивание магнитопровода отсутствует. В первичной обмотке протекает также синусоидальный ток, и трансформатор работает в течение обоих полупериодов, т.е. так, если бы он был нагружен только активной нагрузкой.
Вторичная обмотка трансформатора работает в течение каждого полупериода напряжения U2. Поэтому для получения выпрямленного напряжения такого же значения, как и в двухфазной, достаточно, чтобы в мостовой схеме напряжение U2 было бы равно напряжению одной полуобмотки трансформатора двухфазной схемы. Это позволяет уменьшить вдвое число витков вторичной обмотки. Однако действующее значение I2 тока во вторичной обмотке i2 больше, чем в полуобмотках двухфазной схемы, поэтому требуется применить провод большего диаметра.
Параметры однофазной мостовой схемы. Расчетные мощности обмоток трансформатора первичной обмотки Р1 = 1,23Р0, вторичной Р2 = 1,23Р0. Габаритная мощность трансформатора Рr = (Р1+Р2) = 1,23P0. Обратное импульсное напряжение на диоде Uобр.и. п. = l,57U0. Здесь U0 - постоянная составляющая выпрямленного напряжения.
Выпрямленный ток в однофазной мостовой схеме 2 раза за период достигает своего максимального значения, частота основной гармоники в 2 раза больше частоты напряжения сети, т.е. f2 = 2fc = 100 Гц.
Преимущества мостовой схемы перед двухполупериодной схемой с нулевым выводом:
размеры и масса трансформатора меньше из-за использования обмоток в оба полупериода;
не требуется вывода от средней точки вторичной обмотки;
число витков вторичной обмотки в 2 раза меньше;
обратное напряжение на один вентиль вдвое меньше.
Недостатки:
увеличенная стоимость из-за наличия четырех диодов;
увеличенная потеря напряжения и мощности из-за последовательного включения вентилей (особенно высокоомных);
увеличение сечения провода вторичной обмотки на 20 %, так как действующий ток вторичной обмотки в 13 EMBED Equation.3 1415 раз больше действующего тока в схеме с нулевым выводом.
Однофазная мостовая схема применяется в маломощных выпрямителях при выходном напряжении до 600 В.

3.4. ВЫПРЯМЛЕНИЕ ТРЕХФАЗНОГО ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Трехфазная однополупериодная схема (рис. 3.6) состоит из трехфазного трансформатора с выводом нулевой точки и трех диодов. Первичные обмотки трансформатора можно соединять звездой или треугольником, вторичные соединяются только звездой с выводом нулевой точки. Нагрузка Rн включается между точкой соединения диодов и нулевым выводом. Поэтому такая схема является сочетанием трех однополупериодных выпрямителей, питающихся тремя симметричными напряжениями, сдвинутыми по фазе на 120°, и работающих на одну общую нагрузку.
В этом выпрямителе в любой момент времени открыт только один диод, на аноде которого наибольший положительный потенциал. Аноды двух других диодов имеют меньший потенциал, и они закрыты, так как наибольший потенциал открытого диода оказывается запирающим для двух других. Таким образом, в течение одного периода переменного тока каждый диод открывается один раз и работает одну треть периода, т.е. диоды и фазные обмотки работают по очереди. Так как диоды и трансформатор принимаем идеальными, то выпрямленные напряжение U0 и ток I0 в нагрузке повторяют по форме огибающую фазных напряжений вторичных обмоток. Ток в каждой фазное обмотке трансформатора протекает только в одном направлении. Постоянная составляющая тока вторичных обмоток вызывает вынужденное подмагничивание магнитопровода, что ведет к росту потерь на гистерезис.
Обратное напряжение на диоде равно сумме мгновенных значений выпрямленного напряжения U0 и его фазной ЭДС и составляет 2,09 U0.
Напряжение на нагрузке и этой схеме достигает максимума 3 раза за период. Следовательно, частота основной гармоники равна утроенной частоте тока сети. Коэффициент пульсации при этом составляет
Kп = Uocн.г max/U0 = 0,25
где Uocн.г max - максимальное напряжение основной гармоники.
Преимущества трехфазной однотактной схемы выпрямления по сравнению с однофазной одно- и двухполупериодной схемами с нулевым выводом:
меньше габариты и масса сглаживающего фильтра из-за увеличения частоты пульсаций в 1,5 раза и уменьшения коэффициента пульсаций в 2,5 раза;
лучшее использование обмоток трансформатора;
равномерная нагрузка на сеть трехфазного переменного тока.
Основной недостаток трехфазной однополупериодной схемы:
вынужденное подмагничивание магнитопровода и вызванное этим увеличение тока первичной обмотки.
Трехфазная мостовая схема выпрямления (схема Ларионова) (рис. 3.7) состоит из трехфазного трансформатора и шести вентилей. Первичные и вторичные обмотки трансформатора можно соединять по любой схеме, как звездой, так и треугольником. К каждой вторичной обмотке фазы трансформатора подключены два диода: один анодом, другой - катодом.
13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415
Катоды вентилей VD1, VD2 и VD3, соединены в общую точку К, которая является положительным полюсом выпрямительного устройства. Эти диоды образуют катодную группу. Диоды VD4, VD5, VD6 соединены анодами и образуют анодную группу, общая точка А которой является отрицательным полюсом выпрямителя.
Диоды включены так, что каждая фазная вторичная обмотка работает в течение обоих полупериодов фазного напряжения сети. Одновременно работают два из шести вентилей, а остальные заперты. И так пары вентилей работают поочередно. Графики напряжений и токов приведены на рис. 3.7,б.
Диоды катодной группы (VD1 и VD3) открываются при наибольшем положительном потенциале на аноде, причем каждый из диодов проводит ток в течение 1/3 периода. Диоды анодной группы (VD4 - VD6) открываются отрицательным и наибольшим по абсолютной величине потенциалом катода.
В данной схеме наибольшие положительный и отрицательный (по абсолютному значению) потенциалы фазовых напряжений оказываются одновременно, поэтому в выпрямителе будут одновременно открыты два диода: один - из катодной группы, а другой - из анодной.
В течение времени t1 - t2, равного 1/6 периода Т, наибольший положительный потенциал, созданный фазовым напряжением (рис. 3.7,б), будет на аноде диода VD1, а наибольший отрицательный потенциал, созданный фазовым напряжением uф1 будет нa катоде диода VD5. Открыты диоды VD1 и VD5. Выпрямленный ток пройдет по цепи: от обмотки 1 через VD1, нагрузку VD5 к обмотке 2. В следующую 1/6 часть периода t2 - t3 открыты диоды VD1 и VD6. И так поочередно работает одна пара вентилей. И каждую 1/6 часть периода на нагрузку работают две последовательно соединенные фазовые обмотки трансформатора. Поэтому выпрямленное напряжение U0 представляет собой сумму фазовых напряжений двух работающих обмоток.
Токи по вторичным обмоткам трансформатора проходят как за время положительной, так и за время отрицательной части периода, причем ток в каждой обмотке через половину периода меняет направление, поэтому вынужденного подмагничивания в схеме нет.
Трехфазная мостовая схема выпрямления является соединением двух трехфазных выпрямителей, включенных последовательно. Схема - двухтактная, так как токи во вторичных обмотках трансформатора протекают в обоих направлениях; она также двухполупериодная, так как выпрямляет напряжение как за время положительного, так и за время отрицательного полупериода.
Достоинства трехфазной мостовой схемы выпрямителя:
меньше габариты и масса трансформатора из-за лучшего использования обмоток трансформатора;
меньше габариты и масса сглаживающего фильтра из-за увеличения основной частоты пульсации в 2 раза;
отсутствие в трансформаторе вынужденного подмагничивания.
Недостатки:
увеличение числа диодов;
невозможность заземлить вторичную обмотку трансформатора при заземлении одного из полюсов нагрузки.
Трехфазная мостовая схема применяется в выпрямителях большой и средней мощности при различных выходных напряжениях.


3.5. РАБОТА ВЫПРЯМИТЕЛЯ НА РАЗЛИЧНЫЕ ВИДЫ НАГРУЗОК

Работа выпрямителя на активную нагрузку. При рассмотрении приведенных выше схем предполагалось, что нагрузкой у них является чисто активное сопротивление, а трансформатор и диод - идеальные и их сопротивление равно нулю. В этом случае форма огибающей выпрямленного напряжения повторяет форму напряжения сети в течение времени прохождения тока через вентили. А форма огибающей выпрямленного тока повторяет форму выпрямленного напряжения. Среднее выпрямленное напряжение
Для двухполупериодной схемы m = 2, тогда
13 EMBED Equation.3 1415.
Для двухполупериодной схемы частота первой гармоники пульсации выпрямленного напряжения fп = mfc = 2fc, где fc - частота питающей сети. Коэффициент пульсации Кп ( 0,67.
Обратное напряжение, приложенное к закрытому диоду,
13 EMBED Equation.3 1415
Действующий ток в диоде Iд = 0,785I0.
Средний ток через диод Iд.ср = I0/m = 0,5I0.
Работа выпрямителя на емкостную нагрузку. В реальных устройствах между выпрямителем и нагрузкой включается сглаживающий фильтр, содержащий индуктивности и емкости.
13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415
Рассмотрим работу выпрямителя на нагрузку емкостного характера, т.е. когда в качестве первого элемента сглаживающего фильтра используется конденсатор. Выпрямители, работающие на емкостную нагрузку, применяют для питания маломощных устройств, потребляющих ток от долей миллиампер до нескольких ампер при напряжении U от единиц вольт до нескольких десятки киловольт. Схема выпрямителя и графики напряжений и токов ней приведены на рис. 3.8. В первый положительный полупериод диод VD открыт и ток протекает через нагрузку Rн и конденсатор С, заряжая его. Рассмотрение работы схемы удобно начать с момента t1 (рис. 3.8,б), когда напряжение на конденсаторе Uc0. В интервале времени t1 - t2 напряжение фазы u2 превышает напряжение на конденсаторе С, и он заряжается током iз. Заряд будет продолжаться до того момента, пока напряжение фазы u не уменьшится до напряжения на конденсаторе Uc (момент t1 на рис. 3.8,б). После этого момента конденсатор начинает разряжаться через нагрузку Rн с постоянной времени (р(CRи. Разряд продолжается до того момента, когда положительное напряжение фазы второго периода достигнет значения, равного напряжению на конденсаторе. В интервале времени t3-t4 напряжение фазы u2 превышает напряжение на конденсаторе, и он заряжается с постоянной времени (3 = Сrдин, где rдин = rтр+rд - внутреннее динамическое сопротивление фазы выпрямителя, состоящее из сопротивления обмотки трансформатора rтр и динамического сопротивления диода. Ток разряда протекает через нагрузку в том же направлении, что и во время заряда. Далее процесс заряд-разряд повторяется. В результате напряжение на нагрузке будет приближаться к постоянному значению.
Поскольку во время заряда конденсатора С через диод протекает ток заряда ic и ток через нагрузку i0, то увеличивается амплитуда тока диода Iпр и действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора I2, что приводит к увеличению мощности обмоток трансформатора.
Обратное напряжение на диоде складывается из напряжения на зажимах вторичной обмотки трансформатора U2 и напряжения на зажимах конденсатора Uc. При большой емкости конденсатора обратное напряжение на диоде в этой схеме Uобр = 2U2max, т.е. примерно в 2 раза больше, чем при работе этой схемы на активную нагрузку.

3.6. ВЫПРЯМИТЕЛИ НА ТИРИСТОРАХ

При эксплуатации выпрямителей бывает необходимо плавно изменять (регулировать) значение выпрямленного напряжения. Это можно осуществлять как на стороне постоянного, так и на стороне переменного тока.
В настоящее время для регулирования выпрямленного напряжения применяют тиристоры. Тиристор представляет собой полупроводниковый прибор четырехслойной структуры, образующей три p-n перехода. Он имеет три вывода: анод А, катод К и управляющий электрод У. Принцип его действия упрощенно можно пояснить так. При подаче на тиристор прямого напряжения - плюс на анод, минус на катод - тиристор закрыт и ток через него не протекает. Перевод тиристора из закрытого состояния в открытое осуществляется подачей на управляющий электрод У положительного потенциала, под действием которого тиристор открывается и через него протекает прямой ток. Открытие тиристора происходит очень быстро (1520 мкс), что обусловливает появление во внешней цепи большого тока. Для ограничения его последовательно с тиристором обычно включается катушка индуктивности. Запирающие свойства тиристора восстанавливаются лишь после уменьшения прямого тока до нуля на время, достаточное для рассасывания носителей зарядов в области среднего р-n перехода. Поэтому тиристор является вентилем, в котором управляется только момент включения его. Управление тиристором может быть амплитудным, фазовым и импульсно-фазовым.
Однополупериодный однофазный управляемый выпрямитель (рис. 3.9). В этой схеме силовой трансформатор имеет две вторичные обмотки: основную W1, которая служит для питания схемы выпрямителя, и управляющую W2, с которой снимается напряжение управления uу, подаваемое на управляющий электрод тиристора. Для установления требуемого момента отпирания тиристора, т.е. угла открытия (т, в схеме имеется фазорегулятор RL, где L - дроссель насыщения. Изменяя индуктивность дросселя подмагничивающим током, регулируется угол открытия (т, т.е. угол сдвига по фазе между анодным u2 и управляющим uу напряжением.
13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415В тот момент, когда управляющее напряжение uу оказывается положительным, тиристор отпирается. Запирание тиристора происходит в момент появления отрицательного потенциала u2 на аноде тиристора. Резистор R2 ограничивает значение тока управления.
Схема однофазного двухполупериодного выпрямителя на тиристорах приведена на рис. 3.10,а.
13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415 Вторичная обмотка трансформатора имеет вывод от средней точки. Аноды тиристоров подключены к крайним выводам вторичной обмотки, а катоды соединены вместе и служат положительным полюсом выпрямленного напряжения. Нагрузка Rн подключена к катодам тиристоров и средней точке вторичной обмотки трансформатора. На управляющие электроды подаются управляющие импульсы напряжения uу1 и uy2, формируемые системой управления синхронно с напряжением сети. Система управления позволяет осуществлять изменение фазы управляющих импульсов относительно фазных напряжений u2( и u2(( вторичной обмотки трансформатора.
Тиристоры работают поочередно. Открывается тот тиристор, на аноде которого действует положительное напряжение и на управляющий электрод подан отпирающий импульс напряжения (момент U на рис. 3.10,б). Так, во время первого полупериода (t0-t2) положительное напряжение сети на аноде первого тиристора VS1, во время второго полупериода - на аноде второго тиристора VS2. Отпирающие импульсы напряжения uу1 и uу2 подаются от системы управления с некоторой задержкой на угол (r относительно начал положительных напряжений u2( и u2((.
В момент t1 открывается тиристор VS1, напряжение U0 на нагрузке Rн скачком возрастает, а затем изменяется по кривой изменения фазного напряжения u2(. В момент t2 напряжение u2( спадает до нуля, и тиристор VS1 закрывается. В момент t3 открывается тиристор VS2 и остается открытым до момента t4, когда напряжение на его аноде уменьшится до нуля. В интервале времени t2-t3 оба тиристора закрыты и напряжение на нагрузке равно нулю. И так процесс повторяется. Системой управления можно изменять угол управления, время начала работы каждого тиристора, а, следовательно, и среднее выпрямленное напряжение U0 и ток I0. При работе на активную нагрузку кривая выпрямленного тока повторяет форму кривой выпрямленного напряжения U0.
В выпрямителях на тиристорах можно плавно регулировать выпрямленное напряжение в широких пределах.
Однофазная мостовая схема выпрямителя на тиристорах приведена на рис. 3.11. Здесь управляющее напряжение подается на тиристор VS1 от средней точки 1 вторичной обмотки трансформатора Тру. На второй тиристор VS2 управляющее напряжение подается с фазосдвигающей цепочки R3C (точки 2). Изменение угла открытия осуществляется переменным резистором R3. Диоды VD3 и VD4 замыкают цепи управления тиристоров.
Процессы в схеме происходят следующим образом. В положительный полупериод управляющего напряжения uу ток управления проходят по цели: точка 1, резистор R1, тиристор VS1, диод VD4, резистор R3, точка 3. Тиристор VS1 открывается, и выпрямленный ток протекает от вторичной обмотки силового трансформатора Тр через VS1, нагрузку Rн, диод VD1.
В отрицательный полупериод управляющего напряжения ток управления проходят по цепи: точка 3, резистор R3, резистор R2, тиристор VS2, диод VD3, точка 1. Открывается тиристор VS2, и выпрямленный ток протекает от вторичной обмотки силового трансформатора Тр через VS2, нагрузку Rн, диод VD2. Обмотки трансформаторов Тр и Тру обычно совмещаются на одном сердечнике.
Угол открытия (т изменяется в пределах от 2030( до 150160°. Такой разброс в пределах регулирования является следствием того, что при синусоидальном напряжении тиристоры имеют большой разброс по времени открывания. Уменьшение разброса 13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415регулирования можно осуществить, подавая на управляющий электрод импульсы с крутым передним фронтом. Для этого применяет транзисторные генераторы импульсов.
Трехфазная мостовая схема управляемого выпрямителя приведена на рис. 3.12. Регулировка выходного напряжения в трехфазных схемах осуществляется так же, как и в однофазных. Тиристоры открываются управляющими импульсами, а запираются при поступлении на их аноды отрицательного напряжения.

Глава 4. ПУЛЬСАЦИИ ВЫПРЯМЛЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ 21

4.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ И ПРИЧИНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ПУЛЬСАЦИИ

Напряжение на выходе выпрямителей различных схем является пульсирующим. Значение и форма пульсации зависят от схемы выпрямления, вида нагрузки, формы переменного входного напряжения и других факторов. Так, при действии на входе. Эти переменные составляющие (гармонические) в аппаратуре проводной связи создают так называемый фон (дополнительные колебания низкой частоты), который ухудшает качество связи. Уровень помех, возникающих в микроэлектронных цепях и воспринимаемых человеком, зависит как от амплитуды, так и от частоты гармоник. Поэтому для телефонной аппаратуры допустимые нормы пульсации указываются в псофометрических единицах. Органы слуха человека наиболее чувствительны к звуковым колебаниям частотой 1000 Гц. Допустимое действующее псофометрическое напряжение для декадно-шаговых и координатных АТС равно 5 мВ, для коммутаторов ручных городских и междугородных телефонных станций - 2,4 мВ.




4.2. СГЛАЖИВАЮ'ЦИЕ ФИЛЬТРЫ

При рассмотрении процесса преобразования переменного тока в постоянный было показано, что после выпрямления переменного тока напряжение на выходе выпрямителя получается пульсирующим и сдержит постоянную и переменные составляющие. A для питания аппаратуры связи требуется постоянное напряжение. Поэтому переменные составляющие необходимо отфильтровать я не допустить попадания их потребителю.
Пульсаций выпрямленного напряжения оцениваются коэффициентом пульсаций, который определяется как отношение амплитуды первой гармоники U01max к постоянной составляющей U0 напряжения на выходе выпрямителя:
Kп01 = U01max/U0
В дальнейшем будем учитывать коэффициент пульсаций только по первой гармонике выпрямленного напряжения и обоpначать его Kп.
Коэффициент пульсаций зависит от схемы выпрямителя. Его значения для различных схем приведены в табл. 4.1. Малым коэффициентом пульсации считают Кп<0,1 % (или меньше 10), средним - 0,11 % и большим Кп>1%. Для уменьшения пульсаций до значения, обеспечивающего нормальную работу потребителей, в выпрямительных устройствах применяют сглаживающие фильтры.
Таблица 4.1

Параметр
Схема выпрямления


однополу-период-ная одно-фазная
двухфаз-ная двух-полупе-риодная с выводами средней точки
однофаз-ная одно-полупери-одная
трехфаз-ная одно-полупери-одная
трехфазная мостовая при объединении обмоток






звезда
звезда,
треуголь-никзвез-да
звезда треуголь-ннк, тре-угольник звезда

Частота пульсаций выпрямленного напряжения
fc
2fc
2fc
3fc
6fc
6fc

Коэффициент пуль-сации по первой гармонике Кп01 (Кп)
1,57
0,67
0,67
0,25
0,057
0,057


Сглаживающим фильтром выпрямителя называется устройство, предназначенное для уменьшения переменной составляющей (пульсации) выпрямленною напряжения. Способность фильтра снижать пульсации выпрямленного напряжения определяется коэффициентом сглаживания q, который выражается отношением коэффициентов пульсаций напряжения па входе и выходе фильтра: q = Кп.вх/Кп.вых.
К фильтру предъявляются следующие требования:
коэффициент пульсаций на выходе фильтра должен быть достаточным для обеспечения нормальной работы потребителя;
потери мощности и падение напряжения от постоянной составляющей тока нагрузки должны быть минимальными;
во время переходных процессов при включении выпрямителя в сеть переменного тока в фильтре не должны возникать перенапряжения и броски токов, значения которых превышают допустимые пределы для элементов электропитания и потребителя;
собственная частота фильтра должна быть значительно ниже основной частоты пульсаций, чтобы не возникали резонансные явления в отдельных звеньях фильтра, при которых резко возрастают пульсации выпрямленного напряжения; нормальной работы аппаратуры;
фильтр должен иметь минимальные габариты, массу, стоимость и высокую надежность.
внешние электромагнитные поля, создаваемые фильтром, не должны нарушать


