|
|
ЭЛЕКТРИФИКАЦИЯ
УДК 631.371
Источникипитанияэлектротехнологическихустановок
А.Х. Шогенов, доктор технических наук
Кабардино-Балкарский ГУ, г. Нальчик
Одна из особенностей источников питания (ИП) элек-тротехнологических установок (ЭТУ), использующих электрические поля для ионизации воздуха, разделения семян и другого, состоит в том, что их мощность составляет сотни ватт, выходное напряжение — десятки киловольт, а токи — доли и единицы миллиампер [1, 2].
|
|
Для ИП с такими параметрами пригодны выпрямители с умножением напряжения питания на основе ламповых диодов (кенотронов), отличающиеся громоздкостью, высокой стоимостью и малой надежностью [3]. Современная элементная база электронных устройств, позволяет выполнять ИП, включающие (рис. 1) первичные источники питания: аккумуляторные батареи (АБ), выпрямители сетевые (ВС) с накопительными конденсаторами-фильтрами (КН) и инверторы высокой частоты (ИВЧ) с самовозбуждением или автогенераторы и выпрямители-умножители
ВУН
напряжений (ВУН) на высоковольтных полупроводниковых диодных сборках и конденсаторах.
Первичными источниками питания служат АБ напряжением 6... 24 В или ВС
Рис. 1. Структурная схема ИСЭП
напряжением 30О...55О В (предпочтительно - однофазные или трехфазные мостовые, выпускаемые промышленностью в виде готовых модулей) с высокочастотными КН. В схеме на основе автогенератора (рис. 2) при подключении ее к источнику питания с напряжением Un по коллекторным цепям транзисторов VT1 и VT2, работающих в ключевом режиме, и первичным полуобмоткам трансформатора W1 и W2 протекают токи коллекторов iK1 и iK2, которые на всех обмотках наводят ЭДС самоиндукции [4, 5].
При этом часть обмоток включается в базовые цепи транзисторов так, что они вызывают открывающие их токи i61, i62 и соответствующие коллекторные. Первоначальные последние неодинаковы из-за неидентичности (разброса) параметров и характеристик транзисторов. Если iKl > iK2, то iб1 > i62> VT1 открывается, a VT2 закрывается. Этот процесс протекает лавинообразно до тех пор, пока не наступит насыщение сердечника трансформатора. При этом резко увеличивается iK1 до тока насыщения транзистора, но уменьшается падение напряжения на полуобмотке трансформатора, поскольку ее индуктивность, а значит и индуктивное сопротивление, резко уменьшаются. Это вызывает изменение полярности ЭДС самоиндукции трансформатора, вследствие чего транзистор VT1 закрывается, VT2 открывается. На этом заканчивается формирование первого полупериода выходного напряжения автогенератора и2. Второй полупериод формируется так же, как и первый, но открывается
 |
VD4 |
транзистор VT2 и закрывается VT1. В результате имеет
форму меандра. Автогенератор выполняют
также и без насыщающихся трансформаторов, но с использованием дополнительных переключающих.
В полумостовой схеме (рис. 26) в первых двух плечах стоят конденсаторы, во вторых — транзисторы; в мостовой схеме (рис. 2в), первичные полуобмотки трансформатора включены последовательно с транзисторами VT1-VT2 и VT3-VT4. Поэтому в отличие от классической схемы мостового инвертора здесь в один полупериод и2 открыты VT1, VT2, другой - VT3, VT4.
Для получения крутых фронтов и2, сердечники трансформаторов выбирают из стали с прямоугольной петлей гистерезиса, когда такого требования нет — из обычных электротехнической стали, пермаллоя и др. •Кроме этого, для уменьшения массы и габаритных размеров автогенераторов используют высокую частоту изменения и2 — до 20 кГц и более. При этом сердечники трансформаторов изготавливают из феррита различной формы и конфигурации.
Для получения высоких выходных напряжений и2 выходной высокочастотный трансформатор с облегченной изоляцией, как показано на рис. 2а, каскадируют, то есть применяют дополнительный трансформатор, например, с обмотками W3 и W4. Однако при этом увеличивается его установленная мощность, возрастает общая индуктивность цепи, особенно при использовании высоких частот и др. Поэтому такое каскадирование целесообразно ограничить двумя звеньями.
Габаритные размеры и масса автогенераторов на транзисторах существенно меньше, чем на кенотронах, то есть ИП на рис. 2 можно использовать в стационарных, мобильных и переносимых вручную установках.
Выпрямители-умножители напряжения (ВУН), устанавливаемые на выходах ИВЧ, собираются по схемам удвоителей, утроителей и т.д. (рис. 3).
При утроении напряжения (рис. За) в первый полупериод положительный импульс напряжения и2, снимаемый с верхнего входного зажима (клеммы) схемы, через диод VD1 заряжает конденсатор С1 до амплитудного значения и2ю. Во второй полупериод U2m складывается с напряжением на С1 и через диод VD2 заряжает С2 до 2U2m. На третьем полупериоде U2m складывается с напряжением на конденсаторе С2 и через диод VD3 заряжает конденсатор СЗ до напряжения 3U2m, то есть каждый последующий заряжается до кратного его номеру входного амплитудного напряжения.
В удвоителях (рис. 36, ключ К разомкнут), учетверителях (рис. 36, ключ К замкнут) и так далее напряжения конденсатор С1 заряжается до амплитудного U2m, все остальные - до 2U2m,
Емкость конденсаторов в схемах: рис. За -
С = IB/f2∆U, рис. 36 C=(n2+n)Iн/2f∆U
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