Сглаживающие фильтры различают по виду элементов: L, С, R - емкостные, у которых параллельно нагрузке включается конденсатор С, имеющий такую емкость, при которой выполняете неравенство 1/(пС((Rн (рис. 4.2); индуктивные, у которых последовательно с нагрузкой включается катушка, имеющая индуктивность L, обеспечивающая неравенство (пL((Rн. По схеме соединения элементов различают фильтры Г-образные, П-образные и резонансные. По количеству элементов - простые (однозвенные) и сложные (многозвенные).
Сглаживающие фильтры, составляющие только из элементе L, С, R, называются пассивными. А фильтры, в состав которые входят, еще и активные элементы - транзисторы, - называются активными или транзисторными.
Емкостный фильтр. Простейший емкостный фильтр представляет собой конденсатор С, включенный параллельно нагрузке (рис. 4.2,а). При повышении напряжения источника питания конденсатор С заряжается, а когда питающее напряжение становится меньше напряжения на его зажимах - разряжается (рис. 4.3) через нагрузку Rн. В результате этого напряжение на нагрузке изменяется в меньших пределах, чем при отсутствии конденсатора.
Для переменной составляющей выпрямленного тока конденсатор представляет собой емкостное сопротивление XС=1/m(cC, где m - коэффициент, зависящий от схемы выпрямления и показывающий, во сколько раз частота основной гармоники выпрямленного напряжения больше частоты сети, т.е. m = f01/fc, где fс - частота питающей сети.
Конденсатор, включенный параллельно нагрузке, оказывает шунтирующее действие при условии XС((Rн, при выполнении которого большая часть переменной составляющей выпрямленного токa замыкается
13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415 через конденсатор, не проходя через нагрузку. В общем случае можно считать, что конденсатор фильтра заряжается импульсами тока длительностью, меньшей чем Т/m, где Т - период изменения напряжения сети. Ток разряда конденсатора можно принять равным среднему току нагрузки I0.
Изменение напряжении на нагрузке (U0 можно определить как изменение напряжения на конденсаторе (UC при его разряде:
13 EMBED Equation.3 1415.
Это изменение напряжения на конденсаторе оказывается равным удвоенной амплитуде переменной составляющей выпрямленного напряжения (рис. 4.3). Учитывая, что Umax=(UС/2, коэффициент пульсации определим как Uп=((Uc/2)/U0. Подставив значения 13 EMBED Equation.3 1415 и Rн=U0/I0, получим Кп=l/2mfСCRн, откуда емкость конденсатора фильтра С=l/2fСRнRп фарад. Отсюда следует, что получить небольшое значение коэффициента пульсации на нагрузке Кп можно только при большом сопротивлении нагрузки Rн, т.е. при небольших выпрямленных токах. Поэтому емкостный фильтр применяют в маломощных выпрямителях.
Достоинством емкостного фильтра является его простота.
Недостатком - необходимость применения диодов, рассчитанных на большую амплитуду прямого тока.
Индуктивный фильтр представляет собой катушку с ферромагнитным сердечником (дроссель), включаемого последовательно с нагрузкой (рис. 4.2,б). В общем случае индуктивность катушки L зависит от протекающего по ее обмотке тока. Но в сглаживающих фильтрах применяются специальные сглаживающие катушки индуктивности, магнитопровод которых имеет воздушный - немагнитный - зазор. Индуктивность такой катушки практически не зависит от тока и поэтому может рассматриваться как пассивный линейный элемент с постоянной индуктивностью. Такая катушка называется дросселем.
Переменная составляющая выпрямляемого тока создает в магнитопроводе дросселя магнитный поток, индуктирующий в его обмотке противоЭДС, которая препятствует изменениям тока в цепи. А уменьшение амплитуды переменной составляющей выпрямленного тока создает уменьшение пульсаций напряжения на нагрузке.
Для уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения необходимо, чтобы индуктивное сопротивление дросселя XL было значителъно больше сопротивления нагрузки Rн, т.е. XL((Rн или m(cL((Rн. Активное сопротивление дросселя т мало, и падением напряжения на дросселе от постоянной составляющей выпрямленного тока можно пренебрегать, считая, что вся постоянная составляющая выпрямленного напряжения выделяется на сопротивления нагрузки Rн. А поскольку для переменной составляющей дроссель оказывает большое сопротивление, то на зажимах дросселя выделяется значительная часть переменной составляющее выпрямленного напряжения.
Коэффициент сглаживания индуктивного фильтра определим как отношение коэффициентов пульсаций на входе и выходе фильтра:
q = Кп.вх/ Кп.вых, Кп.вх = U01 max/U0; Кп.вых = U(01 max/U0(,
где U01 max, U(01 max - амплитудные напряжения первой гармоники в выпрямленном напряжении на входе и выходе фильтра; U0 и U0( - среднее выпрямленное напряжение на входе и выход фильтра.
Напряжения на выходе фильтра U(01 max и U0 определяются выражением
U(01 max = I(01 maxRн, где
13 EMBED Equation.3 1415;
U(0 = I(0Rн,
где I(0 = U0/(Rн+rL).
Здесь I(01 max - амплитудный ток основной гармоники; I0 - средний выпрямленный ток. После преобразований получим коэффициент сглаживания индуктивного фильтра:
13 EMBED Equation.3 1415.
А так как Rн((rL, то 13 EMBED Equation.3 1415 или
13 EMBED Equation.3 1415
Отсюда
13 EMBED Equation.3 1415
Для хорошего сглаживания пульсаций нужно, чтобы значение q было больше 1, т.е. q>1. При этом индуктивность дросселя L=Rнq/m(c. Отсюда коэффициент сглаживания индуктивного фильтра q=m(cL/Rн. Следовательно, для получения большого коэффициента сглаживания индуктивного фильтра необходимо увеличивать индуктивность дросселя L и число фаз т. Поэтому индуктивные фильтры применяют в многофазных выпрямителях большой мощности.
Достоинства индуктивного фильтра: простота схемы, малые потери мощности, незначительная зависимость выходного напряжения от изменения сопротивления нагрузки Rн.
Недостатки: перенапряжения, возникающие вследствие появления ЭДС самоиндукции дросселя; для устранения этого недостатка обмотку дросселя замыкают разрядниками, которые срабатывают при превышении напряжения на дросселе выше допустимого.
4.3. СГЛАЖИВАЮЩИЕ Г-ОБРАЗНЫЕ LC-ФИЛЬТРЫ
Простейшие фильтры L и С не могут обеспечить достаточно больших коэффициентов сглаживания. Поэтому на практике применяются сглаживающие фильтры, содержащие оба эти элементы - индуктивность L и емкость С. Наиболее простая схема индуктивно-емкостного Г-образного LC-фильтра приведена на рис. 4.4. При таком сочетании дросселя и конденсатора значительно уменьшается переменная составляющая напряжения на нагрузке. Это происходит так. Общее сопротивление цепи LCRн будет меньше, чем при наличии только дросселя, за счет шунтирующего действия конденсатора. Поэтому переменная составляющая выпрямленного тока через дроссель будет больше, и падение напряжения на13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415 нем возрастает. Это приводит к уменьшению переменной составляющей напряжения на нагрузке по сравнению с ее значением при раздельном включении конденсатора или дросселя.
В фильтре, состоящем из дросселя и конденсатора, возможно возникновение резонанса. Для исключения возможности этого собственная частота фильтра должна быть ниже частоты пульсаций. Это достигается выбором L и С, обеспечивающих коэффициент сглаживания не менее трех (q((3). Минимальную индуктивность дросселя можно определить из выражения: Lmin=2Rн/(m2-1)m(fс.
Затем при известном значении q, пользуясь формулой
LC = 10(q+1)/m2,
определим значение емкости С. Здесь fc=50 Гц, индуктивность - в генри, а емкость - в микрофарадах.
Резисторно-емкостные (RC) фильтры (рис 4.4) применяют в маломощных выпрямителях - до 10 Вт при сопротивлениях нагрузки в десятки килоом.
Для получения достаточно большого коэффициента сглаживания необходимо выполнение условий RФ((Xc и Xc((Rн. При расчете RC-фильтра задаются значением требуемого коэффициент сглаживания q и одним из параметров либо сопротивлением резистора RФ=(0,21)Rн, либо емкостью конденсатора С, а затем определяют другой параметр (емкости С или сопротивления RФ) по формуле
13 EMBED Equation.3 1415 - для fс = 50 Гц
или
13 EMBED Equation.3 1415 - для fс = 400 Гц
Недостатком RС-фильтра являются потери напряжет на резисторе фильтра (UФ=I0RФ, что снижает КПД выпрямителя в целом.
Многозвенные фильтры. Для получения больших коэффициентов сглаживания более экономичными оказываются многозвенные фильтры. Они состоят из нескольких последовательно соединенных однозвенных. Общий коэффициент сглаживания многозвенного фильтра равен произведению коэффициентов сглаживания всех звеньев, т.е.qобщ=q1q2q3qn.
В многозвенных фильтрах удобно использовать одинаковые по параметрам звенья, тогда qобщ=qn, где п - число звеньев.
При небольших токах нагрузки (до нескольких десятков миллиампер) применяют двухзвенные и иногда трехзвенные RС-фильтры.
13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415Резонансные фильтры. Бывают случаи, когда переменная составляющая выпрямленного напряжения мало отличается от своей первой гармоники или же потребители чувствительны к одной определенной гармонике. В таких случаях выгодно применять резонансные сглаживающие фильтры, которые представляют собой Г-образные фильтры, имеющие в качестве одного из фильтрующих элементов резонансный LC-контур. Собственная резонансная частота такого контура равна частоте подавляемой гармоники.
В схеме, приведенной на рис. 4.5, параллельный LC-контур включен вместо дросселя в Г-образный LC-фильтр. При настройке контура в резонанс его сопротивление возрастает до десятков килоом (Rэкв = Lк/CrL). Получается фильтр-пробка. Коэффициент сглаживания такого фильтра по сравнению с Г-образным LC-фильтром с тем же значением q увеличивается в 34 раза.
Последовательный резонансный контур, включенный параллельно нагрузке выпрямителя, называется резонансным шунтом или режекторным фильтром. При настройке его в резонанс с частотой подавляемой гармоники его сопротивление для этой гармоники очень мало и равно только активному сопротивлению обмотки дросселя гдр. Ток, идущий с частотой пульсаций и значительно ослабленный дросселем Lдр, замыкается в основном по контуру LдрСк. В результате получается большой коэффициент сглаживания фильтра.
Эффективность работы резонансных сглаживающих фильтров зависит от точности настройки контуров в резонанс с частотой пульсаций, что возможно только при высокой стабильности частоты питающей сети.
Поэтому резонансные фильтры применяются для однофазных выпрямителей, в которых основная гармоника пульсаций преобладает в выпрямленном напряжении, а частота питающей сети стабильна.
Активные фильтры. Активные фильтры называют еще транзисторными, поскольку роль одного из фильтрующих элементов в них выполняет активный элемент - транзистор. Нагрузка может включаться последовательно в цепь коллектора транзистора, в этом случае фильтр называется фильтром ФК (рис. 4.6,а), в цепь эмиттера - фильтром ФЭ (рис. 4.6,б), если нагрузка включается параллельно переходу эмиттер-коллектор, - фильтром ФШ (рис. 4.6,в).
13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415
По сравнению с пассивными транзисторные сглаживающие фильтры имеют следующие преимущества:
высокие качественные показатели;
отсутствие сильных магнитных полей;
широкополосность по частотному диапазону;
малая зависимость коэффициента сглаживания от изменения нагрузки;
простота унификации;
малая вероятность возникновения перенапряжений при переходных процессах.
Недостаток:
КПД транзисторных сглаживающих фильтров обычно несколько меньше, чем пассивных, поскольку на транзисторе, работающем в активном режиме,
рассеивается значительная мощность.
Повышение качественных показателей транзисторных сглаживающих фильтров (ТСФ) достигается применением составных транзисторов, многозвенных RC-цепочек в цепи базы, а также токостабилизирующих двухполюсников. Усложняя схемы ТСФ, можно получить коэффициент фильтрации КФ в несколько тысяч при относительно небольших габаритах и массе.




Глава 5. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА

5.1 Назначение. Транзисторные преобразователи напряжения постоянного тока предназначаются для согласования напряжение источника питания с напряжениями, необходимыми для питания отдельных узлов аппаратуры. В переносной и передвижной аппаратуре связи, потребляющей небольшие мощности, в качестве источников электроэнергии используются источники постоянной тока низкого напряжения: гальванические элементы, аккумуляторы, термогенераторы, солнечные и атомные батареи. Они вырабатывают энергию постоянного тока одного определенного значения. А для питания различных устройств связи требуются различные значения постоянного и переменного напряжений. Поэтому возникает необходимость преобразования постоянного напряжения одного номинала в постоянное напряжение другого номинала. Эту задачу выполняют преобразователи.
Преобразователи бывают двух типов: инверторы и конверторы. Преобразователи, которые преобразуют энергию постоянного тока в энергию переменного тока, называются инверторами, а процесс преобразования энергии постоянного тока в энергию переменного тока - инвертированием.
Если на выходе преобразователя требуется получить постоянный ток, то после инвертора включаются выпрямитель и сглаживающий фильтр. Такой преобразователь, в котором осуществляется преобразование энергии постоянного тока одного напряжения в энергию постоянного тока другого напряжения, называется конвертором, а процесс преобразования - конвертированием.
Основной частью любого преобразователя является инвертор. Классифицировать инверторы можно по следующим признакам:
по роду преобразуемой величины: инверторы тока и инверторы напряжения;
по тактности работы: однотактные и двухтактные;
по типу ключевых элементов: транзисторные и тиристорные;
по способу возбуждения: с самовозбуждением и с независимым возбуждением.
Транзисторные инверторы классифицируют:
по способу включения транзисторов: с общим эмиттером и с общим коллектором;
по типу обратной связи с обратной связью по напряжению, с обратной связью по току и с обратной связью по току и напряжению.
Тиристорные инверторы классифицируют:
по принципу коммутации тиристоров ведомые сетью и автономные;
по включению коммутирующей емкости относительно нагрузки: параллельные, последовательные и последовательно-параллельные.
Достоинства полупроводниковых преобразователей: надежность, высокий КПД, малые габариты, большой срок эксплуатации,
5.2.Транзисторные преобразователи с самовозбуждением (автогенераторы). Принцип преобразования постоянного напряжения можно пояснить, пользуясь функциональной схемой, приведенной рис. 5.1. Источником постоянного тока служит аккумуляторная батарея Б, имеющая небольшое напряжение Uвх, которое подается на вход трансформатора Тр, предназначенного для формирования переменного напряжения и преобразования его значения. Поскольку напряжение аккумулятора постоянное, то для нормального функционирования трансформатора в его первичной обмотке необходимо включить прерыватель тока, периодически с частотой 350400 Гц замыкающий и размыкающий цепь постоянного тока. Прерывателем постоянного тока служит транзисторный генератор Г. Прерывание тока в первичной обмотке трансформатора вызывает появление в магнитопроводе изменяющегося во времени магнитного потока Ф(t). В результате этого в обмотках индуцируются ЭДС, которые пропорциональны скорости изменения магнитного потока и числу витков обмоток. Таким образом, из постоянного напряжения получается переменное в форме прямоугольных импульсов, т.е. осуществляется инвертирование. Прямоугольные импульсы с помощью трансформатора изменяются по амплитуде и затем подаются на вход выпрямителя ВС со сглаживающим фильтром Ф. На выходе выпрямителя получаем постоянное напряжение. Такой преобразователь и является конвертором. На его выходе получаем требуемое значение постоянного напряжения, отличающееся от входного напряжения постоянного тока.
5.3. Однотактный преобразователь с самовозбуждением (рис. 5.2) состоит из источника постоянного напряжения Uвх, прерывателя выполненного по схеме автогенератора на транзисторе VT, работающего в ключевом режиме, импульсного трансформатора Тр, 13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415

магнитопровод которого выполнен из материала с прямоугольной петлей гистерезиса, однополупериодного выпрямителя на диоде VD и нагрузки Rн.
Принцип действия преобразователя основан на прерывании постоянного тока в первичной обмотке импульсного трансформатора с помощью транзистора, работающего в ключевом режиме. При включении постоянного напряжения Uвх в коллекторной цепи и первичной обмотке трансформатора Wк начинает протекать ток. С момента включения ток будет нарастать не мгновенно, а по определенному закону. Поэтому он будет создавать нарастающий магнитный поток в магнитопроводе импульсного трансформатора. Этот изменяющийся магнитный поток наводит в обмотке обратной связи Wб ЭДС самоиндукции. Концы обмотки обратной связи Wк подключены к участку база-эмиттер так, что при нарастающем токе в коллекторной цепи на базу поступает отпирающий потенциал. Транзистор все больше отпирается, создавая возможность еще большего нарастания коллекторного тока, т.е. в схеме осуществляется положительная обратная связь. Процесс нарастания токов происходит очень быстро, лавинообразно до тех пор, пока магнитный поток, не достигнет насыщения. При этом изменение токов iк и Iб прекратится. А при неизменном (постоянном) токе ЭДС в обмотках трансформатора не наводится. Отпирающее напряжение на базу транзистора не поступает, и он запирается.
Убывающий ток коллектора при запирании транзистора наводит противоЭДС, и на базу подается напряжение, еще больше запирающее транзистор. Ток в первичной обмотке трансформатора прерывается. Таким образом, транзистор, импульсный трансформатор и источник питания образуют релаксационный генератор с положительной трансформаторной обратной связью по напряжению. Он осуществляет прерывание постоянного тока. На вторичной обмотке трансформатора получаем импульсы той же формы, частоты и полярности, но увеличенные по амплитуде. Эти импульсы подаются на выпрямитель на диоде VD. После выпрямителя на нагрузке Rн выделяется постоянное напряжение заданной величины.
Однотактные преобразователи применяются при высоком значении выпрямленного напряжения и малых токах, например для питания высоковольтного анода электронно-лучевых трубок.
Достоинства однотактных инверторов:
простота и высокая надежность.
Недостаток однотактной схемы автогенератора:
постоянное подмагничивание магнитопровода в результате того, что ток по коллекторной обмотке протекает только в одном направлении.

5.4. Двухтактный преобразователь напряжения с самовозбуждением

Состоит из прерывателя, выполненного на трансформаторе Тр и Двух транзисторах VT1 и VT2, выпрямителя U1 и фильтра Z1 (рис. 5.3 ). При включении источника питания U0 через делитель Rl, R2 протекает ток. Созданное им падение напряжения на R1 минусом поступает на базы транзисторов, создавая смещение потенциалов баз относительно эмиттеров. Транзисторы приоткрываются, и по полуобмоткам Wб1 и Wб2 протекают коллекторные токи iк1 и iк2. Из-за разброса параметров транзисторов токи iк1 и iк2 имеют различное значение. Допустим, iк1>iк2. При этом в магнитопроводе трансформатора возникает магнитный поток, направление которого определяется преобладающим током коллектора iк1. Этот поток наводит ЭДС такой полярности, что на базу транзистора VT1 поступает напряжение отрицательной полярности, а на базу транзистора VT2 - положительной. Ток коллектора iк1 при этом увеличивается, а iк2 - уменьшается, что приводит к увеличению потока Ф. По мере увеличения коллекторного тока iк1 транзистора VT1 базовые напряжения будут увеличиваться. Вследствие наличия положительной обратной связи в схеме процесс открытия транзистора VT1 и закрытия VT2 протекает лавинообразно и очень быстро. Транзистор VT1 полностью открывается и переходит в режим насыщения, a VT2 полностью закрывается и переходит в режим отсечки. На нагрузке в это время формируется передний фронт переменного напряжения. Транзистор VT1 будет открыт до тех пор, пока магнитный поток трансформатора не достигнет значения насыщения. В режиме насыщения он не изменяется. А при постоянном магнитном потоке ЭДС в обмотках трансформатора не наводится. Следовательно, прекращаются токи в цепях транзистора, и на базы транзисторов напряжение не по ступает.
Резкое уменьшение токов в обмотках вызывает появление в них ЭДС противоположной полярности, в результате чего потенциал базы транзистора VT1 начнет повышаться, a VT2 - понижаться. Транзистор VT1 закрывается, a VT2 открывается. Этот процесс протекает очень быстро, лавинообразно, и VT2 переходит в режим насыщения. Далее процесс периодически повторяется. В выходной обмотке трансформатора создается переменное напряжение почти прямоугольной формы. Затем это напряжение подается на выпрямитель и далее через сглаживающий фильтр – в нагрузку.
Достоинства двухтактной схемы преобразователя:
простота,
нечувствительность к коротким замыканиям в нагрузке,
возможность получения очень близкого к прямоугольной форме выходного переменного напряжения инвертора.
Недостатки:
зависимость частоты и формы выходного напряжения инвертора от значения входного напряжения и тока нагрузки;
резкое увеличение коллекторного тока транзисторов в конце каждого полупериода;
необходимость применения транзисторов, выдерживающих сдвоенное допустимое напряжение на закрытом переходе эмиттер-коллектор.

5.5. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ НА ТИРИСТОРАХ
В мощных преобразовательных устройствах для преобразования высоких питающих напряжений применяют инверторы на тиристорах, обладающих двумя устойчивыми состояниями.
Тиристоры выпускаются на напряжения до нескольких киловольт и токи до сотен ампер при прямом падении напряжения в единицы вольт. Поэтому преобразователи на тиристорах обеспечивают большие мощности с высоким КПД.
Тиристорные инверторы, в которых коммутация осуществляется специальными устройствами и нагрузка которых не содержит других источников энергии переменного тока, называются автономными. Частота коммутации автономного инвертора определяется частотой работы системы управления тиристорами.
Автономные тиристорные инверторы, предназначены для преобразования постоянного напряжения в переменное промышленной частоты. Они подразделяются на инверторы тока и напряжения. В инверторах тока осуществляется преобразование тока, а форма напряжения зависит от нагрузки. Для поддержания постоянства потребляемого от источника тока они подключаются к источнику инвертируемого постоянного напряжения через дроссель L0 с большой индуктивностью, который включается в последовательную ветвь инвертора.
Инверторы напряжения подключаются непосредственно к источнику преобразуемого напряжения. При этом на выходе инвертора напряжения параллельно источнику включается конденсатор С. Коммутацию тока в тиристорных инверторах выполняют реактивные элементы - конденсаторы и дроссели.
Тиристоры в инверторе работают в ключевом режиме. Включение их осуществляется устройством управления, представляющим собой генератор импульсов - автогенератор, мультивибратор, блок-генератор. Причем управляющие импульсы поступают на управляющие электроды тиристоров в противофазе. Для выключения тиристора необходимо уменьшить его анодный ток до значения меньшего тока удержания, а к промежутку анод - катод приложить отрицательное обратное напряжение на время, достаточное для восстановления управляемости тиристора (т.е. запирающих его свойств). Это достигается применением в инверторе коммутирующею конденсатора, который обеспечивает подачу на анод отрицательного напряжения относительно катода.
По способу подключения коммутирующего конденсатора Ск нагрузке схемы тиристорных инверторов разделяют на параллельные, последовательные и последовательно-параллельные.
На рис. 5.4 приведена схема двухтактного параллельного тиристорного инвертора, который состоит из тиристоров VS1 и VS2, схемы управления СУ, коммутирующего конденсатора Ск, дросселя L и диодов VD1 и VD2. Первичная обмотка трансформатора Тр имеет вывод от средней точки 0 и двух точек 1 и 2, к которым подключаются диоды VD1 и VD2.
В первый полупериод под действием управляющего импульса открыт тиристор VS1, а тиристор VS2 закрыт. При этом ток от источника питания будет протекать через верхнюю половину первичной обмотки трансформатора Тр, тиристор VS1, дроссель L. Этот ток индуктирует в нижней половине обмотки трансформатора Тр ЭДС, равную ЭДС в верхней половине обмотки, но противоположную по знаку, т.е. минус будет у средней точки обмотки, а плюс - на нижнем ее конце. Поэтому к конденсатору Ск оказывается приложенным напряжение двух последовательно соединенных напряжений: от источника питания U0 и с нижней половины первичной обмотки трансформатора, тоже примерно равное U0 В результате конденсатор Ск заряжается до удвоенного значения напряжения источника питания, т.е. до Uc = 2U0. Такое же напряжение будет и на аноде тиристора VS2.
Во время второго полупериода управляющий импульс открывает тиристор VS2. Тиристор VS1 еще продолжает проводить ток. Но через открывшийся тиристор VS2 коммутирующий конденсатор Ск подключается параллельно VS1. С конденсатора Ск тиристору VS1 прикладывается обратное напряжение, равное почти 2U0. И тиристор VS1 запирается разрядным током конденсатора Ск. Через открывшийся тиристор VS2 протекает ток iт, равный сумме тока i((Ск перезаряда конденсатора Ск и тока i1( первичной обмотки W1((. Конденсатор Ск перезаряжается до напряжений, почти равного 2U0, но с обратной полярностью. Преобразуемое напряжение U0 прикладывается к первичной обмотке W1((, и ток в этой обмотке имеет направление, противоположное току, протекавшему в обмотке W1( во время предыдущего импульса. При этом во вторичной обмотке W2 формируется вторая (отрицательная) полуволна переменного напряжения.
При подаче следующего запускающего импульса на тиристор VS1 схема возвращается в исходное состояние, и процесс повторяется.
В результате поочередного включения и выключения тиристоров в полуобмотках трансформатора Тр происходит периодическое изменение токов и во вторичной обмотке наводится переменный ток, который далее выпрямляется выпрямительной схемой ВС и через фильтр Ф поступает в нагрузку. Таким образом, на выходе преобразователя создается постоянный ток при заданном напряжении. Дроссель Др ограничивает ток источника питания в те очень короткие промежутки времени, когда оба тиристора открыты одновременно.
Диоды VD1 и VD2 предназначены для пропускания к источнику питания U0 реактивной мощности, накопленной в индуктивности нагрузки, и реактивных коммтационных элеменэлементах, в те моменты коммутации, когда один из тиристоров закрыт, а второй не проводит разрядный ток индуктивности L. 13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415

Мостовая схема двухтактного тиристорного преобразователя приведена на рис.5.5.
В первый полупериод управляющею напряжения положительные импульсы поступают одновременно на тиристоры VS1 и VS4 Тиристоры открываются, и через них протекает ток в первичную обмотку трансформатора Тр. В это же время конденсатор С1 заряжается до напряжения источника U0.
Во время второго полупериода управляющего напряжения положительные импульсы поступают на тиристоры VS2 и VS3, и они открываются. Но в этот же момент положительный потенциал с конденсатора С1 поступает на катод тиристора VS1, и он закрывается. А на анод VS4 поступает отрицательный потенциал с конденсатора С1, и VS4 тоже закрывается.
Затем пары тиристоров включаются поочередно. При этом через первичную обмотку трансформатора Тр будут проходить импульсы тока противоположных направлений, которые будут индуктировать переменный ток во вторичной обмотке трансформатора. В дальнейшем этот переменный ток выпрямляется выпрямительной схемой, сглаживается фильтром и подается в нагрузку.

Глава 6. СТАБИЛИЗАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ И ТОКА

6.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Для нормальной работы устройств связи необходимо, чтобы напряжение питания или ток, потребляемые этими устройствами, были постоянными. А напряжение или ток на выходе выпрямительных устройств, преобразователей постоянного напряжения или аккумуляторных батарей изменяются во времени в широких пределах под действием дестабилизирующих факторов: колебания питающего напряжения и изменения нагрузки на выходе выпрямительного устройства, а также изменения окружающей температуры, уменьшение напряжения аккумуляторных батарей в процессе их разряда и др.
Напряжение промышленных сетей переменного тока, питающих выпрямительные установки, согласно ГОСТ 5237-69 может изменяться в пределах -15...+5 % номинального значения. А для нормальной работы устройств связи изменение напряжения или тока электропитания не должно превышать 50,1 % своего номинального значения.
Для уменьшения влияния дестабилизирующих факторов применяют стабилизаторы. Стабилизатором напряжения или тока называется устройство, автоматически поддерживающее неизменным напряжение или ток на нагрузке с заданной степенью точности при изменении дестабилизирующих факторов.
Воздействие дестабилизирующих факторов может происходить во времени как медленно, так и очень быстро - скачком. Поэтому стабилизаторы должны действовать автоматически.
В зависимости от рода стабилизируемого напряжения или тока стабилизаторы подразделяются на стабилизаторы постоянного напряжения (тока) и стабилизаторы переменного напряжения (тока). По способу стабилизации они подразделяются на параметрические, компенсационные и импульсные.
В настоящее время наиболее часто применяются компенсационные стабилизаторы напряжения (тока) на полупроводниковых приборах, которые в свою очередь подразделяются по признакам, приведенным ниже.
По способу включения регулирующего элемента и нагрузки: с последовательным и параллельным включением. По режиму работы регулирующего элемента: с непрерывным и импульсным регулированием.
Качество работы стабилизатора характеризуется коэффициентами стабилизации, которые показывают, во сколько раз относительное изменение выходного напряжения (тока) меньше относительного изменения входного напряжения:
13 EMBED Equation.3 1415 при Iном = const.
13 EMBED Equation.3 1415,
где
(Uвх = Uвх.max-Uвх.min,
(Uвых = Uвых.max-Uвых.min,
(Iвх = Iвх.max-Iвх.min,
(Iвых = Iвых.max-Iвых.min.
Важным параметром стабилизатора является температурный коэффициент по напряжению ТКН, или (н, показывающий изменение выходного напряжения при изменении температуры окружающей среды при неизменными входном напряжении (Uвх = const) и токе нагрузки (Iн = const).
Энергетическим показателем качества работы стабилизатора является КПД ((), равный отношению активной мощности, отдаваемой стабилизатором в нагрузку, к активной мощности, потребляемой стабилизатором от сети: ( = Рвых/Рвх.
Внутреннее сопротивление стабилизатора ri, равно отношению приращения выходного напряжения (Uвых к приращению тока нагрузки (Iн при неизменном входном напряжении Uвх = const, ri = (Uвых/(Iн.
В стабилизаторах напряжения внутреннее сопротивление может достигать тысячных долей ома.

6.2. ПАРАМЕТРИЧЕСКИЕ СТАБИЛИЗАТОРЫ

Параметрическим называется такой стабилизатор, в котором стабилизация напряжения (тока) осуществляется за счет использования свойств нелинейных элементов, входящих в его состав. В параметрических стабилизаторах дестабилизирующий фактор (изменение входного напряжения или тока нагрузки) воздействует непосредственно на нелинейный элемент, а изменение выходного напряжения (или тока) относительно заданного значения определяется только степенью нелинейности вольтамперной характеристик нелинейного элемента.
Параметрический стабилизатор переменного тока напряжения на дросселе с насыщенным сердечником. Параметрическая стабилизация переменного напряжения осуществляется с помощью элементов, обладающих нелинейной вольтамперной характеристикой для переменного тока. Такой характеристикой (рис. 6.1) обладает дроссель, работающий в режиме насыщения магнитопровода. Рабочий участок характеристики дросселя - нелинейный участок аб, соответствующий насыщенному состоянию магнитопровода.


13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415


В схеме стабилизатора насыщенный дроссель L2 включается параллельно нагрузке Zн (рис. 6.2). В качестве балластного сопротивления применяется дроссель L1, работающий в режиме насыщения магнитопровода и имеющий линейную вольт-амперную характеристику.
Принцип действия схемы состоит в следующем. При увеличении переменного напряжения на входе стабилизатора Uвых.пер увеличится напряжение на выходе Uвых.пер на нагрузке и балластном линейном дросселе L1. Ток через насыщенный дроссель резко возрастет. Но при этом падение напряжения на дросселе L1 возрастет, а на дросселе L2 и нагрузке Zн увеличится незначительно. При уменьшении входного напряжения процессы стабилизации происходят аналогично.
Достоинства такого стабилизатора:
простота устройства;
большой диапазон рабочих напряжений
Недостатки:
низкий КПД (0,40,6), так как стабилизаторы работают при больших токах;
малый коэффициент мощности - 0,6;
малый коэффициент стабилизации из-за большого динамического сопротивления Rд(Кст<10);
искажения формы кривой переменного напряжения на нагрузке;
большие масса и габариты.


6.3. ФЕРРОРЕЗОНЛНСНЫИ СТАБИЛИЗАТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

В феррорезонансном стабилизаторе параллельно насыщенному дросселю L2 включаемся конденсатор С (рис. 6.3). Резонансная частота контура L2C близка к частоте стабилизируемого переменною напряжения, но не равна ей.

13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415



Принцип работы феррорезонансного стабилизатора переменного напряжения можно пояснить, воспользовавшись вольт-амперными характеристиками дросселя L2 и конденсатора С, приведенными на рис. 6.4. Путем геометрического сложения напряжений UL2 и UC получим кривую напряжения на контуре L2C. При малом входном напряжении дроссель ненасыщен, индуктивность его большая и результирующий ток имеет емкостной характер (0в на рис. 6.4). При резонансе токов в контуре L2C (точка в) результирующий ток через контур L2C будет равен нулю. При дальнейшем увеличении входного напряжения ток через контур имеет индуктивный характер (участок вб). На этом участке характеристика при резком увеличении тока напряжение на контуре, а следовательно, и на нагрузке изменяется незначительно.
Для улучшения показателей качества стабилизатора схему феррорезонансного стабилизатора дополняют еще одной обмоткой дросселя. Она размещается на магнитопроводе ненасыщенного дросселя L1 (рис. 6.5). Обмотка компенсационного дросселя Lк включается так, чтобы падение напряжения на ней было направлено встречно напряжению на контуре UL2С. При этом результирующее напряжение на выходе будет составлять сумму напряжений на контуре и компенсационной обмотке Uвыx.пер=LL2C+Uк. Поэтому изменение выходного напряжения (Uвыx.пер=(UL2C+(Uк будет меньше, чем снимаемое только с контура L2C. Дроссель L2 включен по схеме повышающего автотрансформатора для уменьшения емкости конденсатора С и получения большею напряжения на выходе стабилизатора.
13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415

Достоинства феррорезонансных стабилизаторов:
высокий КПД (0,850,9) и коэффициент мощности (до 0,9);
высокий коэффициент стабилизации по напряжению (до 40);
широкий диапазон мощностей;
большой срок эксплуатации;
простота устройства н надежность работы;
устойчивость к механическим воздействиям.
Недостатки:
значительное изменение выходного напряжения от изменения входного напряжения в результате зависимости реактивных сопротивлений от частоты;
наличие электромагнитных помех (большие поля рассеяния индуктивностей);
большие габариты и масса;
искажение формы стабилизированного напряжения на нагрузке.

6.4. СТАБИЛИЗАТОРЫ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

В параметрических стабилизаторах постоянного напряжения в качестве линейных элементов применяют резисторы, а в качестве нелинейных - полупроводниковые (кремниевые) стабилитроны и полупроводниковые стабисторы.
Кремниевый стабилитрон - это плоскостной диод. Его вольтамперная характеристика приведена на рис. 6.6,а. Рабочей частью характеристики является обратная ветвь в области

13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415 пробоя, где незначительное увеличение напряжения вызывает существенное увеличение тока через стабилитрон. Однако электрический пробой перехода не приводит к повреждению стабилитрона. Таким образом, если стабилитрон включен в обратном направлении, то при значительных изменениях протекающего через него тока (от Iст min до Iст max) напряжение на нем остается практически постоянным. Если же обратное напряжение на стабилитроне превысит допустимое, мощность, выделяемая в стабилитроне, превышает допустимую. В результате при этом электрический пробой переходит в тепловой, и тогда наступает необратимое разрушение p-n перехода.
Стабистор - это полупроводниковый прибор, напряжение на котором в прямом направлении изменяется незначительно при значительных изменениях тока, протекающего по нему. Стабистор включается в цепь стабилизации в прямом направлении.



13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415
Принципиальная схема параметрического стабилизатора напряжения на стабилитроне VD приведена на рис. 6.7. Сопротивление балластного резистора Rб подбирается так, чтобы падение напряжения на нем составляло (0,53) Uн.
При увеличении напряжения на входе стабилизатора Uвх напряжение на его выходе Uвых, т.е. на нагрузке Rн, стремится к увеличению. Но небольшое увеличение напряжения (Uст на стабилитроне VD вызывает резкое увеличение тока через него. При этом увеличивается падение напряжения на балластном резисторе Rб, а напряжение на нагрузке Rн изменяется незначительно. Приращение напряжения на входе стабилизатора (Uвх распределяется между изменением напряжения на балластном резистора (URб в стабилитроне (Uст: (Uвх-(URб+(Uст. Так как сопротивление балластного резистора Rб много больше сопротивления стабилитрона Rд(Rб((Rд), то почти все изменение входного напряжения выделяется на сопротивлении стабилитрона Rд и напряжение на нагрузке остается стабильным.
Коэффициент полезного действия такого стабилитрона не превышает 30%, а коэффициент стабилизации Кст=50. Для получения большего коэффициента стабилизации применяют каскадное включение стабилитронов, но при этом резко уменьшается КПД стабилизатора. Для получения напряжения, большего, чем допускают параметры одного стабилитрона, применяют последовательное включение их (рис. 6.8,б).
При повышении температуры окружающей среды у кремниевых стабилитронов обратное падение напряжения увеличивается, а прямое - уменьшается. Следовательно, кремниевые стабилитроны, включенные в обратном направлении, обладают положительным температурным коэффициентом напряжения ТКН, а те же стабилитроны, включенные в прямом направлении, отрицательным ТКН. Для термокомпенсации последовательно со стабилитроном включают диод с отрицательным ТКН или же стабилитрон в прямом направлении, имеющий отрицательный ТКН (рис. 6.8). Для полной компенсации положительного ТКН одного стабилитрона необходимо включать последовательно несколько стабилитронов в прямом направлении, обладающих отрицательным ТКН.
Параметрические стабилизаторы постоянного напряжения на кремниевых стабилитронах имеют следующие недостатки:
небольшая допустимая мощность в нагрузке (0,53 Вт),
невысокий коэффициент стабилизации (до 30);
большое выходное сопротивление стабилизатора (620 Ом);
зависимость параметров стабилитрона от температуры;
низкий КПД (до 30%).
Из-за этих недостатков параметрические стабилизаторы на кремниевых стабилитронах применяются для стабилизации напряжения питания вспомогательных узлов аппаратуры связи, где не требуются высокие показатели их качества.
Достоинства:
простота схемы,
малые габариты и масса.
Параметрические стабилизаторы на кремниевых стабилитронах широко используются в компенсационных стабилизаторах напряжения в качестве источников опорного напряжения.
В двухкаскадном параметрическом стабилизаторе, схема которого приведена на рис. 6.8,б, выходной каскад, состоящий из стабилитрона VD1 и гасящего резистора Rб2, питается от предварительного стабилизатора, выполненного на стабилитронах VD2, VD3, и резистора Rб1. Коэффициент стабилизации такой схемы равен произведению коэффициентов стабилизации отдельных каскадов.
Параметрические стабилизаторы постоянного тока выполняется на нелинейных элементах, ток которых мало зависит от приложенного к ним напряжения. В качестве такого элемента используется полевой транзистор или МОП-транзистор обедненного типа. Из характеристик этих транзисторов, приведенных на рис.6.9, видно, что при постоянном напряжении затвор-исток ток стока изменяется незначительно при изменении напряжения сток-исток.
На рис. 6.10 приведена схема параметрического стабилизатора постоянного тока на полевом транзисторе с закороченным участием затвор-исток. Транзистор включен последовательно с сопротивлением нагрузки Rн.
Недостатком этой схемы является невозможность точно установить значение стабилизируемого тока из-за разброса параметров полевых транзисторов. Но, включив в цепь истока резистор автоматического смещения (рис. 6.11), можно построить регулируемый стабилизатор тока.

13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415

13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415


Стабилизаторы тока применяют в параметрических стабилизаторах постоянного напряжения для стабилизации входного тока. Его включают вместо гасящего сопротивления (рис. 6.12), что повышает коэффициент стабилизации. При изменении входного напряжения входной ток, ток стабилизатора, а следовательно, и выходное напряжение изменяются незначительно. Применение транзисторного стабилизатора тока вместо гасящего резистора дает возможность повысить КПД параметрического стабилизатора напряжения, так как он работает при меньших значениях входного напряжения.

6.5. КОМПЕНСАЦИОННЫЕ СТАБИЛИЗАТОРЫ
ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ С НЕПРЕРЫВНЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ

Компенсационные стабилизаторы напряжения с непрерывным регулированием представляют собой замкнутые системы автоматического регулирования или системы управления по отклонению. Они выполняются по структурным схемам, приведенным на рис. 6.13.


13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415
Выходное напряжение измеряется измерительным элементом и сравнивается с опорным напряжением в схеме сравнения (СС). При отклонении выходного напряжения от заданного значения на выводе СС выделяется сигнал рассогласования, который усиливается усилителем (У) и подается на регулирующий элемент (РЭ). Под воздействием сигнала рассогласования изменяется внутреннее сопротивление РЭ, а следовательно, и падение напряжение на нем. Изменение напряжения на РЭ компенсирует отклонение выходного напряжения Uвых от заданного значения с определенной степенью точности. Таким образом, по окончании процесса стабилизации напряжение на выходе будет стабилизировано:
Uвых = Uвх + URэ = const.
Принципиальная схема компенсационного стабилизатора постоянного напряжения с последовательным включением РЭ и нагрузки Rн приведена на рис. 6.14. Функции СС выполняет мост, состоящий из резисторов R2, R3, R4 и стабилитрона VD1. Функцию усилителя - транзистор VT2, функцию РЭ - транзистор VT1. Опорным напряжением являйся напряжение стабилизации стабилитрона VD1, который вместе с резистором R2 образует параметрический стабилизатор постоянного напряжения. Он питается от выходного напряжения стабилизатора, которое приложено к диагонали моста (аб). К другой диагонали моста подключен участок эмиттер-база транзистора VT2 (вход усилителя). Резистор R1 является нагрузкой в цепи коллектора усилителя VT2.
Стабилизация напряжения Uвых на нагрузке осуществляется следующим образом. Допустим, что напряжение на входе стабилизатора Uвх уменьшилось. Выходное напряжение Uвых стабилизатора при этом сначала тоже уменьшится. В результате уменьшится падение напряжения на резисторе R4 следующего делителя R3, R4. Это уменьшение напряжения U2 сравнивается с опорным напряжением стабилитрона VD1 и поступает на базу транзистора VT2. Потенциал эмиттера VT2 остается неизменным, так как он определяется опорным напряжением Uоп. Следовательно, положительный потенциал базы VT2 уменьшится, что вызовет уменьшение тока коллектора VT2, в результате чего уменьшатся падение напряжения на резисторе R1 и потенциал базы транзистора VТ1 относительно коллектора. Разность потенциалов между базой и эмиттером VT1 стала больше. В результате уменьшится сопротивление участка эмиттер-коллектор регулирующего транзистора VT1 и падение напряжения на нем, а напряжение на нагрузке Rн восстановится примерно до номинального значения.

13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415
Схема компенсационного стабилизатора с последовательным включением регулирующего транзистора и нагрузки обладает высоким коэффициентом стабилизации Кст.н напряжения и малым выходным сопротивлением только при малом токе нагрузки (не больше 10 мА). Причиной малой стабилизации в этой схеме является то, что в регулирующем транзисторе VT1 с изменением входного напряжения изменяется и ток базы Iб.р, что ведет к снижению качества стабилизации.
Для увеличения коэффициента стабилизации по напряжению Кст.н необходимо, чтобы ток коллектора Iк.у VT2 был много больше тока базы Iб2 (Iк.у >> 10 Iб.р).

13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415Принципиальная схема полупроводникового стабилизатора напряжения с параллельно включенным транзистором приведена на рис. 6.15. Она состоит из регулирующего транзистора VT1, балластного резистора Rб, усилительного элемента на транзисторе VT2 и резисторе R3, источника опорного напряжения (ИОН) VD1 и Rб1, делителя напряжения R1, RP, R2, дополнительного источника U0 и Rб2, VD2 для питания усилительного элемента схемы и выходной емкости С.
Стабилизация напряжения осуществляется следующим образом. При увеличении входного напряжения начинает увеличиваться напряжение на выходе Uвых. Увеличится и падение напряжения на резисторе R2 Uвых2. Потенциал базы станет более отрицательным по отношению к эмиттеру. Ток коллектора усилительного транзистора VT2 увеличится. Это вызовет увеличение падения напряжения на резисторе R3. В результате этого увеличится отрицательный потенциал на базе регулирующего транзистора VT1, что приведет к возрастанию коллекторного тока Iк1 и вызовет рост общего тока схемы I1 = Iк1 + Iн. А следовательно, увеличится падение напряжения на балластном резисторе Rб, что вызовет уменьшение напряжения на выходе стабилизатора до первоначального значения. Регулировка выходного напряжения осуществляется переменным резистором RP.
Основные достоинства стабилизаторов с параллельным включением РЭ по сравнению с стабилизаторами с последовательным включением РЭ:
постоянство входного тока при изменениях сопротивления нагрузки (при постоянном входном напряжении)
нечувствительность к коротким замыканиям на выходе.
Недостаток:
низкий КПД.
Структурная схема компенсационного стабилизатора постоянного тока с последовательным включением РЭ приведена на рис. 6.16. Напряжение на измерительном элементе ИЭ линейно зависит от изменения тока нагрузки Iн. Принцип действия схемы состоит в следующем. При изменении сопротивления нагрузки Rн начинает изменяться ток нагрузки Iн, что вызывает изменение; падения напряжения на ИЭ. Напряжение на ИЭ сравнивается с опорным напряжением, и их разность подается на вход усилителя постоянного тока УПТ, усиливается и воздействует на регулирующий элемент РЭ. 13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415Сопротивление регулирующего элемента изменяется так, что происходит компенсация отклонения тока нагрузки Iн от номинального значения.
Принципиальная схема компенсационного стабилизатора тока приведена на рис. 6.17. Здесь функцию измерительного элемента выполняет резистор R4. Допустим, что сопротивление нагрузки уменьшилось. Ток нагрузки Iн увеличился, падение напряжения на резисторе R4 также увеличилось. В результате положительный потенциал на базе усилительного транзистора VT3 возрастает. Потенциал эмиттера VT3, определяемым источником опорного напряжения на стабилизаторе VD1, не изменится. Ток коллектора VT3 и падение напряжения на резисторе R1 увеличиваются, понижая потенциал базы составного транзистора регулирующего элемента VT1, VT2. Ток базы составного транзистора уменьшается. Падение напряжения на переходе эмиттер-коллектор транзистора VT1 увеличивается, уменьшая напряжение на сопротивлении нагрузки Rн. Появившееся увеличение тока компенсируется и поддерживается на заданном уровне с определенной степенью точности. Стабилизация тока, протекающего через изменяющееся сопротивление нагрузки, осуществляется за счет автоматического изменения напряжения, прикладываемого к этому сопротивлению.

6.6. КОМПЕНСАЦИОННЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Для стабилизации переменного напряжения в качестве регулирующего элемента используются ферромагнитные устройства, сопротивление которых переменному току изменяется в зависимости от постоянного тока, формируемого цепью обратной связи.
Простейшая функциональная схема компенсационного стабилизатора переменного напряжения приведена на рис. 6.18 Отклонение выходного переменною напряжения Uвых.пер от номинального значения измеряется измерительным элементом ИЭ и сравнивается с опорным напряжением. Полученный в результате сравнения сигнал рассогласования усиливается усилителем постоянного тока УПТ. Усиленный ток Iу поступает в обмотку управления ОУ реактора насыщения РН и изменяет степень подмагничивания магнитопровода РН. От этого изменяется сопротивление его рабочей обмотки РО переменному току, а следовательно, и падение напряжения на ней, что компенсирует отклонение действующего или амплитудного выходного напряжения от номинального значения. Питание УПТ осуществляется от отдельного выпрямителя ВСВ
















Достоинства стабилизатора переменного напряжения с реактором насыщения:
высокий коэффициент стабилизации (несколько сотен);
высокий КПД (0,9);
малая чувствительность к изменению частоты входного напряжения.
Недостатки:
большие масса и габариты;
большая инерционность срабатывания: отклонение выходного напряжения компенсируется через десятки-сотни милисекунд после появления отклонения;
сильное искажение формы кривой выходного переменного напряжения, в котором преобладает третья гармоника;
большая разница между входным и выходным напряжениями.
Лучшие показатели качества стабилизации переменного напряжения можно получить, применяя в качестве регулирующего элемента трансформаторы и автотрансформаторы с перераспределением напряжения.

6.7. КОМПЕНСАЦИОННЫЕ СТАБИЛИЗАТОРЫНА МИКРОСХЕМАХ

В настоящее время промышленность выпускает интегральные компенсационные стабилизаторы постоянного напряжения с непрерывным регулированием серии К142ЕН трех групп:
К142ЕН1; К142ЕН2; К142ЕН2А; КН2ЕН2Б и К142ЕНЗ; К142ЕН4 - с регулируемым выходным напряжением от 3 до 30 В.
К142ЕН5; К142ЕН5А; К142ЕН5Б - с фиксированным выходным напряжением 5 и 6 В.
К142ЕН6 - с двухполярным регулируемым выходным напряжением от 5 до 15 В.
Достоинства интегральных стабилизаторов постоянного напряжения компенсационного типа с непрерывным регулированием:
высокий коэффициент стабилизации (Kст.н > 1000);
малое выходное сопротивление (Rвых.min ( 10-4 Ом);
безынерционность работы;
высокая надежность;
отсутствие помех.
Недостатки:
необходимость применения радиаторов, увеличивающих габариты и массу;
невысокий КПД (0,4 0,5).
Чаще применяются стабилизаторы К142ЕН1 и К142ЕН2. Кроме основного своего назначения они используются в качестве активных сглаживающих фильтров, стабилизаторов тока, пороговых устройств, устройств защиты и т.д.
13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415
6.8. ИМПУЛЬСНЫЕ СТАБИЛИЗАТОРЫ

Стабилизатор напряжения (тока), регулирующий элемент которою работает в режиме периодического переключения, называется стабилизатором с импульсным регулированием или импульсным стабилизатором (ключевым).
Импульсные стабилизаторы подразделяются:
по способу включения регулирующего элемента - на последовательные и параллельные;
по способу управления (регулирования) - на стабилизаторы с широтно-импульсной модуляцией - широтно-импульсные (ШИМ); с частотно-импульсной модуляцией - частотно-импульсные (ЧИМ);
релейные или двухпозиционные.
Отличительной особенностью импульсных стабилизаторов является высокий КПД стабилизатора в целом (до 0,9). Это является следствием импульсного режима работы регулируемого элемента, в котором выделяется наиболее значительная часть мощности, теряемой на элементах схемы стабилизатора. Регулирующим элементом в импульсных стабилизаторах является периодически замыкающийся и размыкающийся транзисторный ключ. В режиме переключения транзистор большую часть времени находится в режимах насыщения и отсечки. В этих режимах выделяемая в транзисторах мощность мала, так как либо напряжение, либо ток транзистора весьма невелики. А активный режим переключения проходит очень быстро. Поэтому теряемая на регулирующем элементе мощность невелика.
Принцип действия импульсного стабилизатора постоянного напряжения состоит в следующем. Постоянное входное напряжение Uвх с помощью регулирующего элемента преобразуется в импульсное и поступает на выход, на нагрузку, также в виде импульсов. Поэтому для получения на выходе постоянного напряжения в импульсном стабилизаторе необходим сглаживающий фильтр. При изменении длительности управляющих импульсов соответственно меняется длительность импульсов выходного напряжения, а следовательно, изменяется и среднее значение напряжения на нагрузке. Если теперь в схему управления ввести сигнал, пропорциональный отклонению среднего напряжения на нагрузке от заданного, то в схеме будет осуществляться стабилизация выходного напряжения.
Структурная схема импульсного стабилизатора напряжения приведена на рис. 5.19. Стабилизатор имеет в своем составе: регулирующий элемент РЭ, сглаживающий фильтр СФ и схему управления, состоящую из схемы сравнения СС, усилителя У и преобразователя П. Схема сравнения и усилитель такие же, как и в компенсационных стабилизаторах непрерывного действия. В качестве преобразователя применяются генераторы импульсов: мультивибраторы, триггеры.
13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415

6.9. СТАБИЛИЗАТОРЫ С ДВУХПОЗИЦИОННЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ

В стабилизаторах с двухпозиционным регулированием изменяется и частота работы ключа, и длительность его замкнутого состояния. При этом регулирующий элемент переключается из замкнутого состояния в разомкнутое и обратно, когда выходное напряжение достигает порога срабатывания или отпускания следящей системы, управляющей работой регулирующего элемента.
Принципиальная схема импульсного стабилизатора двухпозиционного (релейного) напряжения приведена на рис. 6.20 Она включает в себя следующие элементы: регулирующий элемент на составном транзисторе VT11, VT12, фильтр (LCн, VD2), схему сравнения и усилитель постоянного тока (R1, RP, R2, VDон, Rг, VTy), триггер на туннельном диоде VDтг, транзисторе VT4 и резисторе R8, промежуточный усилитель (VT3, R3, R4, R5). Запирание регулирующего транзистора осуществляется с помощью транзистора VT2. Элементы R6, Rзап, VD1, Сзап обеспечивают надежное запирание регулирующего транзистора. Цепочка R9, С1 увеличивает частоту автоколебаний стабилизатора.
Принцип действия схемы состоит в следующем. На вход стабилизатора подается постоянное напряжение Uвх. Допустим, что напряжение на выходе стабилизатора уменьшилось до значения, равного напряжению срабатывания триггера на VT4 и VDтг. Триггер срабатывает, транзистор VT4 закрывается, и ток его коллектора скачком уменьшается до нуля. Ток через резистор R5 не протекает, положительный потенциал его базы уменьшился, и он закрывается. Ток через R3 не протекает, потенциал базы VT2 повышается, и VT2 закрывается. Транзисторы VT12 и VT11 открываются, конденсатор Сзап заряжается через резистор R6, напряжение на входе фильтра в точках А, Б скачком возрастает до напряжения Uвх, диод VD2 закрывается, так как потенциал его катода становится положительным. Ток через регулирующий транзистор VT11 и дроссель начинает увеличиваться, а напряжение на выходе стабилизатора уменьшается, пока не уменьшится до значения, равного току нагрузки Iн, после чего начинает расти.
13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415
При увеличении выходного напряжения потенциал базы VTy становится более положительным и ток его коллектора возрастает. Когда напряжение на выходе достигнет значения Uвых + (Uтг/( (где ( - коэффициент передачи делителя), ток коллектора VTy достигнет тока срабатывания, триггер срабатывает, транзистор VT4 открывается, и ток его коллектора скачком увеличится до максимальною значения. Транзисторы VT3 и VT2 открываются. Конденсатор Сзап подключается через VT2 к участку база-эмиттер транзисторов VT12, VT11, и они закрываются. В это время дроссель разряжается через диод VD2. Пока ток дросселя L больше тока нагрузки, напряженно на выходе стабилизатора увеличивается, а затем начинает уменьшаться. А вместе с этим уменьшится положительное напряжение на базе усилительною транзистора VTy и токи его базы и коллектора уменьшаются. Когда напряжение на выходе уменьшится до значения Uвых - (Uтг/(, ток коллектора VTy уменьшится до значения тока отпускания триггера. Триггер срабатывает, транзисторы VT4, VT3, VT2 закрываются, а транзисторы VT12 и VT11 открываются. Снова начинает увеличиваться ток коллектора регулирующего транзистора VT11, а значит, и ток дросселя. В дальнейшем процесс непрерывно повторяется. В результате среднее значение выходного напряжения с определенной степенью точности остается постоянным.
Достоинства стабилизатора с релейным управлением:
простота схемы
относительно большое быстродействие.
Недостаток: наличие пульсаций на выходе.

6.10. ИМПУЛЬСНЫЕ СТАБИЛИЗАТОРЫ С ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ

Способ управления работой регулирующего транзистора импульсного стабилизатора, при котором на базу подается управляющий сигнал с постоянным периодом повторения и изменяющийся в зависимости от изменения выходного напряжения длительностью импульса, называется широтно-импульсным. Устройство, преобразующее непрерывный сигнал в импульсы разной длительности, называется широтно-импульсным модулятором, а такой стабилизатор - стабилизатором с широтно-импульсной модуляцией. В широтно-импульсном сигнале при постоянстве периода повторения импульсов Ти = const изменяется коэффициент заполнения Kз = tн/Tн. Различают два способа изменения длительности импульсов при отклонении выходного напряжения стабилизатора - первого и второго рода.

13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415
13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415

Если отклонение выходного напряжения стабилизатора вызывает изменение режима работы генератора импульсов (ГИ), на выходе которого формируются импульсы изменяющейся длительности, то такой способ формирования импульсного сигнала называется широтно-импульсной модуляцией первого рода. Структурная схема импульсного стабилизатора постоянного напряжения с ШИМ первого рода приведена на рис. 6.21, а.
Если напряжение на выходе стабилизатора Uвых сравнивается с линейно изменяющимся напряжением Uпл(t), имеющим постоянный период повторения Т (рис. 6.22), а длительность импульсов относительно постоянных значений nT определяется моментом сравнения этих напряжении, то такой способ формирования импульсного сигнала называется широтно-импульсной модуляцией второго рода. Структурная схема такого стабилизатора приведена на рис. 6.21, б.
Процесс формирования импульсного сигнала в широтно-импульсном модуляторе второго рода показан на рис. 6.22. Здесь на верхнем рисунке-графике показаны пилообразные импульсы с линейно изменяющимся передним фронтом Uпл(t). На этом же графике кривая Uвых(t) изображает изменяющееся напряжение на выходе стабилизатора. На нижнем графике показаны импульсы, ширина (длительность) которых изменяется с изменением выходного напряжения стабилизатора. Начала импульсов верхнего и нижнего графиков совпадают, а окончания определяются выходным напряжением. В результате получаются импульсы, ширина которых пропорциональна отклонениям выходного напряжения.

6.11. СТАБИЛИЗИРУЮЩИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Для нормальной работы устройств связи необходимы стабильные напряжения и токи. А на выходе преобразователей напряжение изменяется при изменении входного питающего напряжения. Этим вызывается необходимость применения стабилизаторов в преобразователях напряжения.
Стабилизирующими преобразователями называются устройства, создавайте на выходе достоянное напряжение Uвых с заданной точностью при изменении входного напряжения питания и тока.
Напряжения в преобразователях осуществляет различными способами. На рис. 6.23 приведены структурные схемы преобразователей напряжения.
Обычно один и тот же преобразователь создает на выходе несколько напряжений - несколько каналов питания (рис. 6.23, а).
Преобразователи с централизованным вольтодобавочным стабилизатором (рис.6.23, б) обеспечивают на выходе мощность около 100 Вт.


Более экономичными являются преобразователи с централизованной стабилизацией нескольких выходных напряжений, осуществляемой с помощью регулируемого преобразователя (рис.6.23, в). В этом преобразователе совмещены функции преобразования и стабилизации, за счет чего повышается КПД. Он работает в режиме широтно-импульсной модуляции.
При децентрализованном способе стабилизации входное напряжение подается непосредственно на преобразователь, а на выходе в каждый канал включается индивидуальный стабилизатор - непрерывный или импульсный (рис. 6.23, г). Выходные напряжения в этой схеме имеют высокую стабильность, но низкий КПД.
Стабилизированное постоянное напряжение подается на преобразователь и поддерживает неизменным напряжение на его входе. На выходе преобразователя получается стабильное переменное напряжение. Этот способ стабилизации применяется в многоканальных источниках вторичного электропитания при необходимости получить от преобразователя несколько выходных стабилизированных напряжений с одинаковой стабильностью (35%).Стабилизация напряжения по этой схеме может осуществляться как непрерывным, так и импульсным методом.
13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415Недостатком регулируемых преобразователей многоканальных источников вторичного электропитания является увеличение габаритов и массы из-за необходимости применения LC-фильтров в каждом выходном канале. Кроме того, при значительных изменениях тока нагрузки необходимы непрерывные стабилизаторы напряжения. Для устранения этих недостатков в регулируемых преобразователях дроссель надо включать со стороны источника питания, а не со стороны нагрузки.

Глава 7. ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА
ПРЕДПРИЯТИЙ СВЯЗИ

7.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ.
КЛАССИФИКАЦИЯ ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ

Приборы и устройства связи рассчитаны в основном для питания от источников питания постоянного напряжения различных значений. А источником электроэнергии является сеть переменного тока. Поэтому для электропитания устройств связи на предприятиях связи применяются различные выпрямительные устройства (ВУ). Электропитающие установки (выпрямительные устройства) серий ВУ конструктивно разделяются на пять групп, имеющих типовые мощности по постоянному току: 1, 2, 4, 9 и 16 кВт. Каждая из этих групп включает в себя четыре типа установок, отличающихся своими номинальными значениями выпрямленного напряжений: 24, 60, 120 и 220 В.
Все установки серии ВУ по назначению можно условно подразделить на следующие группы.
Выпрямители, предназначенные для работы с буферными аккумуляторными батареями. Они также могут быть использованы для заряда аккумуляторных батареи до напряжения 2,32,35 В на один элемент.
Выпрямители, предназначенные для заряда и содержания аккумуляторных батарей.
Зарядно-буферные выпрямители, обеспечивающие как питание аппаратуры связи, так и заряд батарей до напряжения 2,62,7 В на один элемент. В основном это маломощные выпрямители.
Выпрямители, предназначенные для питания нагрузки без аккумуляторных батарей.
Выпрямители, установки и блоки для питания сельских телефонных станций.
Все выпрямительные устройства серии ВУ подключаются к трехфазным сетям переменного тока напряжением 127/220 или 220/380В при частоте 50 Гц. Допустимые пределы изменения в питающих сетях переменного тока составляют 85110% номинального значения, а частоты – 4852 Гц. В обозначениях напряжений трехфазных сетей 127/220 числитель 127 показывает значение фазного напряжения, а знаменатель 220 - междуфазного. Аналогично в обозначении 220/380 числитель 220 обозначает фазное, а знаменатель 380 - междуфазное напряжение.
Основными параметрами выпрямителей являются выходная мощность и номинальное выходное напряжение.

7.2. ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА ВУК

Назначение. Выпрямительные устройства на кремниевых диодах ВУК предназначены для питания аппаратуры связи совместно с аккумуляторной батареей в буферном режиме. Эти выпрямительные устройства (выпрямители) полностью автоматизированы и могут использоваться для работы без постоянного обслуживания. Они работают в двух автоматических режимах:
стабилизации напряжения;
стабилизации тока.
Режим стабилизации напряжении используется при работе с аккумуляторными батареями по способу непрерывного подзаряда, а также при работе на статическую станционную нагрузку без аккумуляторных батарей. Режим стабилизации тока используется при работе выпрямителя во время заряда или подзаряда аккумуляторных батарей.
Структурная схема ВУК приведена на рис. 7.1. Основными элементами ВУК являются:
силовая часть;
стабилизатор полупроводниковый (СПВ);
устройство автоматики, защиты и сигнализации.
13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415
Конструкция. Выпрямительные устройства ВУК выполнены в виде шкафа, устанавливаемого у стены, верхняя часть каркаса шкафа - из облегченных гнутых профилей, а нижняя - из усиленных гнутых профилей угловой стали и швеллеров. На них устанавливаются силовой трансформатор, дроссель насыщения и дроссели фильтра.
Конструкция выпрямителей обеспечивает свободный доступ ко всем деталям и узлам и возможность профилактического обслуживания выпрямительных устройств с лицевой стороны.
На лицевой стороне выпрямителей, в верхней части, расположена панель измерительных приборов с амперметром и вольтметром, которые устанавливаются с некоторым наклоном для удобства наблюдения за их показаниями. Ниже находятся ручка ремонтного разъединителя, соединительные разъемы, два световых табло с сигнальными лампочками «Защита» и «Предохранители».
Внутри верхней части шкафа, за световым табло, расположены клеммники постоянного тока. Ниже их установлены две панели. На одной размещены реле с элементами автоматики и сигнализации, а на другой - сигнальные предохранители. Эти панели могут поворачиваться вокруг вертикальной оси, что обеспечивает доступ к их монтажу и элементам, расположенным за ними.
За панелями реле и сигнальных предохранителей установлены контакторы переменного и постоянного тока, блок с трансформаторами тока и диодами.
В средней и нижней части шкафа на раме усиленной конструкции установлены: справа сверху - силовой трансформатор; слева - два дросселя фильтра (один за другим).
Под силовым трансформатором справа на стенке крепится блок конденсаторов, а слева - дроссель насыщения.
В нижней части шкафа установлены блок выпрямителей выдвижного типа и под ним - полупроводниковый стабилизатор, который оканчивается кабелем длиной около 0,3 м с вилкой, которая вставляется в гнездо разъема, укрепленного на каркасе шкафа.
Переходный шланг предназначен для обеспечения возможности выносить полупроводниковый стабилизатор из шкафа выпрямителя для его проверки и настройки при выключении выпрямителя.
С лицевой стороны выпрямительные устройства закрываются дверью со специальном замком. На двери находятся два реостата с ручками управления режимов стабилизации напряжения и тока, тумблер для включения и выключения выпрямителя и световое табло с сигнализацией включения выпрямителя.
С задней стороны выпрямительные устройства закрываются несъемными заглушками, а с правой - съемными. На нижней боковой заглушке и в нижней части двери имеются жалюзи. Образующийся внутри выпрямителя теплый воздух создает благоприятные условия для интенсивного притока через жалюзи холодного воздуха, охлаждающего элементы выпрямителя.
Высота шкафов выпрямителей ВУК составляет 2250 мм, глубина - 700 мм (а для ВУК на 16 и 40 кВт - 800 мм). Ширина шкафов в зависимости от мощности изменяется от 450 до 1100 мм. Выпрямительное устройство ВУК на мощность 40 кВт располагается в двух шкафах.
Электрические параметры выпрямителей ВУК приведены в табл. 7.1.
Питание выпрямителей ВУК осуществляется от сети трехфазного переменного тока напряжением 220 или 380 В (с нулем) номинальной частоты 50 Гц. Выпрямительные устройства обеспечивают автоматическую стабилизацию выпрямленного напряжения с томностью ±2% при изменении напряжения питающей сети 85105% номинального значения и частоты 4851 Гц.

Таблица 7.1
Тип выпрямителя
Выходная мощность, кВт
Макси-мальное выпрям-ленное напряже-ние, В
Макси-мальный выпрям-ленный ток, А
КПД
Коэффи-циент мощности
Допусти-мые пределы изменения сети,
%
Допусти-мые пределы изменения частоты сети, Гц
Режим работы



условная
макси-мальная















ВУК-36/60
ВУК-90/25
ВУК-170/13
ВУК-320/7
2
2
2
2
2,16
2,25
2,21
2,24
36
90
170
320
60
25
13
7
0,71
0,75
0,77
0,77
0,68
0,7
0,68
0,7
85105
4851
Зарядно-буферный

BVK-36/130
ВУК-67/70
БУК-140/35
ВУК-320/14
4
4
4
4
4,68
4,69
4,9
4,48
36
67
140
320
130
70
35
14
0,72
0,77
0,82
0,82
0,7
0,68
0,68
0,72
85105
4851
Зарядно-буферный Буферный
«
Зарядно-буферный

ВУК-36/250
ВУК-67/140
ВУК-140/66
ВУК-320/30
9
9
9
9
9,35
9,38
9,24
9,6
36
07
140
320
260
140
66
30
0,73
0,8
0,82
0,82
0,7
85105
90105;
90105
85105
4551
Зарядно-буферный Буферный
«
Зарядно-буферный

ВУК-67/200
ВУК-265/60
ВУК-67/600
16
16
40
17,4
15,9
40,2
67
265
67
260
60
600
0,82
0,82
0,82
0,72
0,72
0,7
90105
90105
90105
4951
4951
4951
Буферный
«
«


Функции, выполняемые выпрямительными устройствами ВУК:
включение выпрямителя в режиме стабилизации тока с последующим переходом в режим стабилизации напряжения после восстановления напряжения сети переменного тока;
подключение резервного выпрямителя в режиме стабилизации тока для заряда и подзаряда батареи и отключение этого выпрямителя при достижении на батарее заданного напряжения;
параллельная работа выпрямителей с напряжением 60 В, автоматически включающихся в работу при увеличении нагрузки;
включение резервного выпрямителя при повреждении любого работающего;
ограничение выходного тока выпрямителя, работающего в режиме стабилизации напряжения.

7.3. ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА СИЛОВОЙ ЧАСТИ ВУК

Силовая часть (собственно выпрямитель) каждого ВУК состоит из силового трансформатора Тр8 (рис. 7.2), выпрямительного моста VD1-VD6, выполненного по схеме Ларионова, и двухзвенного сглаживающего фильтра L10, L11, C1, C2, С3. Схема включения силового трансформатора выполнена таким образом, что путем перестановки трех перемычек на клеммнике силового трансформатора Тр8 его первичные обмотки могут включаться в звезду или треугольник, что позволяет ВУК работать как от сети напряжением (220(3) В, так и от сети напряжением (380(3) В. Вторичные обмотки силового трансформатора соединены в треугольник.
13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415В качестве выпрямительных элементов во всех ВУК применены кремниевые вентили. На выходе выпрямительного моста включен сглаживающий фильтр L10, L11, C1, С2, С3, обеспечивающий необходимый коэффициент пульсации.
Ток на выходе ВУК измеряется амперметром, напряжение - вольтметром.
Для автоматического включения и выключения со стороны переменного тока в ВУК установлен трехфазный контактор K1, постоянного - контактор КП (К2).
Включают ВУК рубильниками Q1 и Q2. Устройство запуска У31 выполнено так, что сначала включается контактор K2, подключающий нагрузку, а затем K1, подключающий ВУК к сети. Выключение выпрямителя производится в обратном порядке.
Стабилизатор полупроводниковый СПВ предназначен для стабилизации выходного напряжения или тока. Он состоит из трехкаскадного усилителя на транзисторах VT1-VT4 и дросселя насыщения. Первый каскад усилителя собран по схеме составного триода на кремниевых транзисторах VT1 и VT2. В цепь эмиттера транзистора VT4 включены диоды для согласования работы усилителя в разных температурных режимах. Нагрузкой третьего, выходного, каскада является обмотка подмагничивания дросселя насыщения I/--L9. В составе стабилизатора имеются также вспомогательные выпрямители U1, U2 и U6 и трансформаторы тока Тр1, Тр2.
Для защиты цепей усилителя от переменной составляющей напряжения, которая может появиться в обмотке подмагничивания дросселя насыщения, параллельно этой обмотке включены диод VD10 и стабилитрон VD11.
При повышении напряжения питающей сети и малой нагрузке в выпрямителе могут возникнуть автоколебания частотой 510 Гц. Для устранения их на дросселе насыщения имеется демпфирующая обмотка L7. Напряжение с этой обмотки подается на транзистор VT1 стабилизатора в противофазе с выходным напряжением ВУК.
Стабилизация выходного напряжения или тока ВУК осуществляли изменением углов управления диодов VD1-VD6. Угол управления определяется в основном временем, необходимым для насыщения индуктивности обмоток дросселя работающей фазы выпрямителя.
Время насыщения, а следовательно, и угол управления, т.е. момент включения диода, зависят от тока подмагничивания дросселя. При изменении тока подмагничивания дросселя изменяется его начальная индукция, и этим устанавливается требуемое значение момента включения.
Для расширения пределов регулирования и уменьшения необходимого для регулирования тока подмагничивания в обмотке управления в дросселе насыщения имеется обмотка смещения L9.
Полупроводниковый стабилизатор СПВ осуществляет изменение тока подмагничивания обмотки L8 в зависимости от выходного напряжения или тока ВУК. Током подмагничивания служит выходной ток стабилизатора. Стабилизация напряжения или тока на выходе ВУК осуществляется следующим образом.
При увеличении поступающего на его вход напряжения резко возрастает ток через резисторы R3 и R4, в результате чего увеличивается напряжение на участке эмиттер-база составного транзистора VT1-VT2 и он откроется. Это приведет к уменьшению напряжения между эмиттером и коллектором транзистора VT3 и его частичному закрытию. Сопротивление транзистора VT4 увеличится, и выходной его ток, являющийся током подмагничивания обмотки L8 дросселя насыщения, уменьшится. Уменьшение тока подмагничивания приведет к увеличению угла управления, т.е. к более позднему включению диодов VD1-VD6, и, следовательно, к снижению выходного напряжения или тока ВУК.
При уменьшении напряжения на входе стабилизатора транзисторы VТ1 и VT2 закрываются, a VT3 и VT4 открываются. В обмотку L8 поступает больший ток. Угол управления уменьшается, диоды VD1-VD6 включаются раньше, и напряжение на выходе ВУК увеличивается, восстанавливаясь до прежнего значения.

7.4. СХЕМА ЗАЩИТЫ, АВТОМАТИКИ И СИГНАЛИЗАЦИИ

Устройство защиты осуществляет защиту выпрямителя от перегрузок и перенапряжения с отключением его по переменному и постоянному токам. Устройство быстродействующей защиты от перегрузок по току У32 содержит реле, которое получает сигнал для срабатывания от вторичной обмотки трансформатора Тр7 через выпрямитель U2. Защита срабатывает при увеличении тока свыше 220±5% номинального значения. В замедленной защите УЗЗ3 кроме реле имеется транзисторный усилитель, повышающий чувствительность реле. Требуемое замедление достигается с помощью установленной на выходе емкости. Сигналом для срабатывания УЗ3 является повышение напряжения на выходе трансформаторов тока Tp1 и Тр3, передаваемое через выпрямители U3 и U4. Питание УЗ3 осуществляется от выпрямителя U1. Защита срабатывает через 2 с после превышения тока более чем на 120±5% номинального значения. Выдержка времени срабатывания 2 с позволяет избежать отключений ВУК при кратковременных перегрузках по току.
В режиме стабилизации выходного напряжения ограничение выходного тока осуществляется с помощью выпрямителя U6, который питается от трансформатора тока Тр6. При увеличении тока выпрямителя возрастает ток через стабилитрон VD8, диод VD7 и резисторы R3, R4. В результате этого составной транзистор VT1, VT2 открывается, ток подмагничивания обмотки L8 уменьшается. Выходное напряжение и ток ВУК снижаются.
Быстродействующая защита от перенапряжений на выходе УЗ4 срабатывает при превышении выходного напряжения более 120±5% номинального значения. При этом отпускается контактор К1 и выключается ВУК.
Автоматика ВУК предусматривает автоматическое включение резервного выпрямителя при повреждении любого из параллельно работающих.
Резервный ВУК также автоматически подключается на время заряда аккумуляторной батареи и выключается, когда рабочие выпрямители переходят в режим стабилизации напряжения.
При возрастании нагрузки на работающем ВУК до 90100% автоматически подключается резервный ВУК. Для ввода резервного выпрямителя на выходе каждого ВУК имеется устройство ввода резерва УВР. При включении работающего ВУК срабатывает реле в УВР и замыкает цепь обхода поврежденного ВУК.
Автоматика ВУК предусматривает возможность подключения и отключения выпрямителей в зависимости от их загрузки. В таком режиме могут работать автоматические телефонные станции с электромеханическими соединителями. Когда нагрузка на работающем ВУК достигает 90100%, устройство равномерного распределения нагрузки УРРН включает следующий ВУК, в результате чего нагрузка распределяется равномерно между ними двумя. При дальнейшем увеличении нагрузки подключается третий ВУК. Если нагрузка на параллельно работающие ВУК снизится до 3035% на каждом, то отключится третий, а затем второй.
Сигнализация. При отключении ВУК из-за перегорания предохранителей загорается лампа на табло «Предохранитель». При перегрузке ВУК или появлении перенапряжения загорается лампа на световом табло «Защита».

7.5. ВЫПРЯМИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ВУТ

Назначение. Выпрямительное устройство на тиристорах (ВУТ) предназначено для питания аппаратуры связи и заряда аккумуляторных батарей. Выпрямители ВУТ выпускаются на выходную мощность 2, 4, 9, 16 и 40 кВт.
Структурная схема ВУТ (рис. 7.3). Силовая часть ВУТ состоит из сетевого трансформатора 8, тиристорного моста 9, сглаживающего фильтра 12, исполнительных устройств коммутации и защиты на входе 1 и на выходе 15, управляющего устройства. В управляющее устройство входит: схема управления 13, усилитель сигнала ошибки 14, фазосдвигающие устройства 7 и 11, распределитель импульсов 10, задающий генератор 6 и источник питания 3. В ВУТ входят также устройства защиты, сигнализации и автоматики с собственным блоком питания 2.
Выпрямитель установки серии ВУТ выполнен по мостовой трехфазной схеме выпрямления на шести тиристорах. При положительном потенциале на аноде тиристора по отношению к катоду тиристор открывается при поступлении на его управляющий электрод кратковременного положительного импульса. Изменением угла регулирования изменяется время включения тиристора. С увеличением угла управления среднее выпрямленное напряжение уменьшается. Регулировка выходного напряжения осуществляется следующим образом. При увеличении выходного напряжения на схеме сравнения напряжение также увеличивается и сравнивается с опорным. Сигнал рассогласования усиливается усилителем 13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415постоянного тока, подается на фазосдвигающее устройство и сдвигает угол регулирования на величину, пропорциональную сигналу рассогласования. Среднее напряжение на выходе будет возвращаться к исходному значению.
При уменьшении выходного напряжения фазовый сдвиг и угол управления тиристора уменьшаются, тиристоры включаются раньше и напряжение на выходе выпрямителя возрастает.
Сигналы для работы защиты по току нагрузки и автоматики снимаются с вторичных обмоток трансформаторов тока. При появлении на выходе перенапряжении на 115±5% номинального значения ВУТ автоматически отключается. В ВУТ имеются устройства световой сигнализации, которые срабатывают при отключении ремонтного разъединения, включении магнитных пускателей и аварийного отключения выпрямителя.
Работа, в режиме стабилизации напряжения ВУТ обеспечивает выходное напряжение с отклонением до 1% номинальною значения при изменении напряжения сети в пределах 85112,5% номинального значения тока нагрузки.
Выпрямители ВУТ можно использовать для заряда аккумуляторных батареи при напряжении 2,32,35 В на один элемент. В режим стабилизации напряжения ВУТ переходит автоматически.
Выпрямительное устройство ВУТ можно включать для совместной работы с выпрямительными устройствами ВУК той же мощности, если общее число выпрямителей не больше четырех.

7.6. ВЫПРЯМИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ВУЛС

Выпрямительные устройства серии ВУЛ предназначены для безаккумуляторного питания устройств проводной связи. Они работают по двухлучевой системе, которая состоит в том, что каждая электропитающая установка ВУЛС (выпрямительного устройства лучевого стабилизированного) составляется из двух одинаковых выпрямительных серий ВУЛ и отдельного шкафа фильтров ШФ, в котором установлен сглаживающий фильтр, предназначенный для питания устройств связи без буферной батареи. Каждый ВУЛ подключается отдельным фидером к отдельному трехфазному кабелю, соединяющему установку с одной из трансформаторных подстанций города.
На стороне постоянного тока оба ВУЛ соединяются параллельно, и при нормальном режиме работы каждый работает через общий сглаживающий фильтр, отдавая половину необходимого тока.
В случае прекращения подачи питания по одному из фидеров пли повреждения одного из ВУЛ другой работающий исправный ВУЛ обеспечивает питание всей нагрузки без перерыва питания, нагружаясь не более чем на 100% своей номинальной мощности. После восстановления подачи переменного тока по отключившемуся фидеру выключившийся ранее ВУЛ автоматически включается, и вся нагрузка снова распределяется между двумя ВУЛ поровну.
Выпрямители ВУЛС выполнены на базе установки ВУ, ВУЛС-2 и ВУЛС-3 - на базе выпрямительных устройств ВУК.
В установках ВУЛС-2 в системе регулирования включен дроссель насыщения с внутренней обратной связью. Это уменьшает изменения выходного напряжения по сравнению с ВУЛС. Но и в ВУЛС, и в ВУЛС-2 возможно резкое возрастание выходного напряжения до 150200% номинального значения при коротких замыканиях в нагрузке, отключении выпрямителя от питающей сети и других резких изменениях выпрямленного тока. Для устранения этого недостатка в ВУЛС-3 применяется тиристорная приставка, уменьшающая коммутационные перенапряжения на зажимах питаемых устройств связи до значения, не превышающего 20% номинального. Схема подключения такой приставки приведена на рис. 7.4. При резком изменении тока нагрузки в индуктивности дросселя L1, L2 возникает ЭДС, создающая импульс тока в первичной обмотке трансформатора Тр и диоде VD. Ток вторичной обмотки трансформатора Тр воздействует на схему управления СУ, которая выдает импульс управления на тиристор VS. Он открывается и шунтирует накоротко оба дросселя фильтра. В результате импульс перенапряжения замыкается на дросселях.
Устройства ВУЛС-3 предназначены для электропитания аппаратуры связи больших АМТС при двухлучевой безаккумуляторной системе питания.

7.7. ИСТОЧНИКИ ВТОРИЧНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ
С БЕСТРАНСФОРМАТОРНЫМ ВХОДОМ

Габариты и масса источников электропитания аппаратуры связи определяются параметрами сетевого трансформатора, низкочастотного фильтра и потерями тепла на регулирующих элементах линейных стабилизаторов.
Значительно меньше габариты и масса источников вторичного электропитания, работающих на повышенной частоте и с импульсным режимом регуляторов постоянного напряжения. Но для построения малогабаритных источников вторичного электропитании устройств связи на интегральных микросхемах параметры и этих источников не удовлетворяют требованиям. Лучшие показатели имеют источники питания с бестрансформаторным входом. В них напряжение сети сначала выпрямляется входным выпрямителем, затем пульсации выпрямленного напряжения сглаживаются емкостным фильтром, после чего постоянное напряжение преобразуется инвертором в высокочастотное прямоугольной формы, которое трансформируется до заданного значения, снова выпрямляется, фильтруется и подается в нагрузку. Структурные схемы сетевых источников питания с бестрансформаторным входом приведены на рис. 7.5. В таких схемах гальваническая развязка выходной цепи источника вторичного питания от входной питающей сети осуществляется в трансформаторе инвертора. Стабилизация выходного напряжения осуществляется в инверторе методом широтно-импульсной модуляции, а также включением стабилизатора перед инвертором или после него.
На рис. 7.6 приведена функциональная схема источника вторичного электропитания с бестрансформаторным входом на основе полумостового регулируемого инвертора. Напряжение от сети поступает на вход бестрансформаторного мостового выпрямители, с выхода которого подается на инвертор. Транзисторы; инвертора поочередно отпираются широтно-модулированным сигналом. На выходе инвертора получается двухполярный широтно-импульсный модулированный сигнал повышенной частоты примерно 20 кГц. Затем это напряжение выпрямляется и фильтруется с помощью LC-фильтра.
13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415

13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415
Для построения малогабаритных источников вторичного электропитания силовые транзисторы должны быть высоковольтными (Uк.э.max доп > 350400 В), пропускать ток коллектора Iк = 510 А, иметь малые напряжения насыщения: Uк.э = 12 В, обеспечивать работу инвертора на частотах 50100 кГц и больше. Выпрямительные диоды должны быть высокочастотными (f > 50100 кГц), с малым временем переключения.
Источники вторичного электропитания с бестрансформаторным входом и импульсным регулированием имеют и ряд недостатков:
сложность схемы;
низкое быстродействие
малая точность стабилизации из-за инерционности импульсных фильтров;
наличие высокочастотных помех из-за широкого спектра импульсных сигналов.

7.8. Выпрямители с бестрансформаторным входом ВБВ 60/25-2к, ВБВ 48/30-2к, ВБВ 24/50-2к
Выпрямители предназначены для электропитания аппаратуры связи и других потребителей постоянным током напряжением 60, 48 и 24 В соответственно.
Выпрямители должны эксплуатироваться в закрытых отапливаемых и вентилируемых помещениях с температурой окружающего воздуха от +5 до +40° С и относительной влажностью воздуха до 98 % (при температуре +25 °С) при отсутствии в окружающем воздухе вредных примесей, вызывающих коррозию (исполнение УХЛ, категория 4.2 по ГОСТ 15150-69).
Основные технические данные выпрямителей представлены в таблице 7.2.
Таблица 7.2
Основные параметры
Тип выпрямителя


ВБВ
60/25-2к
ВБВ
48/30-2к
ВБВ
24/50-2к

1. Напряжение питающей сети, В
13 EMBED Equation.3 1415
(125(5)-176) со снижением мощности

2. Частота питающей сети, Гц
50±2,5

3. Номинальное выходное напряжение, В
60
48
24

4. Диапазон регулирования выходного напряжения, В
54-72
43-56
21,5-28

5. Максимальный ток нагрузки, А
25
30
50

6. Нестабильность выходного напряжения при изменении напряжения сети на +20% и тока нагрузки от 0 до 1НОм, %
1

7. Максимальная выходная мощность, Вт
1800
1700
1400

8. Пульсация выходного напряжения, мВ, не более:
- псофометрическое значение;
- в полосе частот до 300 Гц
- в полосе частот от 300Гц до 150 кГц


2
50
7

9. КПД, не менее
0,9

10. Коэффициент мощности, не менее
0,99

11. Габаритные размеры, мм
324x135x405

12. Масса, кг
12,0


Примечание: Выпрямители могут изготавливаться с платой ограничения мощности, позволяющей работать в диапазоне сети (125+5 - 290) В с пропорциональным уменьшением максимальной выходной мощности при напряжении сети ниже рабочего диапазона.
Схема управления и автоматики ВБВ обеспечивает:
стабилизацию и регулировку выходного напряжения методом широтно-импульсной модуляции;
стабилизацию напряжения на выходных шинах (клеммах) УЭПС, СУЭП или непосредственно на удаленной нагрузке;
ограничение тока нагрузки;
защиту транзисторов преобразователя от перегрузок по току;
задержку включения и плавный запуск ВБВ;
выключение ВБВ при изменении напряжения сети больше допустимых пределов;
ограничение мощности при понижении напряжения сети переменного тока ниже 176 В;
защиту от повышения напряжения на выходе ВБВ: селективную (при неисправности ВБВ) и при повышении напряжения на шинах нагрузки;
световую и дистанционную (только при аварийном выключении ВБВ) сигнализацию;
перевод ВБВ в режим заряда аккумуляторной батареи;
деление токов нагрузки между выпрямителями, включенными параллельно;
возможность изменения выходного напряжения при подаче внешних сигналов на входной разъем;
защиту от токов короткого замыкания;
защиту от перегрева радиаторов выше заданной температуры (по мере остывания радиаторов ВБВ опять включается);
возможность включения теста для ориентировочной проверки емкости аккумуляторной батареи (батарейный тест). По команде схемы автоматики шкафа (стойки) ЭПУ выпрямители автоматически понижают выходное напряжение до заданной величины, аккумуляторная батарея разряжается, подсчитываются А/ч и по достижении заданного напряжения выпрямители возвращаются в исходное состояние;
возможность включения термокомпенсации. Включение термокомпенсации на выпрямителе (при наличии платы термокомпенсации в шкафу (стойке) ЭПУ обеспечивает изменение выходного напряжения выпрямителя при изменении температуры на аккумуляторной батарее.
Структурная схема выпрямителя приведена на рисунке 7.7, структурно-электрическая - на рисунке 7.8.


Рисунок 7.7.
Входной фильтр радиопомех предназначен для подавления высокочастотных помех, возникающих из-за работы ключевых схем корректора и преобразователя.
Фильтр состоит из дросселя, имеющего две синфазные обмотки, и специальных высоковольтных конденсаторов типа «X».
Корректор коэффициента мощности обеспечивает форму тока, потребляемого из сети, пропорциональную форме напряжения.
Условно, корректор мощности состоит из выпрямительного моста V1, диодов V2 и V7, дросселя L1, транзисторов V5h V6, конденсатора С1, шунта Rш и схемы управления на микросхеме UC 3854 с усилительными транзисторами V3 и V4.
Постоянное напряжение (с частотой 100 Гц) с выпрямительного моста V1 поступает на повышающий ключевой конвертор. За счет энергии, накапливаемой в дроссель L1, напряжение на конденсаторе С1 поддерживается стабильным (порядка 400 В) независимо от амплитуды входного напряжения и тока нагрузки. Напряжение, снимаемое с шунта Rш, отслеживается схемой управления и сравнивается с эталонной синусоидой, поступающей с выпрямительного моста V1.
На схему управления поступает также напряжение обратной связи с конденсатора С1. Таким образом, схема управления (изменяя время работы ключевых транзисторов V5, V6) обеспечивает стабильное напряжение на конденсаторе С1 и строго синусоидальную форму (форму входного напряжения сети переменного тока) тока, потребляемого от сети, что обеспечивает cos ( близким к 1.
Реле К1 и резистор R1 обеспечивают плавный заряд конденсатора С1 в момент включения выпрямителя, т.е. обеспечивается плавное нарастание пускового тока.
Преобразователь преобразует постоянное напряжение 400 В в импульсное напряжение высокой частоты (40 - 50 Гц).
Преобразователь условно состоит из ключевого транзисторного моста V8...V11, трансформатора тока ТТ, силового трансформатора Т1, выпрямительных диодов VI2, VI3, схемы управления на микросхеме UC 3846, усилителей мощности (драйверов) на микросхемах IR 2113.
Работой транзисторов управляет схема управления, которая следит за током через транзисторы (с помощью трансформатора тока ТТ) и одновременно отслеживает напряжение на выходе выпрямителя (на нагрузке), в результате на выходе выпрямителя поддерживается стабильное напряжение с точностью менее 1%.
Вторичная обмотка силового трансформатора включена по схеме со средней точкой, на выходе которой включены выпрямительные диоды.
Диоды предназначены для преобразования широтно-модулированных импульсов напряжения переменного тока прямоугольной формы, поступающих со вторичной обмотки трансформатора Т1 в последовательность широтно-модулированных однополярных импульсов. Выходной фильтр предназначен для преобразования последовательности широтно-модулированных однополярных импульсов в напряжение постоянного тока с заданным уровнем напряжения пульсации. Фильтр собран по Г-образной схеме и состоит из дросселя L2 и конденсатора С2.
Высокочастотный фильтр радиопомех на выходе выпрямителя предназначен для подавления высокочастотных помех на нагрузке.
Плата питания обеспечивает необходимым напряжением все составляющие части выпрямителя и их гальваническую развязку. Плата питания представляет собой однотактный ключевой стабилизатор (микросхема UC 3844), частота преобразования которой порядка 80 кГц.
Работа выпрямителя и его составных частей
Напряжение сети переменного тока через фильтр радиопомех подается на диодный мост VI. Выпрямленное напряжение через контакт реле К1 и резистор R1 поступает на конденсатор С1, и при достижении напряжения на конденсаторе порядка 200 В, реле срабатывает и напряжение с моста V1 подается на схему коррекции коэффициента мощности (дроссель L1, транзисторы V5, V6), напряжение на конденсаторе С1 становится порядка 400 В. Преобразователь преобразует постоянное напряжение 400 В в импульсное напряжение высокой частоты. Импульсы для управления силовыми транзисторами V8... V11 поступают со схемы управления через усилитель мощности (драйвер). Высокочастотный фильтр (L2, С2) преобразует это импульсное напряжение высокой частоты в постоянное напряжение. Далее постоянное напряжение через выходной помехоподавляющий фильтр поступает на выход выпрямителя (на нагрузку).
Конструкция выпрямителя.
Выпрямитель выполнен в виде обечайки с перфорациями.
Левая боковая сторона выпрямителя представляет собой профильный радиатор, на внутренней стороне которого размещены (установлены) плата выпрямителя, плата корректора мощности, плата преобразователя, плата конденсаторов и силовой трансформатор.
На плату выпрямителя при помощи разъемов устанавливаются платы питания, управления и автоматики. Кроме того, на плате выпрямителя расположены: входной выпрямительный мост, дроссель корректора мощности, выходной дроссель фильтра, конденсатор выходного фильтра, входной и выходной фильтры радиопомех, а также реле коммутации дросселя корректора мощности, входной предохранитель и другие элементы.
Плата контроллера расположена над платой преобразователя. Правая сторона выпрямителя закрывается заглушкой. На передней панели выпрямителя расположены плата индикации (индикатор), плата сигнализации со светодиодами и ручка.
Выпрямители ВБВ 60/25-2к, ВБВ 48/30-2к, ВБВ 24/50-2к не требуют специального технического обслуживания. Настройка выпрямителей производится на заводе-изготовителе, на месте эксплуатации можно осуществить подстройку выходного напряжения (грубую и точную), ограничение по току и напряжение заряда.
Ремонт выпрямителей может осуществляться квалифицированным персоналом, прошедшим обучение на заводе-изготовителе или в сервисном центре.








ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ РАБОТА ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ
Выпрямители могут работать в составе устройств электропитания типа УЭПС, СУЭП и др. При работе выпрямителей, включенных параллельно в буфере с аккумуляторной батареей или без нее, рекомендуется выходы выпрямителей соединять через предохранители или автоматические выключатели согласно рисунку 7.9 Количество параллельно работающих выпрямителей не ограничивается. При параллельной работе выпрямители по входу могут подключаться как к однофазной сети, так и к разным фазам трехфазной сети переменного тока



Рисунок 7.9

Указание мер безопасности.
При настройке и эксплуатации выпрямителей необходимо соблюдать правила техники безопасности для электроустановок с напряжением до 1000 В. Перед проведением работ для обеспечения безопасности персонала необходимо заземлить корпус выпрямителя и стойки электропитания. Подключение соединительных разъемов, печатных плат и приборов производить при выключенном напряжении сети. При замене элементов на печатных платах необходимо принимать меры по защите от статического электричества. Для замены элементов на печатных платах использовать паяльник на напряжение не выше 36 В.
Типовые неисправности и методы их устранения приведены в таблице7.3
Таблица 7.3
Описание
неисправности
Возможные причины
Указания по устранению

Отсутствует напряжение на выходе выпрямителя, горит светодиод «АВАРИЯ»

Сработала защита от повышения выходного напряжения
Выключить выпрямитель и включить его. При повторном срабатывании обратиться в сервисный центр или на завод-изготовитель. Проверить положение джамперов и резистора «ЗАЩИТА ПЕРЕНАПРЯЖ.» на правой стенке выпрямителя.


Неисправность в корректоре коэффициента мощности
Обратиться в сервисный центр или на завод-изготовитель


Неисправность выпрямителя
Обратиться в сервисный центр или на завод-изготовитель

Отсутствует напряжение на выходе выпрямителя, горит светодиод «АВАРИЯ СЕТИ»
Напряжение сети выше или ниже допустимого
Проверить напряжение сети

Напряжение на выходе выпрямителя ниже номинального
Работает ограничение тока
Проверить цепи нагрузки и положение резистора «ОГРАН.ТОКА» на правой стенке выпрямителя.

Выпрямитель включается и тут же выключается и так происходит в течение длительного времени
Работает защита по току
Проверить цепи нагрузки на выявление короткого замыкания


7.9 ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА ВБ-60

Выпрямительные устройства ВБ-60 применяются для буферного или безаккумуляторного питания АТС при напряжении 60 В. В состав электропитающей установки могут входить одно или два выпрямительных устройства ВБ-60 и специальное коммутационное устройство БАЗ - блок автоматики и заряда, а также одна группа аккумуляторной батареи на 60 В. Выпускаются выпрямительные блоки ВБ-60 на 5 А (ВБ-60/5), на 10 А (ВБ-60/10) и 15 А (ВБ-60/15). Из них можно компоновать электропитающие установки различной сложности. Так, для питания малых АТС емкостью до 100 номеров при надежном электроснабжении можно использовать один выпрямитель ВБ-60 без батареи или с буферной аккумуляторной батареей. А для питания АТС декадно-шаговой или координатной системы емкостью до 500 номеров можно построить электропитающую установку из двух выпрямителей ВБ-60 (действующий и резервный), одной группы аккумуляторной батареи АБ и коммутационного устройства БАЗ. Схема ВБ-60 приведена на рис. 7.10
В состав выпрямительного устройства ВБ входят: феррорезонансный стабилизатор ФРС, выполненный на двух трансформаторах Tp1 и Тр2, трехфазный выпрямитель, собранный по мостовой схеме ВМ, и сглаживающий двухзвенный фильтр, составленный из дросселей Др1 и Др2 и конденсаторов С1 и С2, шунтированных резисторами RC1 и RC2. В трансформаторе Tp1 сердечник насыщенный, и Тр2 - ненасыщенный. Феррорезонансный стабилизатор преобразует однофазный переменный ток сети в трехфазный. Это достигается тем, что вторичная обмотка W2 трансформатора Тр2 соединена с промежуточным отводом от вторичной, обмотки трансформатора Tp1.
Пульсации на выходе выпрямителя снижаются до 35 мВ сглаживающим фильтром. Резисторы RC1 и RС2 не допускают перенапряжений на конденсаторах фильтра при включении выпрямителя без нагрузки. На выходе выпрямителя включен балластный резистор Rб для того, чтобы не допустить снижения тока нагрузки ниже 5% номинального значения, а напряжение выпрямителя не поднималось выше допустимого значения.
Блок автоматики и заряда осуществляет согласование работы двух блоков ВБ и аккумуляторной батареи. Один из выпрямителей питает АТС, а другой находится в резерве. Аккумуляторная батарея также в резерве и непрерывно подзаряжается от специального подзарядного выпрямителя (ПЗВ), находящегося внутри БАЗ. При прекращении подачи напряжения от сети питания АТС осуществляется от аккумуляторной батареи. После восстановления напряжения сети питание на АТС подается от рабочего выпрямителя, а аккумуляторная батарея автоматически включается на заряд от резервного выпрямителя, последовательно с которым включается вольтодобавочный выпрямитель, имеющийся внутри БАЗ. После окончания заряда батарея выводится в резерв и находится в режиме непрерывного подзаряда малым током от ПЗВ.
Конструктивно ВБ выполняется в металлических ящиках габаритами 600(360(455 мм. Блоки ВБ-60/5-3, ВБ-60/10-3, ВБ-60/15-3 и БА-3 отличаются от блоков с индексом «2» следующим.
Выпрямитель построен по однофазной мостовой схеме на двух тиристорах и двух диодах.
Схема управления тиристорами состоит из генератора пилообразных импульсов, усилителя сигнала обратной связи и формирователя управляющих импульсов.
Предусмотрена плавная регулировка выходного напряжения.
Предусмотрена безобрывная коммутация нагрузки при переключении блоков.
Введены устройство ограничения тока и напряжения и защита нагрузки от перенапряжений.
Выпрямитель содержания ВС-6/8 предназначен для подзаряда аккумуляторных батарей. Он обеспечивает выпрямленное напряжение до 8 В и ток до 8 А. Выпрямленное напряжение стабилизируется релейной схемой, и отклонение его не превышает ±2% при изменении напряжения сети 187242 В.
Выпрямительное устройство ВТ-61/5 предназначено для непосредственного безаккумуляторного питания координатных подстанций емкостью до 100 номеров. Схема ВТ-61/5 аналогична схеме ВБ-60 Конструктивно устройство ВТ-61/5 выполняется в виде железного ящика настольного типа габаритами 385(570(292 мм. Подключается ВТ-61/5 к однофазной сети переменного напряжения 220 В и обеспечивает выпрямленное напряжение 61 В и максимальный выпрямленный ток 5 А.




Глава 8. ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕИ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ

8.1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО УСТРОЙСТВУ
ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК И ТОКОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ

Системами электроснабжения называют первичные сети электроэнергии. Предприятия и объекты связи получают электрическую энергию от государственных энергосистем по высоковольтным линиям электропередачи через различные трансформаторные подстанции. Внутри предприятия связи электроэнергия распределяется трехфазным переменным током напряжением 380/220 В. Показатели качества переменного напряжения, подаваемого на вход электроустановки, определяются ГОСТ 19431-74 «Электрическая энергия. Нормы качества электрической энергии и ее приемников, присоединенных к электрическим сетям общего назначения», согласно которому качество электрической энергии оцениваются:
для переменного однофазного тока - отклонениями и колебаниями напряжения и частоты, а также несинусоидальностью формы кривой; а также смещением нетрали и несимметрией напряжений основной частоты;
для постоянного тока - отклонениями и колебаниями напряжения и коэффициентом пульсаций напряжения.
Электроустановкой называется установка, в которой производится, преобразуется, распределяется и потребляется электроэнергия. На каждом предприятии (объекте) связи создается своя электроустановка, которая объединяет весь комплекс энергосооружений, обеспечивающий энергоснабжение и электроосвещение объекта, элетропитание аппаратуры связи, а также работу различных установок хозяйственного значения как в нормальных условиях внешнего электроснабжения, так и в аварийных.
В состав электроустановки входят собственная трансформаторная подстанция, понижающая напряжение 6 (10) кВ до 0,4 кВ, собственная электростанция резервного электропитания, электропитающая установка (ЭПУ) для питания аппаратуры связи, освещения и устройства силовых установок. Основной частью электроустановки предприятия связи является ЭПУ для питания аппаратуры.
Система электропитания разделяется на две группы источников электропитания:
1) источники первичного питания - устройства, преобразующие различные виды энергии в электрическую: электромагнитные генераторы, гальванические элементы, термоэлектрические генераторы, солнечные батареи;
2) источники вторичного электропитания - устройства, преобразующие электроэнергию от первичного источника и преобразующие ее для питания аппаратуры: выпрямители, преобразователи, усилители и т.д.
Согласно ГОСТу обязательными напряжениями постоянного тока для питания аппаратуры должны быть 60 и 24 В. Допустимые значения отклонений не должны превышать ±10% и +20-10% номинальных значений. Аппаратура не должна терять работоспособности в случае понижения напряжения ниже указанных пределов.
Внутри предприятия связи распределение электроэнергии осуществляется токораспределительными сетями (ТРС) постоянного и переменного тока.
Применяются три основные схемы ТРС:
магистрально-рядовая;
радиальная;
магистрально-полурадиальная.
Магистрально-рядовая схема состоит из магистральной и рядовой частей. Магистральная часть - это проводка от выходных выводов ЭПУ до начала рядов аппаратуры. Рядовая часть - это проводка от магистральной части ТРС к каждому ряду и от нее до клемм стоек. В местах ответвления рядовой проводки устанавливаются аппараты защиты от коротких замыканий. Проводка выполняется алюминиевыми шинами.
Магистрально-рядовая проводка применяется только для питания коммутационной аппаратуры, выполненной на электромеханических элементах без электронного управления.
Недостаток такой схемы - возможность появления больших колебаний напряжений, подаваемых к аппаратуре при аварийных ситуациях (КЗ).
При радиальной схеме ТРС каждая стойка аппаратуры подключается индивидуальной проводкой к ЭПУ. В этой схеме короткое замыкание в одной цепи не влияет на работу других цепей. Но существенный недостаток ее - большой расход дорогостоящих кабелей.
В магистрально-полурадиальной схеме ТРС провода минусовой полярности подводятся к стойкам индивидуально, а положительной - объединяются. При токе нагрузки индивидуальных цепей не более 4 А разветвления ТРС выполняются в линейно-аппаратном цехе без дополнительных мер по ограничению тока КЗ.

8.2. ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СВЯЗИ

Классификация электроприемников по надежности. Все электроприемники предприятий связи в зависимости от требований к надежности подачи электрической энергии разделяются на три категории.
К первой категории отнесены электроприемники, перерыв в подаче электрической энергии которых может вызвать перерыв связей и вещания и, как следствие, - нарушение передачи важной информации. К первой категории принадлежат технологические электроприемники центральных усилительных станций радиотрансляционных узлов, городских АТС емкостью 5003000 номеров, сельских АТС, районных узлов связи для сельскохозяйственных работ.
Из электроприемников первой группы выделена особая группа потребителей, предъявляющих повышенные требования к надежности подачи электрической энергии. В особую группу первой категории входят электроприемники, перерыв в подаче электроэнергии которых может вызвать нарушение особо важных сообщений, а также нарушение сложного технологического процесса, что может создать угрозу жизни людей. В особую группу первой категории входят технологические электроприемники междугородных телефонных станций, телеграфных станций и узлов, сетевых узлов и узлов автоматической коммутации, обслуживаемых усилительных пунктов районных узлов связи для промышленных районов, городских АТС емкостью более 3000 номеров, а также аппаратура аварийного и эвакуационного электроосвещения.
Ко второй категории отнесены технологические электроприемники подстанций городских телефонных сетей, опорных усилительных подстанций, блок-станций и станций радиотрансляционных узлов с ламповой аппаратурой, перерыв в подаче электроэнергии которых может вызвать перерыв связей или местного вещания.
К третьей категории относятся все остальные электроприемники.
В соответствии с «Ведомственными нормами технологического проектирования (ВНТП 332-81)» все электроприемники, относящиеся к особой группе первой категории, должны быть обеспечены электроснабжением от трех независимых источников электроэнергии трехфазного переменного тока.

8.3. ТРАНСФОРМАТОРНЫЕ ПОДСТАНЦИИ

Предприятия связи снабжаются электроэнергией от государственных энергосистем или от собственных дизель-электрических станций. Энергосистемой называют совокупность электростанций, подстанций и приемников электрической энергии, связанных между собой линиями электрической сети. Электрическая энергия передается высоким напряжением по высоковольтным линиям электропередач. Преобразовательные ступени напряжения равны 1150, 750, 500, 330, 220, 110, 35, 10 и 6 кВ частотой 50 Гц.
Повышение или понижение напряжения осуществляется с помощью трансформаторных подстанций. Для получения электрической энергии государственной энергосистемы предприятия связи оборудуются собственными трансформаторными подстанциями, преобразующими напряжение 6 или 10 кВ в напряжение 0,4 кВ.
Трансформаторные подстанции разделяются на главные понижающие подстанции (ГПП), центральные распределительные подстанции (ЦРП), распределительные пункты (РП), цеховые трансформаторные подстанции и специальные подстанции.
Главные понижающие подстанции получают электроэнергию от энергосистемы и, понижая напряжение, распределяют ее по территории предприятия; центральная подстанция распределяет электроэнергию между потребителями, но без трансформации. Трансформаторные подстанции принимают электроэнергию высокого напряжения (6, 10, 35 кВ) от РП или ЦРП и распределяют ее но напряжениям 500, 380, 220 В между отдельными предприятиями.
Трансформаторные подстанции могут быть открытого и закрытого типов. Подстанция открытого типа устанавливается отдельно от предприятия связи на открытой огражденной сеткой площадке. Закрытые подстанции помещаются в специальном помещении со сплошными стенами и дверью.
Распределительное устройство (РУ) - это электрическая установка, которая осуществляет прием и распределение электрической энергии. Оно содержит коммутационные, измерительные и защитные аппараты, соединительные шины и вспомогательное оборудование. Распределительные устройства бывают закрытого и открытого типов. Они изготавливаются на 3, 6, 10 и 35 кВ.
Распределительное устройство напряжением до 1000 В, оборудование которого смонтировано на панелях, установленных на общем каркасе, называется распределительным щитом.
Оборудование трансформаторных подстанций. Силовые трансформаторы предназначаются для понижения напряжения 6 (10) кВ до 0,4 кВ для питания потребителей. Они бывают воздушные и масляные. В масляных трансформаторах сердечник помещается в стальной бак с трансформаторным маслом. Обмотки трансформатора соединены по схеме звезда-звезда с выводом нулевой точки.
Высоковольтные выключатели применяются для включения и отключения высоковольтных цепей от нагрузки. Большинство выключателей - масляные. Конструктивно масляные выключатели бывают баковые и горшковые. В баковых выключателях вся контактная система помещается в бак с маслом. В горшковых - контактная система каждой фазы размещается в отдельном изолированном стальном горшке, наполненном маслом.
Масляные выключатели обеспечивают надежное гашение электрической дуги, возникающей между контактами при размыкании высоковольтной цепи под нагрузкой или при коротком замыкании.
При токах нагрузки Iн ( 400А применяют воздушные выключатели, оборудованные специальным дугогасительным приспособлением. Выключатели могут срабатывать автоматически с помощью соленоидных приводов и имеют ручной привод.
Разъединители представляют собой рубильники, смонтированные на высоковольтных изоляторах и установленные на высоте, исключающей возможность случайного прикосновения к ним (2,5 м). Они обеспечивают видимость разъединения цепи при проведении ремонтных работ на подстанции. Выключаются они специальной изолированной штангой или приводом с ручным управлением.
Высоковольтные предохранители применяются для защиты в основном измерительных цепей, а при отсутствии масляных выключателей - и силовых цепей. Они делаются закрытого типа: плавкая вставка помещается в фарфоровой трубке, заполненной кварцевым песком, способствующим гашению дуги при перегорании предохранителя.
Измерительные трансформаторы понижают напряжение и отделяют высоковольтные цепи от низковольтных. Первичные обмотки трансформатора - высоковольтные, а вторичные - низковольтные. Для безопасности вторичные обмотки заземляются.
Разрядники предназначены для защиты аппаратуры трансформаторных подстанций (ТП) от перенапряжений, возникающих при грозовых разрядах, обеспечивая пробой (разряд) на землю при больших увеличениях напряжения. Разрядник включают между проводом и землей. При появлении перенапряжения на проводе в искровом промежутке разрядника возникает электрическая дуга. По окончании перенапряжения дуга гаснет и разрядник не пропускает тока. Для уменьшения тока через разрядник последовательно с ним включают сопротивления.
Реактор это индуктивная катушка из нескольких витков полированной медной проволоки большого поперечного сечения. Стального сердечника в реакторе нет. Реактор имеет большое индуктивное и малое активное сопротивления и ограничивает токи короткого замыкания.
Структурная схема понижающей подстанции приведена на рис. 8.1.


Энергия к подстанции подается по двум высоковольтным линиям ВЛ1 и ВЛ2, через разъединители Q2 и Q8 поступает на шины 10кВ. К этим шинам со стороны потребителя подключены 13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415понижающее трансформаторы через разъединители Q3 и Q9 и предохранители F1 и F2. Со вторичных обмоток трансформатора напряжение подается на шины низкого напряжения через автоматические масляные выключатели Q1 и Q12. Заземление шин при ремонте осуществляется разъединителями Q1 и Q12.
Автоматическое включение резерва на предприятиях связи осуществляется на низкой стороне низкого напряжения (рис. 8.2). При питании от фидера 1 реле Р своими замыкающими контактами 1 включает контактор К1, а размыкающими 2 - контактор К2. В случае исчезновения напряжения в фидере реле Р обесточится, и напряжение питания будет подаваться по фидеру 2.
Собственные электростанции предприятий связи предназначены для обеспечения электроэнергией при отключении внешней сети. Они, как правило, автоматизированы. По степени автоматизации все агрегаты делятся на три группы: с 1-й, 2-й и 3-й степенью автоматизации. Собственные электростанции автоматизированы по 3-й степени автоматизации, которая предусматривает работу автоматической дизель электрической станции (АДЭС) без постоянного присутствия обслуживающего персонала, при выполнении автоматически ряда операций, обеспечивающих работу электроустановки предприятия связи:
управление пуском, остановкой, подзарядом пусковых аккумуляторных батарей, подключением нагрузки и совместной работой нескольких агрегатов;
поддержание номинального выходного напряжения;
остановка агрегата и выдача сигналов в случае появления неисправностей в нем.



8.4. СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ ПРЕДПРИЯТИЙ СВЯЗИ

Классификация. Системой электропитания называют совокупность системы электроснабжения, устройств преобразования, регулирования, стабилизации, резервирования и распределения электрической энергии, необходимой для нормальной работы аппаратуры, а также устройств контроля, диагностики и защиты как самих устройств этой совокупности, так и аппаратуры.
13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415Системы электропитания должны удовлетворять следующим основным требованиям:
обеспечивать надежное и бесперебойное электропитание аппаратуры электрической энергией требуемого качества;
быть экономичными, иметь высокий КПД;
иметь малые габариты и массу;
быть максимально автоматизированными и др.
Согласно ВНТП 332-81 системы электропитания классифицируют в зависимости от состава оборудования ЭПУ и способа эксплуатации АБ следующим образом:
буферная система электропитания;
двухлучевая безаккумуляторная система электропитания;
система электропитания с отделенной от нагрузки резервной аккумуляторной батареей.
Буферная система электропитания. При буферной системе питание аппаратуры осуществляется от стабилизированных выпрямителей, обеспечивающих одновременно непрерывный подзаряд аккумуляторных батареи АБ, подключенных параллельно нагрузке. Когда напряжение сети отключается по каким-либо причинам, питание аппаратуры осуществляется от аккумуляторных батарей. Но так как по мере разряда аккумуляторных батарей напряжение их уменьшается, то для его поддержания на требуемом уровне применяют регулирующие и стабилизирующие устройства. В тех случаях, когда для сохранения нормальной работы аппаратуры допустимо отклонение напряжения ±10% от установленного, регулирование осуществляется подключением дополнительных элементов ДЭ или дополнительных кремниевых вентилей НЭ.











На рис. 8.3 приведена структурная схема ЭПУ при буферной системе питания с подключением дополнительных элементов аккумуляторной батареи, которые подключаются устройством коммутации по мере ее разряда. Для заряда дополнительных элементов имеется выпрямитель содержания ВС, а подзаряд основной группы осуществляется от буферного выпрямителя БВ.
Электропитающие установки, построенные по такому принципу, применяются для питания аппаратуры городских АТС декадно-шаговой и координатной систем коммутации, МТС, АМТС, в установках прямых соединений телеграфных станций и т.д.
Для питания станций с программным управлением, выполненным на интегральных микросхемах, требования к качеству питающей их электроэнергии более высокие. Так, для станций АТСЭ МТ20, МТ25 и АТС КЭ «Кварц», «Исток» отклонение напряжения -60 В в переходных режимах работы ЭПУ не должно превышать (10-6%, пульсации напряжения - 2 мВ псофометрических. Такие параметры питающего напряжения не могут быть обеспечены при регулировании коммутацией групп дополнительных элементов аккумуляторных батарей. Поэтому для питания новой аппаратуры связи применяется буферная система питания со стабилизацией напряжения с помощью авторегулируемых вольтодобавочных конверторов ВДК
Буферная система электропитания может быть выполнена двумя способами: а) многобатарейным; б) с одной опорной батареей.
При многобатарейном способе буферной системы питания на каждое напряжение постоянного тока имеется отдельная электропитающая установка.
Важнейшие достоинства многобатарейной системы питания для аппаратуры автоматической и многоканальной связи:
абсолютная бесперебойность питания
значительное снижение пульсаций напряжения основного источника на нагрузке
Однобатарейный принцип буферной системы питания предполагает использование только одной аккумуляторной батареи на одно значение постоянного напряжения (например, на 220 В). Она называется опорной. При нормальной подаче питания от внешнего источника питание аппаратуры связи осуществляется через выпрямители. При отключении внешнего источника, т.е. в переходном режиме, аппаратура связи, требующая одного напряжения, получает питание от опорной аккумуляторной батареи. Все остальные напряжения вырабатываются преобразователями или агрегатами бесперебойного питания (АБП).
На тех предприятиях, где требуется питание от нескольких отдельных источников питания, применяется децентрализованная буферная система питания, состоящая из нескольких отдельных ЭПУ одного напряжения.
Достоинства буферной системы питания:
бесперебойное питание аппаратуры;
возможность дальнейшего расширения за счет параллельного включения выпрямительных устройств и ВДК;
значительное снижение пульсации напряжения на нагрузке;
предохранение основного источника питания от выбросов тока, которые буферная батарея принимает на себя, а потребителя - от резкого уменьшения питающего напряжения при бросках тока нагрузки;
постоянное поддержание аккумуляторов в заряженном состоянии, поскольку саморазряд компенсируется током подзаряда;
удешевление содержания аккумуляторов, увеличение срока их эксплуатации.
Недостатки:
большая стоимость токораспределительной сети и потери энергии в ней (особенно при низких напряжениях).



8.5. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ ЭЛЕКТРОПИТАЮЩИЕ УСТАНОВКИ
БУФЕРНОЙ СИСТЕМЫ НАПРЯЖЕНИЕМ 24 Ви 60 В

В системах электропитания крупных предприятий связи АТС, АМТС широко применяется автоматическая необслуживаемая электропитающая установка ЭПУ-60В. Она построена по принципу многобатарейного питания с регулированием выходного напряжения в переходном режиме путем подключения дополнительных элементов аккумуляторной батареи с зарядом их на шинах нагрузки.
Структурная схема ЭПУ-60В приведена на рис. 8.4. В состав полностью автоматической необслуживаемой ЭПУ-60В входят:
автоматизированные кремниевые выпрямители БВ и РБВ типа ВУК (два);
зарядные выпрямители ЗВ1 и ЗВ2 (два);
устройство автоматической коммутации аккумуляторной батареи АКАБ-60;
щит переменного тока ЩПТА;
щиток заземления ЩЗ-П2;
двухгруппная аккумуляторная батарея, каждая из которых содержит основные ОЭ и дополнительные элементы ДЭ1 и ДЭ2;




Принцип действия автоматизированной ЭПУ-60В состоит и следующем. При нормальном электроснабжении от внешнего источника переменное напряжение подается с шин ШПТА на выпрямительные блоки БВ1 и БВ2. Они работают в режиме стабилизации напряжения н обеспечивают питание аппаратуры и подзаряд основных элементов ОЭ аккумуляторной батареи АБ. Резервный зарядный выпрямитель РЗВ, а также ЗВ1 и ЗВ2 выключены. В случае отказа одного из БВ автоматически включается РЗВ.
При отключении напряжения сети устройство АКАБ обеспечивает питание аппаратуры от аккумуляторной батареи, подключая дополнительные элементы ДЭ по мере разряда АБ.
При появлении напряжения питающей сети - от внешней сети или от АДЭС - выпрямители БВ1, БВ2 и РЗВ автоматически включаются, работают н режиме стабилизации тока и обеспечивают одновременно питание аппаратуры и заряд батареи. По мере заряда аккумуляторной батареи напряжение на ней и на нагрузке повышается и, когда достигает 66В, устройство АКАБ отключает от нагрузки вторую группу дополнительных элементов ЦЭ2 от буферных выпрямителей. Включается зарядный выпрямитель ЗВ2 и, работая в режиме стабилизации тока, продолжает заряд ДЭ2.
Основные элементы ОЭ аккумуляторной батареи и первая группа дополнительных элементов ДЭ1 продолжают заряжаться от буферных выпрямителей БВ1 и РЗВ до тех пор, пока напряжение на ОЭ не достигнет 59,5 В. При этом первая группа дополнительных элементов отключается, от нагрузки и переключается на заряд от ЗВ1. Рабочий и резервный буферные выпрямители продолжают заряжать группу основных элементов до напряжения 2,3 В на каждый элемент, т.е. до напряжения 64,5 В. После этого резервный выпрямитель выключается, а рабочие БВ1 и БВ2 переходят в режим стабилизации напряжения на уровне. 2,2 В на один элемент основной группы ОЭ.
Зарядные выпрямители ЗВ1 и ЗВ2 заряжают группы дополнительных элементов до напряжения 2,35 В на один элемент, после чего выключаются. Дальнейший заряд элементов дополнительной группы производится от маломощных выпрямителей содержания, входящих в состав АКАБ.
Электропитающая установка возвращается в исходное состояние нормального режима работы.
Автоматическая ЭПУ-60В с устройством АКАБ применяется на ГТС для питания АТС первого, второго и третьего поколении (например, для АТСКЭ «Квант»), а также для аппаратуры междугородной автоматики, телеграфов и РУС.
Функциональная схема буферной ЭПУ-24В на напряжение -24В с регулированием выходного напряжения коммутацией дополнительных элементов аналогична ЭПУ-60В. Она отличается только отсутствием ДЭ2 и ЗВ2. Группа ОЭ имеет 11 или 12 элементов, а ДЭ1 – 2. Установка ЭПУ-24В применяется для питания линейно-аппаратных цехов МТС, АМТС, АМТСКЭ «Кварц», телеграфов, РУС и обслуживаемых усилительных пунктов.
Недостаток буферной системы электропитания с регулированием выходного напряжения коммутацией дополнительных элементов АБ: ступенчатость регулирования через 67 В и сложность АКАБ.

8.6. ЭЛЕКТРОПИТАЮЩАЯ УСТАНОВКА БУФЕРНОЙ СИСТЕМЫ
С ОДНОЙ ОПОРНОЙ БАТАРЕЕЙ

Структурная схема однобатарейной системы вторичного электропитания для крупных предприятий автоматической и многоканальной электросвязи приведена на рис. 8.5. В состав ее входят:
электропитающая установка ЭПУ-220В, содержащая выпрямители и опорную аккумуляторную батарею на 220 В;
выпрямительные системы ВУЛС;
устройство гарантированного питания УГП.
В нормальном режиме работы питание аппаратуры осуществляется от сети переменного тока через выпрямительные системы ВУЛС по двум лучам. Один луч - от внешней сети переменного тока, а другой - тот УГП переменным током. Выпрямители ВУЛС питаются от различных лучей. А их выходы включены параллельно на общий фильтр СФ. В нормальном режиме работы выпрямители отдают 50% номинальной мощности. При прекращения подачи питания по одному из лучей второй ВУЛ, загружаясь на 100%, обеспечивает питание аппаратуры связи.
В аварийном режиме при отказе устройств гарантированного питания напряжение переменного тока подается от сети через контакты А аварийного включения резерва и стабилизатор напряжения переменного тока СН.
Постоянное напряжение 220 В подается непосредственно от опорной ЭПУ-220В. А в переходном режиме при отключения внешней сети - от аккумуляторной батареи 220 В.
При отключении сети внешнего источника запускается резервная электростанция АДЭС и аппаратура получает питание по двухлучевой схеме: от АДЭС через контакты А аварийного включения резерва и от УГП, питающегося от АДЭС.

13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415
13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415
Структурная схема однобатарейной системы вторичного электропитания для предприятий связи малой мощности приведена на рис. 8.6. Здесь опорную электропитающую установку экономически выгоднее построить на 24 или -60 В. Другие градации напряжения получаются через полупроводниковые преобразователи постоянного напряжения - конверторы. Они дешевле нескольких аккумуляторных батарей с буферными выпрямителями.

8.7. ДВУХЛУЧЕВАЯ БЕЗАККУМУЛЯТОРНАЯ
СИСТЕМА ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ

На предприятиях связи с большим потреблением энергии при большой рассредоточенности потребителей применяется двухлучевая безаккумуляторная система питания. Принцип ее состоит в том, что отдельные группы потребителей одного номинала получают питание непосредственно от двух стабилизированных выпрямительных устройств, как показано на рис. 8.7. При нормальном электроснабжении каждая половина выпрямительных устройств получает питание от своего отдельного независимого источника энергии переменного тока. Каждый выпрямитель (луч) загружается на 50% своей номинальной мощности. При отключении одного из источников энергии переменного тока питание аппаратуры осуществляется от работающего выпрямителя при полной его загрузке. В этой системе используют автоматизированные установки ВУЛС-3, в которых имеются два отдельных выпрямителя с общим шкафом фильтров.
Достоинства этой системы:
простота эксплуатации установки ввиду отсутствия аккумуляторов;
меньшая стоимость токораспределительных цепей (по сравнению с первой системой), так как распределение энергии осуществляемся по переменному току.
Недостатки:
необходимость в более надежном электроснабжении предприятии связи;
худшее качество энергии в переходных режимах работы ЭПУ.
Согласно ВНТП332-81 двухлучевая безаккумуляторная система питания может применяться только при следующих условиях:
наличии трех независимых источников электроснабжения, одним из которых является электростанция энергосистемы;
наличии двух независимых внешних источников энергоснабжения и собственной автоматизированной дизельной электростанции, запускающейся автоматически за время не более 30 сек. после отключения внешних источников электроснабжения.

13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415



13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415


Система электропитания с отделенной от нагрузки резервной аккумуляторной батареей состоит из стабилизированного выпрямителя, аккумуляторной батареи и дополнительного зарядного выпрямителя. При нормальном электроснабжении питание аппаратуры связи осуществляется от основного стабилизированного выпрямители БВ, а аккумуляторная батарея отключена от нагрузки тиристором VS и находится в режиме подзаряда от дополнительного зарядного выпрямителя ЗВ (рис. 8.8, а). При отключении сети переменного тока аккумуляторная батарея подключается к нагрузке тиристором VS без перерыва в питании аппаратуры. После восстановления напряжения сети аккумуляторная батарея отключается от нагрузки, что дает возможность упростить ЭПУ.
Применяется эта система для:
питания аппаратуры, допускающей значительные изменения питающего напряжения;
питания станций с программным управлением при введении вольтодобавочного конвертора ВДК, исключающего изменение выходного напряжения при разряде АБ.
Для питания электронной аппаратуры применяется устройство, структурная схема которого приведена на рис. 8.8, б. При нормальном электроснабжении аппаратура питается от основного выпрямительного устройства ВУ. Аккумуляторная батарея с постоянно работающим ВДК подключена к выходу выпрямителя, но в питании аппаратуры участия не принимает, так как выходное напряжение ВУ несколько выше напряжения аккумуляторной батареи. От нагрузки аккумуляторная батарея отделена диодной сборкой ДС и находится в режиме непрерывного подзаряда от зарядного выпрямителя ЗВ. При отключении напряжения сети питание аппаратуры осуществляется от аккумуляторной батареи с ВДК.
Достоинства этой схемы: меньше потери энергии и больше перегрузочная способность. Более стабильное напряжение питания обеспечивает схема, приведенная на рис. 8.8, в. При нормальном электроснабжении питание аппаратуры осуществляется от нерегулируемого выпрямительного устройства НУВ. Аккумуляторная батарея находится в режиме содержания, подзаряжаясь от зарядного выпрямителя ЗВ. При отключении электроснабжения нагрузка подключается к аккумуляторной батарее через тот же ВДК без перерыва. После восстановлении напряжения сети аккумуляторная батарея подключается на заряд от зарядного выпрямителя ЗВ. В этой схеме напряжение на выходе ЭПУ в переходных режимах изменяется не более чем на ±4 В.

8.8. УСТАНОВКА БЕСПЕРЕБОЙНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ
ПОСТОЯННОГО И ПЕРЕМЕННОЮ ТОКА

Назначение. Структурная схема. Установкой бесперебойного питания (УБП) называют совокупность устройств и источников электропитания, обеспечивающих бесперебойную подачу электроэнергии к аппаратуре как при исправном состоянии и сети питания, так и при их отказе.
В состав установки бесперебойного питания входят:
преобразователь электроэнергии;
резервный источник электропитания кратковременного действия;
устройства взаимодействия элементов УБП как между собой, так и с установкой электропитания предприятия связи.
В установке бесперебойного питания резервный источник питания включается мгновенно без перерыва питания.
В отличие от УБП в установках гарантийного питания (УГП) допускается перерыв на время ввода в действие источника резервного питания, например дизельной электростанции.
В настоящее время пригодным для УБП источником резервною питания является только аккумуляторная батарея.
Простейшая установка бесперебойного питания содержит выпрямитель В - основной источник и аккумуляторную батарею А - резервный источник питания. Такая схема приведена на рис. 8.9. Работает она так. При наличии напряжения от внешнего источника выпрямитель работает, обеспечивает питание аппаратуры связи и одновременно с этим подзаряд резервной аккумуляторной батареи.
При отключении внешнего переменного напряжения или повреждении выпрямителя нагрузка бесперебойно получает питание от аккумуляторной батареи. Время разряда батареи должно быть достаточным для восстановления работы выпрямителя. После восстановления напряжения на выходе выпрямителя питание аппаратуры и подзаряд аккумуляторной батареи происходят от выпрямителя одновременно. После окончания заряда батарея переводится в режим непрерывного подзаряда, а аппаратура получает стабилизированное питание от выпрямителя. Установка экономична, надежна, но допускает изменения напряжения при разряде аккумуляторной батареи. Уменьшить колебания напряжения можно введением в схему стабилизирующих противоэлементов (рис. 8.10), функцию которых могут выполнять диоды VD1 и VD2. При нормальном режиме аппаратура получает питание от выпрямителя U1. При отключении выпрямителя питание аппаратуры осуществляется от аккумуляторной батареи через диоды VD1 и VD2. Часть напряжения падает на диодах. С уменьшением напряжения батареи по мере разряда устройство контроля напряжения УКН замыкает контакты K1, закорачивает диод VD1. При дальнейшем уменьшении напряжения аккумуляторной батареи УКН закорачивает VD2. Число диодов и их параметры подбираются в зависимости от требований к стабильности напряжения. Но введение диодов в схему ухудшает ее экономичность и надежность.











13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415Хорошие эксплуатационные качества имеет установка бесперебойного питания УБП-ВА, в которой стабилизация напряжения осуществляется автоматическим подключением или отключением групп аккумуляторов.

Глава 9. ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ
ПРЕДПРИЯТИЙ АВТОМАТИЧЕСКОЙ
ТЕЛЕФОННОЙ СВЯЗИ

9.1. ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ ГОРОДСКИХ АТС
ДЕКАДНО-ШАГОВОИ И КООРДИНАТНОЙ СИСТЕМ

Автоматические телефонные станции декадно-шаговой и координатной систем питаются от ЭПУ постоянного тока с номинальным напряжением 60 В с зарядом батарей на шинах питания аппаратуры связи.
Особенностью электропитания АТС является неравномерность потребления энергии в течение суток в зависимости от вида, емкости оборудования и телефонной нагрузки. Максимальный ток, потребляемый АТС от ЭМУ, характеризуется током в час наибольшей нагрузки Iч.н.н. Так, для АТС ДШ на 10000 номеров ток Iч.н.н составляет 400500 А. Наибольшая нагрузка на ЭПУ АТС приходится на утренние и вечерние часы суток.
Электропитание электронных и квазиэлектронных АТС имеет ряд особенностей, вызванных наличием в них управляющих вычислительных комплексов и микросхем. Бесперебойность питания таких АТС приобретает особо важное значение.
Поскольку аппаратура электронных и квазиэлектронных АТС потребляет ток непрерывно, независимо от наличия вызовов, то потребление энергии ими распределяется более равномерно в течение суток. Можно ориентировочно считать, что разница между максимальным и минимальным потребляемыми токами составляет 2030%.
В квазиэлектронных и электронных АТС частотный диапазон нормируемых помех шире чем 20 кГц из-за применения импульсных источников вторичного электропитания и меньшей помехоустойчивости информационных цепей. Для электромеханических АТС пульсации выпрямленного напряжения ограничиваются 20 кГц. Электронные станции на 20 000 и 40 000 абонентов потребляют от электропитающей установки постоянного тока мощность примерно 3565 кВт.
Электропитание АТС особой группы первой категории емкостью более 3000 номеров осуществляется от трех независимых источников, причем два из них являются источниками общегосударственной сети, а третий - собственная электростанция.
При питании АТС от трех независимых источников общегосударственной сети собственная электростанция не требуется.
Если же нет возможности получения электроэнергии от двух независимых источников общегосударственной сети, допускается осуществлять электропитание от одного источника по двум линиям, подключенным к разным подстанциям или же разным секциям одной подстанции. В таких случаях собственная подстанция должна иметь два дизель-генератора. На АТС от 3000 до 20 000 номеров на районированной сети применяются передвижные электростанции.
Питание АТС емкостью более 20 000 номеров на районированной сети или свыше 3000 на нерайонированной, а также сетевых узлов и станций осуществляется от стационарных электростанций с одним дизель-генератором. Во всех случаях в ЭПУ устанавливаются двухгруппные аккумуляторные батареи.
Сельские станции и АТС емкостью менее 3000 номеров - потребители первой категории - получают электроэнергию от двух независимых источников и не имеют собственных электростанций. А если нет двух независимых источников, то допускается использование одного источника, но с увеличением запаса емкости аккумуляторных батарей.
Установленные на АТС системы передачи, применяемые для повышения пропускной способности соединительных линий, питаются от общих с аппаратурой коммутации ЭПУ.


9.2. ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ ГОРОДСКИХ АТС
ЭЛЕКТРОННОЙ И КВАЗИЭЛЕКТРОННОЙ СИСТЕМ

Аппаратура квазиэлектронных и электродных АТС предъявляет более жесткие требования к качеству электропитания по сравнению с декадно-шаговой и координатной аппаратурой.
Основные требования к ЭПУ квазиэлектронных и электронных АТС вызваны необходимостью бесперебойного питания, более равномерным потреблением тока в течение суток. Перерыв питания управляющих вычислительных комплексов даже на сотые доли секунды приводит к длительным перебоям в работе станций.
Поэтому квазиэлектронные и электронные АТС должны питаться от ЭПУ, в состав которых входят установки бесперебойного питания постоянным током на номинальное напряжение 60В, работающих в буферном режиме и использующих электронные стабилизаторы напряжения. Эти АТС потребляют мощность 36 и 65 кВт для 20 000 и 40 000 номеров соответственно.
Питание аппаратуры «Кварц» квазиэлектронной системы коммутации можно осуществлять от ЭПУ, выполненной на установках бесперебойного питания УБП-ВА. Аппаратура требует двух постоянных напряжений 60 и 24В со статическими изменениями не более (10%. Напряжение 24В требуется для питания коммутационного поля, устройства которого выполнены на герконах, а напряжение 60В - для питания управляющего вычислительного комплекса «Нева». По номиналу 24В АТС «Кварц» потребляет 24 кВт, по номиналу 60В - 30 кВт. АТС «Кварц» обеспечивает нормальную работу, если питающее напряжение уменьшается не более чем на 20% дли номинала 24В не более чем на 15% для номинала 60 В за время не более 50 мс и при превышении не более чем на 25 и 20% за время не более 5 мс соответственно.
Токораспределительные сети выполняются по полурадиальному принципу. Рядом с алюминиевой шиной положительной полярности размещаются изолированные алюминиевые провода отрицательной полярности. Это дает возможность свести к минимуму индуктивность тоководов и обеспечить выполнение требований по ограничению кратковременных изменений питающего напряжения.
Питание аппаратуры «Исток» квазиэлектронной системы коммутации осуществляется от буферных ЭПУ напряжением 60В со статическими изменениями ±10% для центральных станций и –10+20% - для оконечных. Оконечная станция «Исток» на 256 номеров потребляет импульсный ток 23А, минимальное значение тока - несколько ампер.
Токораспределительная сеть аппаратуры «Исток» выполнена алюминиевыми шинами, кроме питающей проводки управляющего вычислительного комплекса. Для уменьшения возникающих в переходных режимах изменений напряжений на входе питаемой аппаратуры в ТРС установлены резисторы, ограничивающие ток короткого замыкания.

9.3. ЭЛЕКТРОУСТАНОВКА ДЛЯ ПИТАНИЯ
ГОРОДСКИХ, ЦЕНТРАЛЬНЫХ, СЕЛЬСКИХ И УЧРЕЖДЕНЧЕСКИХ АТС ЕМКОСТЬЮ 600... 3000 НОМЕРОВ
НА МАКСИМАЛЬНЫЙ ТОК 150 А И НАПРЯЖЕНИЕ 58...66 В

Структурная схема этой ЭПЦ приведена на рис. 9.1. Установка состоит из:
двух выпрямителей ВУК-67/140;
шкафа коммутаций ШК-60/150;
аккумуляторной батареи, секционированной на 28 + 24-3 элемента.
Один из выпрямителей ВУК-67/140 является резервным и используется для заряда основной группы элементов аккумуляторной батареи. Дополнительные элементы заряжаются от выпрямителей ЗВ1 и ЗВ2, а содержание элементов осуществляется выпрямителями ПВ1 и ПВ2. Установка выполнена по буферной схеме с автоматической коммутацией дополнительных групп аккумуляторных батарей.
В нормальном режиме работы ЭПУ питание нагрузки производится от одного выпрямителя, в буфере с которым подключена основная группа элементов аккумуляторной батареи. Обе дополнительные группы батареи находятся в режиме содержания от выпрямителей ПВ1 и ПВ2.
При отключении внешнего источника напряжения переменного тока все выпрямители отключаются и питание нагрузки осуществляется от основной группы батареи. По мере разряда батареи подключается вторая группа дополнительных элементов, а затем - первая.
При восстановлении напряжения внешней сети включаются оба выпрямителя ВУК. Напряжение на нагрузке увеличивается и, когда достигнет 66 В, вторая группа дополнительных элементов батареи отключается. А основная и первая дополнительная 13 SHAPE \* MERGEFORMAT 141513 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415группы батареи дозаряжаются. Как только напряжение на нагрузке снова достигает 66 В, отключается первая группа дополнительных элементов. По достижении в основной группе элементов напряжения 64 В выпрямители переводятся в режим стабилизации и нагрузка питается от основного ВУК. Замена рабочего выпрямителя резервным производится автоматически.
Электропитание оконечных сельских и учрежденческих АТС типа АТС К-100/2000, а также узловых АТС можно осуществлять от буферной ЭПУ без стабилизации выходного напряжения в режиме разряда аккумуляторной батареи. Такая ЭПУ состоит из двух выпрямителей ВУК-60/140 и аккумуляторной батареи из 30 элементов.
Электроустановка для питания станций декадно-шаговой и координатной систем емкостью до 10 000 номеров (рис. 9.2) обеспечивает ток нагрузки до 800 А при напряжении 5864 В. Она содержит:
четыре выпрямителя питания ВУК-67/260 (ВУК1-ВУК4);
выпрямители вольтодобавочные, зарядные и подзарядные;
аккумуляторные батареи из 33 элементов;
устройство автоматической коммутации аккумуляторной батареи АКАБ-60/800;
устройство автоматического ввода резерва АВР;
щит переменного тока ЩПТ.
Питание декадно-шаговой и координатной систем коммутации емкостью до 20 000 номеров можно производить от аналогичной установки с использованием выпрямителей ВУК-67/600 и АКАБ-60/1500.




13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415Глава 10.
ЭЛЕКТРОПИТАНИЕ МЕЖДУГОРОДНЫХ ТЕЛЕФОННЫХ СТАНЦИЙ, МАГИСТРАЛЬНЫХ СЕТЕВЫХ УЗЛОВ
И МАГИСТРАЛЬНЫХ СЕТЕВЫХ СТАНЦИЙ

10.1. СОСТАВ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК ПРЕДПРИЯТИЙ
МЕЖДУГОРОДНОЙ СВЯЗИ. ТРЕБОВАНИЯ К ЭПУ.
СТРУКТУРНЫЕ СХЕМЫ УСТАНОВОК

Все предприятия междугородной связи относятся к потребителям энергии особой группы первой категории. Этим определяются состав электроустановок и требования к ним.
Предприятия междугородной связи получают электроэнергию от трех независимых источников. Если питание подается от двух внешних независимых источников, то третьим источником является собственная дизельная электростанция.
Дизельная электростанция на МТС и обслуживаемых усилительных пунктах (ОУП) оборудуется одним автоматизированным дизельным агрегатом. Собственные электростанции сетевых узлов и узлов автоматической коммутации имеют два дизельных агрегата – рабочий и резервный.
Основная система электропитания на предприятиях междугородной связи - буферная. Стабилизация выходного напряжения осуществляется устройствами автоматической коммутации аккумуляторов или полупроводниковыми преобразователями.
























Если потребители особой группы первой категории питаются переменным током, то их инверторы, входящие в состав установок бесперебойного питания. Структурная схема электроустановки обслуживаемого усилительного пункта междугородной связи приведена на рис. 10.1. Такая схема является типовой схемой электроснабжения для потребителей особой группы первой категории.
Электроэнергия к трансформаторной подстанции ОУП подается от двух независимых источников № 1 и № 2 по двум линиям элетропередачи. На ТП две высоковольтные шины могут быть соединены разъединителями Q2 и Q3. Заземление шин производится рубильниками Q1 и Q4. К каждой шине подключаются понижающие трансформаторы Тр1 и Тр2 через выключатели Q6 и Q7. Вторичные обмотки трансформаторов соединены звездой с заземленной нулевой точкой. На выходе каждого трансформатора включены амперметры РА1-РА6 и вольтметры PV1-PV6, а также счетчики.
От вторичных обмоток электроэнергия поступает на шины низкого напряжения, которые могут объединяться замыканием рубильников Q21, Q22 и автомата Q27.
Напряжение для питания аппаратуры связи подается на ЩПТА-4. Сюда же подключается напряжение от автоматизированной дизельной электростанции. На ЩПТА имеется контактор К для отключения шин нагрузки от внешней сети.

10.2. ОРГАНИЗАЦИЯ ДИСТАНЦИОННОГО ПИТАНИЯ
АППАРАТУРЫ НУП, НРП НА МАГИСТРАЛЯХ СВЯЗИ

Междугородная связь осуществляется с помощью систем передачи. Системой передачи называют совокупность технических средств, обеспечивающих образование линейного тракта, типовых групповых трактов и каналов. В состав аппаратуры систем передачи на станциях и усилительных пунктах.
Для обеспечения многоканальной связи на сравнительно большие расстояния требуется большое количество промежуточных усилительных пунктов. Оборудование каждого усилительного пункта собственным источником питания экономически невыгодно. Поэтому большинство из них делается необслуживаемыми (НУП) и питаются они дистанционно.
Дистанционным питанием (ДП) называется передача электрической энергии для электропитания аппаратуры связи необслуживаемых усилительных пунктов с использованием тех же цепей, по которым организуется связь.
Дистанционное питание применяется в основном на кабельных магистралях связи. Усилительные пункты (УП) на магистралях связи, уплотненных аналоговыми системами передачи информации (АСП), имеющие собственные ЭПУ с постоянным дежурством обслуживающего персонала, называются обслуживаемыми регенерационными пунктами (ОРП).
Усилительные пункты, управление аппаратурой которых полностью автоматизировано, не имеющие собственных электропитающих установок и обслуживающего персонала, называются не обслуживаемыми (НУП или НРП).
Участок магистрали связи между двумя соседними опорными усилительными пунктами (ОУП и ОРП) называется секцией дистанционного питания. На одной секции размещается несколько НУП. Передача электроэнергии с ОУП при дистанционном питании осуществляется, как правило, на половину длины секции. Необслуживаемые усилительные пункты другой половины секции получают питание со следующего ОУП.
Основные требования к ДП:
наибольшая дальность дистанционного питания, т.е. наибольшая длина секции;
бесперебойность передачи энергии к потребителям НУП,
экономичность системы;
отсутствие влияния токов ДП на каналы связи;
минимальное влияние со стороны посторонних источников ЭДС.
Классификация систем дистанционного питания производится по различным признакам:
по роду тока, применяемого для ДП, на системы питания постоянным и переменным током;
по схемам передачи электроэнергии «провод-провод» и «провод-земля»;
по схемам включения нагрузок НУП в линию последовательная, параллельная и раздельная;
по способам резервирования ДП по второму кабелю с того же ОУП, с противоположного ОУП, от станционных резервных питающих пунктов (РРП), размещенных посредине между двумя смежными ОУП, и от передвижных питающих станций.
Наибольшее распространение получила система дистанционного питания постоянным током. Она осуществляется таким образом. От питающего пункта постоянный ток посылается в линию и, пройдя через линейные провода, поступает в питаемую аппаратуру. Такая система имеет ряд преимуществ:
проще электропитающие установки на ОУП и НУП;
полное отсутствие влияния токов ДП на каналы связи;
проще защита каналов связи от наводимых ЭДС в цепях ДП.
Но системы дистанционного питания постоянным током имеют и недостатки:
значительные падения напряжения в проводах;
небольшая длина секции, т.е. ограничена дальность передачи энергии при заданной мощности;
сложность преобразования постоянного тока для получения различных значений напряжения;
наличие гальванической связи между цепями высокого и низкого напряжений усложняет обслуживание.
Система дистанционного питания переменным током не имеет недостатков, присущих системе ДП постоянным током.
Достоинства ее: применение трансформаторов дает возможность повысить напряжение до 10002000 В и этим увеличить дальность передачи ДП, а также легко получить необходимые градации напряжения. Но при этом появляются и существенные недостатки: сложность ЭПУ на ОУП, сложность питания на НУП из-за наличия трансформаторов на каждом НУП, выпрямителей с фильтрами и стабилизаторов напряжения, сложность устранения влияния переменного тока ДП на каналы низкочастотной связи.
Дистанционное питание переменным током промышленной частоты применяется только на магистралях коаксиального кабеля, уплотняемых АСП типа К-1920 и К-1920У, выполненных на электронных лампах.
Наиболее простые и надежные устройства ДП получаются при использовании стабилизированного тока и последовательном включении нагрузок.
Дистанционное питание по схеме «провод-провод» организуется по двум проводам. Она хорошо защищена от посторонних влияний (блуждающих токов линий электропередач, электрофицированных железных дорог) и широко применяется для современных АСП и ЦСП, выполненных на полупроводниковых приборах и интегральных схемах.
В схеме дистанционного питания «провод-земля» в качестве обратного провода используется земля. Поэтому она больше подвержена воздействию посторонних ЭДС и токов.
Электропитание аппаратуры линейного тракта системы передачи ИКМ-120А. Система передачи информации ИКМ-120А предназначена для работы по кабелям МКС. Питание она получает от источников напряжения 60 В ± 10%.
Аппаратура линейного тракта размешена на стойке СОЛТ. Напряжение питания аппаратуры стойки осуществляется от унифицированных стабилизаторов напряжения СН.
Электропитание аппаратуры необслуживаемых регенерационных пунктов осуществляется по симметричным парам двух кабелей от обслуживаемых пунктов по секциям. Длина полусекции может достигать 100 км. При этом можно питать до 20 НРП с каждой стороны.
Цепь ДП организована по схеме «провод-провод».
Устройство дистанционного питания УДП обеспечивает на вы ходе напряжение до 980 В и стабилизированный постоянный ток 125 мА ±3%. Стабилизация тока осуществляется способом широтно-импульсной модуляции выходного напряжения усилителя мощности.
В устройстве дистанционного питания ИКМ-120А (рис. 10.2) входное напряжение от первичного источника питания через входной фильтр Z1 подается на преобразователь напряжения ПН, состоящий из усилителя мощности А1 и выпрямителя U1.


13 SHAPE \* MERGEFORMAT 14

15Промодулированные по длительности импульсы с выхода усилителя мощности поступают на выпрямитель U1, выпрямляются и сглаживаются фильтром Z2. Изменение выходного тока с датчика Д1 подается на схему сравнения СС. Сигнал рассогласования затем подается в устройство управления УУ. На другой вход УУ от задающего генератора Г поступает последовательность прямоугольных импульсов с частотой повторения 32 кГц, которые преобразуются в импульсы пилообразного напряжения. Эти импульсы подаются на один вход модулятора, на другой его вход подается сигнал рассогласования. В момент равенства суммируемых напряжений на выходе модулятора получаются широтно-модулируемые импульсы, ширина которых изменяется пропорционально изменению выходного тока. Далее эти импульсы подаются на усилитель мощности А1, изменение параметров которого компенсирует изменение выходного тока. В устройстве дистанционного питания УДП установлены приборы сигнализации обрыва цепи короткого замыкания, изменения тока ДП при появлении тока через среднюю точку более 3 мА. При появлении этих сигналов УДП отключается.
Электропитание аппаратуры К-60П. Аппаратура К-60П предназначена для работы работы на внутризоновых линиях связи по одно-кабельной системе с использованием кабелей ВКНП 2,1/9,4 и ВКПА 2,1/9,7. Питание аппаратуры осуществляется от источника постоянного напряжения, которое может изменяться от 22 до 30 В. Эта аппаратура допускает возможность применения подвесных кабельных линий и выделения тракта на НУП. Это создает необходимость питания аппаратуры ПУП одновременно с двух сторон без разделения цени ДП на полусекции При обрыве цепи ДП на каждом НУП есть устройства, замыкающие цепь ДП по обеим сторонам от места ее обрыва.
Число НУП может изменяться от одного до 19. Расстояние между питающими станциями не превышает 200 км. Цепь ДП организована по схеме «провод-провод». В качестве одного провода используется центральный провод коаксиальной пары, а в качестве другого (обратного) - трубка. Нагрузки НУП включаются последовательно.
Электропитание аппаратуры К-120. Аппаратура К-120 предназначена для работы на внутризоновых линиях связи по одно-кабельной системе с использованием кабелей ВКНП 2,1/9,4 и ВКПА 2,1/9,7. Питание аппаратуры осуществляется от источника постоянного напряжения, которое может изменяться от 22 до 30 В. Эта аппаратура допускает возможность применения подвесных кабельных линий и выделения тракта на НУП. Это создает необходимость питания аппаратуры ПУП одновременно с двух сторон без разделения цени ДП на полусекции (рис. 10.3). При обрыве цепи ДП на каждом НУП есть устройства, замыкающие цепь ДП по обеим сторонам от места ее обрыва.
Число НУП может изменяться от одного до 19. Расстояние между питающими станциями не превышает 200 км. Цепь ДП организована по схеме «провод-провод». В качестве одного провода используется центральный провод коаксиальной пары, а в качестве другого (обратного) - трубка. Нагрузки НУП включаются последовательно.
Дистанционное питание осуществляется стабилизированным постоянным током 75 мА ± (-3+7) %. Суммарное падение напряжения в цепи составляет 500 В. В нормальном режиме работы каждое устройство ДП подает в линию напряжение 250 В. При отключении одного устройства ДП осуществляется переключение НУП к исправному устройству.
Первоначальное включение нагрузок НУП происходит следующим образом. Ток ДП протекает через реле К1. Оно срабатывает, размыкая цепь резистора R1. Реле К2 отключает резистор R2. И так последовательно включаются все НУП. При обрыве цепи ДП, например между первым и вторым НУП, на первом НУП отключается обмотка реле 13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415 К2, а на втором – К1, и аппаратура первого НУП будет питаться от станции А, а второго и других НУП - от станции Б.
Устройство ДП представляет собой стабилизатор тока, стабилизирующий ток при изменении напряжения на нагрузке от 20 до 500 В. В состав УДП входят:
стабилизатор напряжения для питания местных цепей УДП;
задающий генератор;
усилитель мощности;
двухкаскадный регулятор напряжения смещения усилителя мощности;
выпрямитель;
фильтр;
узел коммутации выходных цепей;
цепи обратной связи и сигнализации;
узел управления и защиты по входу.
Стабилизация выходного тока осуществляется за счет изменения коэффициента усилителя. Сигнал о значении выходного тока ДП с выхода УДП подается на двухкаскадный регулятор, который изменяет выходное напряжение усилителя мощности. С выхода усилителя импульсы прямоугольной формы подаются на выпрямитель, фильтр и через элементы защиты - в линию.
Вся аппаратура дистанционного питания размещается в трех блоках, которые устанавливаются на стойках линейного оборудования.
Устройства приема дистанционного питания на НУП содержат стабилитроны VD1 и VD2, стабилизирующие напряжения на линейных усилителях и устройствах автоматической регулировки уровня, реле К1 и К2, резисторы R1 и R2, фильтр разделения тока ДП и информационных сигналов линейного тракта.
Напряжение на стойки аппаратуры К-120 подается через вводные зажимы на панель защиты и сигнализации и далее на узлы аппаратуры. Одна часть аппаратуры питается непосредственно напряжением 2230В, другая - через ограничители - напряжением 2226В, а третья - через электронные стабилизаторы напряжения. На этой панели размещены контрольные гнезда, предохранители и реле контроля вводов, а также приборы звуковой и оптической сигнализации.
Ограничитель-стабилизатор составлен из электронных стабилизаторов напряжения, устройств защиты электронных стабилизаторов (при коротких замыканиях выходов), устройств контроля и индикации отклонений выходного напряжения и устройств сигнализации о переходе в аварийный режим.
Стабилизатор напряжения выполнен по схеме компенсационного типа непрерывного действия и обеспечивает на выходе напряжение 19 В ±3% при токе 0,13 А. Так же выполнен ограничитель напряжения, в котором превышение входного напряжения свыше 26 В вызывает увеличение падения напряжения на регулирующих транзисторах.
При коротком замыкании на выходе регулирующие транзисторы переходят в режим ограничения тока и защищают стабилизатор и ограничитель от перегрузок. После устранения короткого замыкания устройство автоматически возвращается в исходное состояние. Блоки стабилизаторов и ограничителей на всех стойках К-120 одинаковы и размещены в нижней части стоек.
Электропитание аппаратуры линейного тракта системы передачи ИКМ-480. Система передачи информации ИКМ-480 предназначена для работы на внутризоновой сети по кабелям МКТ-4.
Аппаратура линейного тракта системы передачи размещается на стойке окончания линейного тракта (СОЛТ).
Оборудование электропитания стойки СОЛТ содержит блоки источников вторичного электропитания (СН60/12, СН60/5, СН24/12, СН24/5), устройства дистанционного питания цифрового тракта, служебной связи, участковой и магистральной телемеханики, устройства переполюсовки для определения поврежденного участка. Устройства ДП защищены плавкими предохранителями. Источники вторичного электропитания подключены к вводам через блок управления. Питание аппаратуры осуществляется от трех вводов, размещенных на стойках. От двух вводов подается питание на основное оборудование (от одного ввода первой системы передачи, а от другого - второй АСП). К этим вводам подключается также аппаратура контроля и служебной связи. От третьего ввода питание подается на цепи контроля и сигнализации. У каждого ввода есть помехоподавляющий фильтр и предохранитель.
На стойке предусмотрена возможность автоматического переключения нагрузок одного ввода на другой.
Дистанционное питание оборудования НРП системы передачи ИКМ-480 организовано по центральным проводам двух коаксиальных пар, стабилизированным постоянным током 0,2 А ±5%. Напряжение на нагрузке может изменяться от 40 до 1300 В. Расстояние между двумя смежными питающими пунктами составляет 200 км; длина усилительного участка 3 км.
Комплект УДП содержит шесть управляемых усилителей мощности КУ1-КУ6, два устройства управления УУ, блок выхода БВ, устройство сигнализации и защиты УСЗ и шунтирующие диоды VD1-VD6 (рис. 10.4). Стабилизация тока ДП осуществляется методом широтно-импульсной модуляции сигнала управления, поступающего на вход усилителя мощности КУ. Усилитель на входе и на выходе имеет LC-фильтры. После усилителя включен выпрямитель U1. Входной фильтр не допускает проникновения в токораспределительную сеть предприятия связи гармоник из цепей питания усилителя мощности.
В устройствах УДП, питаемых от напряжения 24В, усилитель выполнен по двухтактной схеме со средней точкой; питаемых от напряжения 60В - по полумостовой схеме. На выходе каждого КУ напряжение может регулироваться от 40 до 350В. Потребляемая КУ от сети мощность не превышает 90 Вт.
Устройство управления УУ представляет собой широтно-импульсный модулятор с двумя выводами. На выводах образуются модулированные импульсы, причем импульсы на одном выводе сдвинуты на 180° относительно импульсов на другом. Частота их следования близка к 18 кГц. В УУ осуществляется развязка цепей низкого и высокого напряжения первичного источника и ДП.
Блок выхода содержит контрольные приборы тока и напряжения ДП, ВЧ подавляющие фильтры, работающие в диапазоне 30 кГц 25 МГц, коммутационное поле для разрыва цепи ДП и ее заземления и датчики тока ДП, необходимые для работы цепей стабилизации и защиты. В устройстве сигнализации и защиты размещены узлы сравнения контролируемых величин с опорными, элементы индикации и исполнительные элементы.
13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415
Дистанционное питание устройств участковой и магистральной телемеханики и усилителей служебной связи осуществляется по симметричным парам кабеля МКТ-4 постоянным стабилизированным током по схеме «провод-провод». Стабилизация тока ДП выполняется методом широтно-импульсной модуляции. Структурная схема УДП аналогична приведенной на рис. 10.4. Токи в перечисленных устройствах составляют 40, 20 и 20 мА при максимальных напряжениях 430, 360 и 430 В соответственно.
Устройство переполюсовки (УПП) предназначено для определения места обрыва кабеля методом подачи в цепь ДП напряжения обратной по сравнению с напряжением ДП полярности. Устройство переполюсовки - это стабилизатор напряжения с усилителем мощности КУ, устройством управления УУ и делителем выходного напряжения, с которого снимается напряжение обратной связи для контроля. Стабилизация осуществляется методом широтно-импульсной модуляции. Устройство УПП выдает в линию напряжение 1±(450±30)В при изменении тока 7170 мА. Схема КУ аналогична схеме КУ УДП ВЧ тракта.
Электропитание аппаратуры линейного тракта системы передачи К-300. Система передачи К-300 предназначена для работы по кабелям МКТ-4. Работает от источника питания постоянного напряжения 24В. Электрооборудование электропитания состоит из стойки питания аппаратуры линейно-аппаратного цеха (СПЛ), стойки дистанционного питания (СДП) и блоков местного и дистанционного питания, установленных на стойке телемеханики (СТДП).
На стойке СПЛ выполняются распределение напряжения по стойкам аппаратуры линейного тракта двух систем передачи и его стабилизация. Это осуществляется с помощью четырех угольных регуляторов напряжения (РУН). Первый и второй РУН подают стабилизированное напряжение на стойки дистанционного питания и линейные усилители двух систем передачи. Регулятор РУН-1 обеспечивает питанием стойки линейных усилителей обеих систем передачи, рабочие комплекты устройств ДП первой системы и резервные комплекты ДП второй системы передачи. Регулятор РУН-2 питает рабочие комплекты ДП второй системы и резервные первой. Третий РУН обеспечивает питанием цепи служебной связи и телемеханики, четвертый - цепи сигнализации и термостаты. Возможно автоматическое переключение питания линейных усилителей с первого РУН на второй и переключение нагрузок с РУН-3 на РУН-4.
13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415
Дистанционное питание аппаратуры НУП осуществляется стабилизированным током от устройств ДП, установленных на стойке СДП. В каждом устройстве два комплекта: рабочий и резервный (рис. 10.5). Напряжение 24В преобразуется в переменное преобразователем U1. Затем оно подается на блок питания U2, где преобразуется в требуемое постоянное. Стабилизацию тока выполняет электронный стабилизатор U3, обеспечивая ток (35±1) мА и напряжение до 980В. Мощность, потребляемая одним устройством ДП, около 400 Вт. Это дает возможность питать до 20 НУП, установленных через 6км. При обрыве цепи ДП или увеличении тока до 38мА УДП автоматически отключается.
Стойка телемеханики дистанционного питания содержит устройство питания телемеханики (УПТМ), поиска повреждений (УПП) в цепях ДП ВЧ системы передачи и ДП телемеханики и служебной связи (ДПТМ СС). Устройство питания телемеханики имеет следующие напряжения постоянного тока: (41±1,2) В при токе нагрузки 3050мА - для питания тактовых импульсов; (100±3) В при токе 0,540мА - для питания датчиков понижения изоляции кабеля и реле образования шлейфов в НУП; (280±8,4) В при токе 65 мА - для ДП реле включения генераторов импульсов контроля состояния НУП; (21,2±0,64) В при токе 0,011А - для питания местных цепей.
От первичного источника постоянное напряжение поступает на УПТМ, преобразуется в переменное, которое выпрямляется и подается на стабилизаторы непрерывного действия с последовательным включением регулирующего транзистора.
Оборудование НУП получает питание постоянным током (26,5±0,8) мА при изменении напряжения от 30 до 420 В от устройства ДПТМ СС. Стабилизация тока осуществляется преобразователем, регулируемым по методу широтно-импульсной модуляции.
Устройство переполюсовки питания обеспечивает питанием аппаратуру телемеханики и датчиков в цепи ДП ВЧ трактов при определении места обрыва кабеля. В нем имеются преобразователь напряжения, выпрямитель и стабилизатор; на выходе - постоянное напряжение (340±10) В при токе нагрузки до 0,26 А.
В модернизированном варианте аппаратуры К-300 функции стойки питания линий и стойки дистанционного питания выполняет стойка дистанционного и местного питания (СДПМ). На этой стойке осуществляются распределение и стабилизация напряжения местного питания ВЧ и сервисного оборудования, а также дистанционное питание ВЧ оборудования линейного тракта. На этой стойке размещены четыре устройства ДП; три стабилизатора напряжения (21,2±3%) В на ток нагрузки 5А каждый для питания ВЧ оборудования сервисных систем (телемеханики и служебной связи); стойки СДПМ и два стабилизатора напряжения (21,2±3%) В на ток 1А каждый для питания ВЧ оборудования линейного тракта; стойки линейных усилителей и коммутации (СЛУК).
Устройство дистанционного питания ВЧ тракта системы выполнено по такой же структурной схеме, как и в УДП ИКМ-480.

Глава 11. ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ
ПРЕДПРИЯТИЙ РАДИОСВЯЗИ,
РАДИОВЕЩАНИЯ И ТЕЛЕВИДЕНИЯ

11.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ.
ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ ПЕРЕДАЮЩИХ РАДИОЦЕНТРОВ

Электропитание предприятий радиосвязи осуществляется электропитающими установками, основной и резервный состав которых устанавливается «Ведомственными нормами технологического проектирования» (ВНТП 33281).
К этим предприятиям относятся:
передающие и приемные радиоцентры и радиостанции;
радиобюро;
коммутационно-распределительные аппаратные радиовещания (КРА);
радиотелевизионные передающие станции (РПС);
станции радиорелейных линий прямой видимости (РРС, РРЛ),
станции тропосферных радиорелейных линий (ТРРС, ТРРЛ);
наземные станции спутниковой системы передачи (ЗСССП).
В зависимости от требований к надежности электроснабжения электроприемники предприятий радиосвязи разделяются на три категории потребителей энергии.
К первой категории потребителей электроэнергии относятся:
радиопередатчики и приемники радиоцентров и радиотелевизионных станций магистральной радиосвязи и радиовещания;
технологическое оборудование наземных станций спутниковой системы передачи;
технологическое оборудование внутризоновых многоствольных РРЛ прямой видимости и тропосферных РРЛ;
аппаратура систем связи с подвижными объектами;
устройства, обеспечивающие нормальное функционирование перечисленных объектов (отопления, освещения, охлаждения, кондиционирования, водоснабжения).
В особую группу первой категории выделяются следующие потребители электроэнергии:
приемопередающие устройства и аппаратура кабельной системы передачи, устанавливаемые на станциям магистральных РРЛ;
технологическое оборудование радиобюро и коммутационно-распределительной аппаратной;
светильники аварийного и эвакуационного электроосвещении в необслуживаемых дизельных электростанциях (АДЭС) на станциях РРЛ;
приемопередающие устройства станций с кабельной системой передачи.
В зависимости от категории устройств, на которые передаются программы, определяется категория электроприемников симплексных стволов телевидения и радиовещания ЗСССП.
Ко второй категории потребителей электроэнергии относятся передатчики и приемники;
внутризоновой радиосвязи, радиовещания областного и районного значения;
телевизионного вещания передающих и приемных радиоцентров (радиостанций);
радиотелевизионных передающих станций;
внутризоновых РРЛ прямой видимости.
К третьей категории относятся потребители электроэнергии мастерских, лабораторий и других помещений радиосвязи.
Предприятия радиосвязи получают электроэнергию от электрических сетей энергосистем и подключаются к ним через собственные понижающие трансформаторные подстанции 110-10/35-6 кВ и 35-10/0,4 кВ.
Предприятия радиосвязи могут иметь и собственные электростанции, постоянно действующие или резервные.
Предприятия радиосвязи особой группы первой категории должны обеспечиваться электроэнергией от трех независимых один от другого источников электроэнергии. Одним из них является собственная электростанция.
Резервирование источников электроснабжения осуществляется устройствами аварийного включения резерва (АВР), включаемыми на стороне 380/220 В. Для организации бесперебойного питания приемопередающих устройств и кабельных систем передачи РРЛ применяются кислотные аккумуляторные батареи, работающие в режиме непрерывного подзаряда. На станциях РРЛ с постоянным присутствием обслуживающего персонала устанавливаются двухгруппные аккумуляторные батареи, емкость которых достаточна для питания оборудования в течение 1 ч. На станциях РРЛ без постоянного обслуживающего персонала емкость аккумуляторной батареи должна быть достаточной для питания аппаратуры в течение 5 ч.
Потребители энергии первой категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых источников, чаще всего от внешнего электроснабжения. При отсутствии второго независимого источника электроснабжения на предприятиях радиосвязи устанавливается собственная электростанция с одним дизель-генератором.
Потребители второй категории получают электроэнергию от одного или двух источников внешнего электроснабжения. При этом они не имеют ни собственной электростанции, ни аккумуляторной батареи.
Все устройства радиосвязи являются сложными комплексами аппаратуры, построенной на различных электронных и электрических приборах. Для построения определенной системы радиосвязи несколько радиоустройств одного профессионального назначения объединяются в комплекс, который называется радиоцентром (РЦ). По характеру и величине потребляемой электроэнергии стационарные радиоцентры разделяют на передающие и приемные.
Комплекс радиоустройств, обеспечивающих радиопередачу информационных сигналов, называется передающим радиоцентром, а комплекс радиоустройств, обеспечивающих радиоприем информационных сигналов, называется приемным радиоцентром.

11.2. ЭЛЕКТРОПИТАНИЕ ПЕРЕДАЮЩИХ РАДИОЦЕНТРОВ

Стационарные передающие радиоцентры требуют высокого качества электрической энергии и потребляют большую мощность (до тысяч киловатт). Приемные радиоцентры потребляют значительно меньшую мощность, причем на питание собственно радиоприемной аппаратуры расходуется всего 1015% всей потребляемой радиоцентром мощности. Остальная часть расходуется на бытовые нужды, отопление, освещение и др.
Электроснабжение передающих и приемных радиоцентров осуществляется от государственных систем или крупных посторонних электростанций. Для обеспечения надежности электроснабжения энергия к радиоцентру подводится по двум подземным кабелям от двух независимых линий электропередачи напряжением 6 (10)кВ. Это исключает наводки ВЧ от антенн передатчиков на линии электропередач. Кроме того, опоры воздушных линий электропередач мешают размещению антенных сооружений радиоцентра.
Подведенное от сети к радиоцентру напряжение 6 (10)кВ на собственной подстанции понижается до 0,4кВ и подается на шины низкого напряжения распределительного щита РЩ. На этом щите установлены приборы управления, защиты, контроля и питания вспомогательных устройств (освещение, охлаждение, заряд аккумуляторов и др.).

13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415
Структурная схема передающего центра приведена на рис. 11.1. Высокое напряжение 6 (10) кВ может подаваться непосредственно на высоковольтный выпрямитель, находящийся в самом передатчике и обеспечивающий выработку и подачу напряжении па аноды ламп большой мощности.
Напряжение 0,4 кВ от распределительного щита подводится к системе вторичного питания передатчиков.
По способу распределения электрической энергии все системы вторичного электропитания разделяются на индивидуальные, групповые и централизованные. Большинство радиоустройств на радиоцентрах имеют индивидуальные системы вторичного электропитания.
Индивидуальная система вторичного электропитания может быть построена отдельно от радиоустройства и соединена с ним гибким шлангом. Так было построено электропитание старых передатчиков, где использовались выпрямительные блоки ВСР-5. ВСР-8, ВСР-15. Каждый блок обеспечивает все необходимые градации напряжения, необходимые для питания радиопередатчика.
В современных передатчиках блоки питания встроены в передатчик и каждый из них обеспечивает питание одного-двух блоков передатчика (рис. 11.2). Стабилизация осуществляется только в общем блоке входного переменного напряжения. Такая система питания более экономична.
В транзисторных передатчиках выходные (мощные) каскады строятся по блочно-модульному принципу, т.е. выходной каскад набирается из отдельных модулей, каждый из которых отдает мощность 100200 Вт. Электропитание в каждом отдельном блок-модуле индивидуальное, свое. Это дает возможность повысить надежность работы передатчика, расширить возможности унификации узлов и элементов, улучшить качественные показатели электропитания, создает удобства при эксплуатации.
Централизованное вторичное электропитание применяется на крупных передающих радиоцентрах, а также в сложных радиокомплексах, где много однотипной аппаратуры. В этой системе имеются групповой выпрямитель на несколько градаций напряжений и система распределительных шин, к которым непосредственно подключаются функциональные блоки радиоустройств. Стабилизация напряжения может осуществляться в групповом выпрямителе. Централизованная система по сравнению с системой индивидуального вторичного электропитания более экономична, имеет более высокие удельные показатели и более высокий КПД. Однако она менее надежна, так как неисправность группового выпрямителя обесточивает сразу всю аппаратуру. Кроме того, непосредственная электрическая связь по цепям питания требует развязки между цепями отдельных радиоустройств. Это осуществляется применением индивидуальных стабилизаторов. В этом случае распределительные шины могут быть меньшего сечения, так как изменения напряжения на них практически не отражаются на напряжениях питания радиоустройств. Распределительная сеть оказывается дешевле, но КПД системы - ниже из-за наличия стабилизаторов и увеличения потерь в распределительных сетях.
На передающих радиоцентрах основными потребителями электроэнергии являются радиопередатчики. А в передатчиках значительная часть энергии потребляется мощными выходными каскадами. Возбудители передатчиков требуют высокостабильного напряжения от отдельных блоков питания. Нестабильность питания напряжения питания возбудителей передатчиков не должна превышать ±1% и иметь малые пульсации Кп.доп < 0,03%.
Электропитание выходных мощных усилительных каскадов радиопередатчиков осуществляется по схеме индивидуального вторичного электропитания, которая обеспечивает индивидуальную регулировку питающих напряжений различных передатчиков и их каскадов, а также упрощает развязку по цепям питания между каскадами.


13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415Централизованная схема электропитания с групповым выпрямителем на несколько питающих напряжений с применением индивидуальных стабилизаторов для каждого устройства оказывается невозможной из-за больших мощностей, потребляемых усилительными каскадами.
Поэтому основным устройством вторичного электропитания ламповых передатчиков являются высоковольтный выпрямитель анодного питания напряжения для ламп выходного каскада, выпрямители напряжения смещения на управляющих сетках ламп, выпрямители анодных и экранных напряжений промежуточных каскадов и трансформаторы накала.
Структурная схема электропитания передающего радиоцентра, состоящего из двух передатчиков, приведена на рис. 11.3.
Анодное питание выходных каскадов передатчиков осуществляется переменным напряжением 6 (10)кВ непосредственно от трансформаторов подстанции. Выпрямитель находится в самом передатчике. Источники вторичного электропитания возбудителей и всех промежуточных каскадов передатчиков получают электроэнергию от шин стабильного напряжения 0,4 кВ, подключенных к выходным зажимам стабилизаторов переменного напряжения.
Схема УБС системы электропитания радиопередатчика приведена на рис. 11.4. Схема работает следующим образом. Постоянное напряжение 27В подается на шины УБС от выпрямителя В320 включением тумблера 319. При включении передатчика срабатывает контактор К456, подающий питание в цепи накала ламп и напряжения смещения на управляющие сетки ламп. Реле времени Р387 обеспечивает выдержку времени, необходимую для нагрева нитей накала ламп. После срабатывания реле Р387 и включения тумблера Авар.354 подается напряжение на анодно-экранные цепи задающего генератора и промежуточных каскадов, а также на контактор К457, включающий питание анодно-экранных цепей выходного каскада.
В случае перегрузки в анодно-экранных цепях выходного каскада срабатывает реле Р390 или Р436 и своими замыкающими контактами подает питание на катушки реле Р366 или Р435. Они срабатывают и разрывают цепь питания контактора К457, и результате чего анодно-экранные цепи отключаются.

13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415
11.3. ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ ПРИЕМНЫХ РАДИОСТАНЦИЙ
И РАДИОТРАНСЛЯЦИОННЫХ УЗЛОВ

Приемные радиоцентры снабжаются электроэнергией от двух независимых источников. Одним источником является внешняя сеть переменного тока, а другим может быть собственная автоматизированная дизель-электрическая станция.
Требования к надежности электропитания для аппаратуры приемных радиоцентров более высокие, чем для передающих.
Приемные радиоцентры, потребляющие небольшие мощности, получают питание переменным напряжением частотой 50 Гц, потребляющие большие мощности - переменным напряжением повышенной частоты для уменьшения массы и габаритов источников вторичного электропитания. Электропитание устройств приемных радиоцентров осуществляется всегда по схемам индивидуального вторичного электропитания.
Электропитание приемной аппаратуры осуществляется от цепи 0,23 кВ частоты 425 Гц. Вспомогательные цепи радиоприемных устройств, индикации и вычислительных средств получают питание от шины стабилизированного напряжения 0,4/0,23 кВ частотой 50 Гц. Вспомогательные цепи подключены к шине 0,4 кВ частотой 50 Гц собственной подстанции.
Радиотрансляционные сети (РТС) разделяются на городские и сельские. В составе городских РТС есть центральные усилительные станции (ЦУС) и опорные усилительные станции (ОУС), а также усилительные подстанции (УП), блок-подстанции (БП) и трансформаторные подстанции.
Центральные усилительные станции по электроснабжению относятся к потребителям первой категории и получают электроэнергию от двух независимых источников: либо от двух высоковольтных трансформаторных подстанций, либо от отдельных электростанций государственной сети. В тех случаях, когда время отключения внешнего источника питания не превышает 0,05% времени, отводимого для радиовещания, ЦУС или ОУС можно питать от одного внешнего источника. При этом на ЦУС должна быть собственная электростанция. Если электроэнергия на ЦУС или ОУС подается в 70% от времени планируемого радиовещания, то на центральных и опорных усилительных станциях оборудуется собственная электростанция с двумя дизельными агрегатами мощностью 430 кВт с автоматизированным управлением.
При электроснабжении ЦУС или ОУС от двух источников энергии нагрузки распределяются по двум вводам равномерно с автоматическим вводом резерва.



13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415
Радиовещательные сети разделяются на магистральные и распределительные. Это осуществляется на городских РТС. В магистральной части РТС информационные сигналы передаются напряжением 980В, в распределительной - 30В. На сельских РТС образуются радиотрансляционные узлы, которые получают программы вещания или по междугородным линиям связи, или с помощью радиоприема. В радиотрансляционную сеть сельского вещания подается напряжение 30В.
Схема электроснабжения городского узла РТС, имеющего один низковольтный ввод и собственную электростанцию, приведена на рис. 11.5.

11.4. ЭЛЕКТРОПИТАНИЕ РАДИОРЕЛЕЙНЫХ ЛИНИИ СВЯЗИ

Требования. Радиорелейная связь организуется на волнах дециметрового и сантиметрового диапазонов и, следовательно, может осуществляться только в пределах прямой видимости. Поэтому между оконечными станциями располагаются промежуточные станции на расстоянии 407 км одна от другой. Те промежуточные станции, на которых выделяются или вводятся каналы связи, называются узловыми.
Оконечные и узловые станции радиорелейной связи располагаются в городах и обеспечены электроснабжением от двух независимых источников электроэнергии. Промежуточные станции могут находиться в местах, где нет государственных сетей переменного тока. В этих случаях на радиорелейных станциях устанавливаются собственные автоматизированные электростанции, оборудованные двумя дизель-генераторами переменного трехфазного тока частотой 50Гц.
Важнейшие требования к электропитанию радиорелейной станции:
повышенная эксплуатационная надежность всех элементов электропитания;
способность устройств электропитания к длительной непрерывной работе без обслуживающего персонала;
полная автоматизация.
Структурная схема ЭПУ оконечной станции внутризоновой РРЛ на аппаратуре «Курс-8-ОУ» приведена на рис. 11.6. Оконечная станция (ОРС) располагается на территории радио телевизионной передающей станции (РПС).


13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415Поэтому внешнее электроснабжение осуществляема от распределительных устройств напряжением 0,4 кВ этой РПС. Вводы 1 и 2 подключаются к независимым секциям РУ. Ввод 1 является рабочим, ввод 2 - резервным.
Нормальный режим работы. От ввода 1 напряжение поступает через замкнутые контакты Н магнитного пускателя ПМ на щите ВЩ3, а затем на шины потребителей второй категории (осветительные щиты, вентиляция). К этим же шинам подключены через шкафы управления ШУ потребители первой и третьей категории. От шин потребителей первой категории питаются выпрямительно-аккумуляторная установка, составленная из двух выпрямителей ВУТ-31/60 (один рабочий, второй резервный), аккумуляторной батарее СН-73 из 11 основных элементов ОЭ и двух дополнительных элементов в каждой группе, устройства автоматической коммутации и защиты аккумуляторных батарей и нагрузки КЗБ-24/260 на ток нагрузки до 260 А.
Питание аппаратуры с одновременным подзарядим основных элементов осуществляется от выпрямителя ВУТ-31/60. Дополнительные элементы аккумуляторной батареи подзаряжаются от выпрямителя ВС-6/8, входящего в состав КЗБ. Оба выпрямителя работают в режиме стабилизации напряжения, поддерживая напряжение на каждом элементе аккумуляторной батареи 2,2 В ± 2%.
В случае отключения сети переменного тока и снижения напряжения на нагрузке до 22,8В устройство КЗБ безобрывно подключит к нагрузке дополнительные элементы ДЭ последовательно с основными ОЭ.
При восстановлении напряжения питающей сети рабочий выпрямитель ВУТ-31/60 включается в режиме стабилизации тока и обеспечивает питание аппаратуры и заряд всей батареи (ОЭ и ДЭ). По окончании заряда АБ устройство КЗБ отключит ДЭ от нагрузки и подключит их к выпрямителю содержания ВС-6/8. В случае глубокого разряда ДЭ можно вручную включить их на заряд. Аппаратура «Курс-8-ОУ» подключается к выходу выпрямительно-аккумуляторной установки через шкаф распределения постоянного тока РПТ, имеющий устройство защиты.
С шин потребителей первой категории питаются также устройства аварийного освещения, вентиляции, контрольно-измерительные приборы (КИП), пульт служебной связи и др.
При малом потреблении напряжения постоянного тока номинала 24В вместо рассмотренной установки лучше применять устройство ЭПУ-24/12-2.Это устройство содержит стабилизирующее выпрямительное устройство, блоки автоматики и коммутации и аккумуляторную батарею. Выпрямитель выполнен по однофазной мостовой схеме на тиристорах с LC-фильтром на выходе. Он может работать как в режиме стабилизации напряжения (с точностью 1 ± 2%), так и в режиме ограничения тока при заряде АБ.
При нормальном режиме электроснабжения РРС аппаратура получает питание от выпрямителя (до 300 Вт). Одновременно подзаряжается аккумуляторная батарея до 2,2В на элемент. При этом нелинейный элемент включен между АБ и нагрузкой.
При отключении внешней сети переменного тока блок автоматики закорачивает нелинейный элемент, подключая аккумуляторную батарею АБ к нагрузке. При снижении напряжения на АБ до 1,8В на элемент нагрузка отключается от АБ. В целом такая схема проста, но менее экономична.
Электропитание аппаратуры «Электроника-связь» осуществляется от ЭПУ-24 ± 10%. Выпрямитель и линейный стабилизатор в этой ЭПУ выполнены на ИС серии К124ЕН, транзисторный инвертор работает на частоте 100 кГц.

11.5. ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ ТЕЛЕВИЗИОННЫХ ЦЕНТРОВ

Радиотелевизионные передающие станции располагаются в городах и обеспечены надежным внешним электроснабжением от двух независимых источников электроэнергии. 13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415Поэтому в составе ЭПУ РПС нет необходимости иметь свою собственную АДЭС и выпрямительно-аккумуляторные установки.
Электроэнергии на ЭПУ РТС поступает от собственной подстанции 0,4 кВ, оборудованной двумя понижающими трансформаторами, по двум вводам на щитовую РПС.
Электропитание аппаратуры, относящейся к потребителям первой категории, осуществляется от двух лучей, подключенных к различным секциям шин через устройство аварийного включении резерва АВР, выполненное на реверсивном магнитном пускателе ПМ1. Стабилизация напряжения питания осуществляется трехфазными электромагнитными стабилизаторами напряжения СТС. Усиление мощности передатчика «Ильмень» осуществляется от высоковольтного выпрямителя по схеме Ларионова с LС-фильтром на выходе.













Оглавление.

Глава 1.ТРАНСФОРМАТОРЫ.. ..2
1.1. АВТОТРАНСФОРМАТОРЫ 3
1.2. ТРЕХФАЗНЫЕ СИЛОВЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ ..4
Глава 2. ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ПОСТОЯННОГО ТОКА ..5
2.1. СВИНЦОВЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ ..5
2.2. ЩЕЛОЧНЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ 8
Глава 3.ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ .....9
3.1. ВЫПРЯМЛЕНИЕ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА .9
3.2. ВЕНТИЛИ 9
3.3. ВЫПРЯМЛЕНИЕ ОДНОФАЗНОГО ПЕРЕМЕННОГО ТОКА 10
3.4. ВЫПРЯМЛЕНИЕ ТРЕХФАЗНОГО ПЕРЕМЕННОГО ТОКА .14
3.5. РАБОТА ВЫПРЯМИТЕЛЯ НА РАЗЛИЧНЫЕ ВИДЫ НАГРУЗОК... 17
3.6. ВЫПРЯМИТЕЛИ НА ТИРИСТОРАХ 18
Глава 4. ПУЛЬСАЦИИ ВЫПРЯМЛЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ .21
4.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ И ПРИЧИНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ПУЛЬСАЦИИ.21
4.2. СГЛАЖИВАЮ'ЦИЕ ФИЛЬТРЫ.. 22
4.3. СГЛАЖИВАЮЩИЕ Г-ОБРАЗНЫЕ LC-ФИЛЬТРЫ.. 26
Глава 5. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА...29
5.1 НАЗНАЧЕНИЕ.29
5.2.ТРАНЗИСТОРНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ С САМОВОЗБУЖДЕНИЕМ(АВТОГЕНЕРАТОРЫ..29
5.3. ОДНОТАКТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ С САМОВОЗБУЖДЕНИЕМ...30
5.4. ДВУХТАКТНЫЙ ПРЕЛБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ С САМОВОЗБУЖДЕНИЕМ. ...31
5.5. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ НА ТИРИСТОРАХ. 32
.Глава 6. СТАБИЛИЗАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ И ТОКА..35
6.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ. ..35
6.2. ПАРАМЕТРИЧЕСКИЕ СТАБИЛИЗАТОРЫ... .36
6.3. ФЕРРОРЕЗОНЛНСНЫИ СТАБИЛИЗАТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ. ..37
6.4. СТАБИЛИЗАТОРЫ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ..39
6.5. КОМПЕНСАЦИОННЫЕ СТАБИЛИЗАТОРЫ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ С НЕПРЕРЫВНЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ..42
6.6. КОМПЕНСАЦИОННЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ.45
6.7. КОМПЕНСАЦИОННЫЕ СТАБИЛИЗАТОРЫНА МИКРОСХЕМАХ.. ..46
6.8. ИМПУЛЬСНЫЕ СТАБИЛИЗАТОРЫ .47
6.9.СТАБИЛИЗАТОРЫ С ДВУХПОЗИЦИОННЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ......48
6.10. ИМПУЛЬСНЫЕ СТАБИЛИЗАТОРЫ С ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ..50
6.11. СТАБИЛИЗИРУЮЩИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ ..51
Глава 7.ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА ПРЕДПРИЯТИЙ СВЯЗИ.. 52
7.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ. КЛАССИФИКАЦИЯ ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ. ..52
7.2. ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА ВУК.. ..53
7.3. ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА СИЛОВОЙ ЧАСТИ ВУК ...55
7.4. СХЕМА ЗАЩИТЫ, АВТОМАТИКИ И СИГНАЛИЗАЦИИ. 57
7.5. ВЫПРЯМИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ВУТ... ....58
7.6. ВЫПРЯМИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ВУЛС.59
7.7. ИСТОЧНИКИ ВТОРИЧНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ С БЕСТРАНСФОРМАТОРНЫМ ВХОДОМ. .60
7.8. Выпрямители с бестрансформаторным входом ВБВ 60/25-2к, ВБВ48/30-2к, ВБВ 24/50-2к. ...62
7.9 ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА ВБ-60. ...68.
Глава 8. ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕИ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ...... 70
8.1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО УСТРОЙСТВУ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК И ТОКОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ. ..70
8.2. ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СВЯЗИ... 71
8.3. ТРАНСФОРМАТОРНЫЕ ПОДСТАНЦИИ. ....72
8.4. СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ ПРЕДПРИЯТИЙ СВЯЗИ. ...75
8.5. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ ЭЛЕКТРОПИТАЮЩИЕ УСТАНОВКИ БУФЕРНОЙ СИСТЕМЫ НАПРЯЖЕНИЕМ 24 Ви 60 В. ..77
8.6. ЭЛЕКТРОПИТАЮЩАЯ УСТАНОВКА БУФЕРНОЙ СИСТЕМЫ С ОДНОЙ ОПОРНОЙ БАТАРЕЕЙ. ...78.
8.7. ДВУХЛУЧЕВАЯ БЕЗАККУМУЛЯТОРНАЯ СИСТЕМА ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ. ..80
8.8. УСТАНОВКА БЕСПЕРЕБОЙНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ ПОСТОЯННОГО И ПЕРЕМЕННОЮ ТОКА. 82
Глава 9. ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ ПРЕДПРИЯТИЙ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ТЕЛЕФОННОЙ СВЯЗИ. ...83
9.1. ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ ГОРОДСКИХ АТС ДЕКАДНО-ШАГОВОИ И КООРДИНАТНОЙ СИСТЕМ. .83
9.2. ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ ГОРОДСКИХ АТС ЭЛЕКТРОННОЙ И .КВАЗИЭЛЕКТРОННОЙ СИСТЕМ. ..84
9.3. ЭЛЕКТРОУСТАНОВКА ДЛЯ ПИТАНИЯ ГОРОДСКИХ, ЦЕНТРАЛЬНЫХ, СЕЛЬСКИХ И УЧРЕЖДЕНЧЕСКИХ АТС ЕМКОСТЬЮ 600... 3000 НОМЕРОВ НА МАКСИМАЛЬНЫЙ ТОК 150 А И НАПРЯЖЕНИЕ 58...66 В. .85
13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415Глава 10. ЭЛЕКТРОПИТАНИЕ МЕЖДУГОРОДНЫХ ТЕЛЕФОННЫХ СТАНЦИЙ, МАГИСТРАЛЬНЫХ СЕТЕВЫХ УЗЛОВ И МАГИСТРАЛЬНЫХ СЕТЕВЫХ СТАНЦИЙ 87
10.1. СОСТАВ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК ПРЕДПРИЯТИЙ МЕЖДУГОРОДНОЙ СВЯЗИ. ТРЕБОВАНИЯ К ЭПУ. СТРУКТУРНЫЕ СХЕМЫ УСТАНОВОК. ..87
10.2. ОРГАНИЗАЦИЯ ДИСТАНЦИОННОГО ПИТАНИЯ АППАРАТУРЫ НУП, НРП НА МАГИСТРАЛЯХ СВЯЗИ. .88
62.Глава 11. ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ ПРЕДПРИЯТИЙ РАДИОСВЯЗИ, РАДИОВЕЩАНИЯ И ТЕЛЕВИДЕНИЯ. ..96
11.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ. ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ ПЕРЕДАЮЩИХ РАДИОЦЕНТРОВ. ..96
11.2. ЭЛЕКТРОПИТАНИЕ ПЕРЕДАЮЩИХ РАДИОЦЕНТРОВ. ....98
11.3. ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ ПРИЕМНЫХ РАДИОСТАНЦИЙ И РАДИОТРАНСЛЯЦИОННЫХ УЗЛОВ. .....103
11.4. ЭЛЕКТРОПИТАНИЕ РАДИОРЕЛЕЙНЫХ ЛИНИИ СВЯЗИ..104
11.5. ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ ТЕЛЕВИЗИОННЫХ ЦЕНТРОВ..106

13PAGE 15


13PAGE 1411215



Рис. 1.1. Принцип устройства однофазного трансформатора

Рис. 1.2. Схемы включения автотрансформатора:
а понижающего, б повышающего

Рис. 2.1. Схема включения аккумуляторной батареи при буферном режиме работы


Рис. 3.1. Структурная схема выпрямителя

Рис. 3.2. Однофазная однополупериодная схема выпрямления (а) и графики напряжений и токов в ней (б)

Рис.3.3. Двухполупериодная схема выпрямления (а) и графики напряжений и токов в ней (6)


Рис. 3.4. Графики среднего и действующего значений напряжения и тока в двухполупериодной схеме выпрямления

Рис3.5.Однофазная мостовая схема выпрямления

Рис.3.6.Трехфазная ооднополупериодная схема выпрямления


Рис. 3.7. Трехфазная мостовая схема выпрямления (а) и графики напряжения и токов в ней (б)

Рис. 3.8. Однополупериодная схема выпрямления с емкостной нагрузкой (а) и графики напряжений и токов в ней (б)

Рис. 3.9 Схема однофазного однополупериодного выпрямителя на тиристорах

Рис. 3.10. Схема однофазного двухполупериодного выпрямителя на тиристорах (а) и графики напряжений и токов в ней (б)


Рис. 3.11. Мостовая однофазная схема выпрямителя на тиристорах

Рис. 3.12. Трехфазная мостовая схема выпрямителя на тиристорах

Рис 5.2 Схема однотактного преобразователя напряжения с самовозбуждением


Рис. 5.1. Функциональная схема преобразователя напряжения с самовозбуждением

Рис. 5.3. Схема двухтактного преобразователя напряжения

Рис. 5.4. Схема преобразователя напряжения на тиристорах

Рис. 5.5. Мостовая схема двухтактного тиристорного преобразователя


Рис. 4.6. Схемы транзисторных сглаживающих фильтров

Рис 4.5. Схемы резонансного фильтра-пробки (а) и фильтра-режектора (б)

Рис. 4.4. Схема двухзвенного фильтра LC (RC)

Рис. 4.3. График изменения напряжения на конденсаторе емкостного фильтра

Рис.4.2. Схемы фильтров:
а - емкостного;
б - индуктивного;
в – индуктивно-емкостного,
г – резистивно-емкостного;
д - эквивалентная схема резистивно-емкостного фильтра

Рис. 6.2. Схема параметрического стабилизатора переменного напряжения с насыщенным реактором

Рис. 6.1. Вольт-амперная характеристика реактора переменного тока (дросселя)

Рис. 6.3. Схема феррорезонансного стабилизатора переменного напряжения

Рис.6.4.Вольт-амперные характеристики дросселя и конденсатора в феррорезонансном стабилизаторе

Рис. 6.5. Схема феррорезонансного стабилизатора переменного напряжения с улучшенными показателями

Рис. 6.6. Вольтамперные характеристики стабилитрона (а) и стабистора (б)

Рис. 6.7. Схема стабилизатора на стабилитроне

Рис. 6.8. Схемы однокаскадного (а) и двухкаскадного (б) параметрических стабилизаторов с термокомпенсацией

Рис.6.9.Выходные характеристики полевого транзистора


Рис. 6.10. Схема параметрического стабилизатора тока на полевом транзисторе

Рис. 6.12. Схема параметрического стабилизатора напряжения со стабилизатором тока

Рис.6.11.Схема регулируемого параметрического стабилизатора тока на полевом транзисторе

Рис. 5.13. Структурные схемы стабилизатора компенсационного типа с последовательно (а) и параллельно (б) включенным регулирующим элементом


Рис 6.14. Принципиальная схема компенсационного стабилизатора с последовательным включением регулирующего элемента и нагрузки Rн



Рис. 6.15. Принципиальная схема стабилизатора напряжения с параллельно включенным регулирующий транзистором


Рис. 6.16. Структурная схема компенсационного стабилиза-тора постоянного тока с последовательным включением регулирующего элемента

Рис. 6.17. Принципиальная схема компенсационного стабилизатора тока с последовательным включением РЭ

Рис. 6.18 Функциональная схема компенсационного стабилизатора переменного напряжения с реактором насыщения



Рис. 6.19 Структурная схема импульсного стабилизатора напряжения

Рис. 6.20. Схема импульсного релейного стабилизатора напряжения

Рис. 6.21. Структурные схемы импульсных стабилизаторов постоянного напряжения с ШИМ первого (а) и второго (б) рода:
ГИ - генератор импульсов; РЭ - регулирующий элемент, УПТ - усилитель постоянного тока; ИОН – источник опорного напряжения; СФ - сглаживающий фильтр; ГЛН - генератор линейно изменяющегося напряжения; СС - схема сравнения


Рис. 6.22. График формирования импульсов управления при широтно-импульсной модуляции второго рода


Рис. 7.1. Структурная схема ВУК

Рис. 7.2. Принципиальная схема силовой части ВУК

Рис. 7.3. Структурная схема ВУТ

Рис. 7.4. Схема подключения тиристорной приставки к сглаживающему фильтру ВУЛС-3

Рис.7.10 Схема выпрямительного блока ВБ


Рис.8.2.Схема автомати-ческого включения резерва

Рис.8.1.Структурная схема понижающей подстанции

Рис. 7.6. Функциональная схема источника вторичного питания с бестрансформаторным входом на основе полумостового преобразователя

Рис.7.5. Структурные схемы сетевых источников питания с бестрансформаторным входом



Рисунок 7.8

Рис. 8.3. Структурная схема буферной системы литания с коммутацией групп дополнительных элементов



Рис. 8.4 Структурная схема автоматизированной ЭПУ-60В

Рис. 8.5.Структурная схема буферной системы с одной опорной батареей

Рис. 8.6. Структурная схема однобатарейной системы вторичного электропитания для предприятий связи малой мощности: ППН – полупроводни-ковый преобразователь напряже-ния


Рис. 8.7 Структурная схема двухлучевой безаккумуляторной системы питания


Рис. 8.8 Структурные схемы электропитания с отделенной от нагрузки резервной аккумуляторной батареей

Рис. 8.9. Структурная схема УБП-ВА

Рис. 8.10. Структурная схема УБП с противо-элементами:
УКН - устройство контроля напряжения

Рис. 6.23. Структурные схемы стабилизирующих преобразователей напряжения










Рис. 9.1. Структурная схема ЭПУ городских, центральных сельских и учрежденческих АТС емкостью до 3000 номеров

Рис. 9.2. Структурная схема ЭПУ для АТС емкостью до 10 000 номеров







Рис. 10.1. Структурная схема электроустановки обслуживаемого усилительного пункта

Рис. 10.2 Структурная схема УДП системы передачи данных аппаратуры ИКМ-120

Рис. 10.3. Структурная схема цепи ДП аппаратуры К-120


Рис. 10.4. Структурная схема УДП системы передачи ИКМ-480

Рис. 10.5. Структурная схема комплекта УДП системы передачи К-300

Рис. 11.1. Структурная схема передающего радиоцентра


Рис. 11.2. Структурная схема вторичного электропитания с разделением функций блоков питания:
Ст - стабилизатор; БП - блок питания; ФВ - функциональный блок


Рис. 11.3. Структурная схема системы электропитания передающего радиоцентра

Рис. 11 4. Схема УБС системы электропитания радиопередатчика

Рис. 11.5. Схема электроснабжения городского радиотрансляционного узла с одним низковольтным вводом и собственной электростанцией


Рис. 11.6. Структурная схема ЭПУ оконечной станции внутризоновой РРЛ:
ДГА – дизельно-генераторный агрегат; ФП - помехоподавляющий фильтр;
РПТ - распределители постоянного тока




Root EntryEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation Native

Приложенные файлы