81088

Электронные выпрямители, преобразователи, защита электронных устройств и основные характеристики

Реферат

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Инвертор который формирует частоту напряжения электродвигателя. Преобразователи частоты различаются по режиму коммутации используемому для регулирования напряжения питания электродвигателя.

Русский

2015-02-19

468.06 KB

20 чел.

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГАОУ ВПО «Северо – Восточный федеральный университет им.М.К.Аммосова»

Технологический  институт

Колледж технологий

Кафедра эксплуатации и обслуживания информационных систем

     

 

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине «Электроника и схемотехника»

РЕФЕРАТ

на тему «Электронные выпрямители, преобразователи, защита электронных устройств и основные характеристики»

Исполнитель студент

3 курса группы ИБ-12    ___________  Барабанов Николай Миронович

Проверила:

Анастасия Михайловна Аммосова

Оценка:____________                                _______________________

                                                                      (подпись преподавателя)

                                                                     

                                                                

Якутск 2014г.

Содержание

Введение3

1.Электронные выпрямители3

1.1.Общие сведения3

2.Электронные преобразователи7

2.1.Общие сведения7

3.Защита электронных устройств и основные характеристики9

3.1.Основные понятия9

Заключение13

Список литературы14

Введение

В состав преобразователей частоты входят четыре основных элемента:

Рис. 1. Блок-схема преобразователя частоты

1.Выпрямитель формирует пульсирующее напряжение постоянного тока при его подключении к одно/трехфазной питающей электросети переменного тока. Выпрямители бывают двух основных типов - управляемые и неуправляемые.

2.Промежуточная цепь одного из трех типов:

a) преобразующая напряжение выпрямителя в постоянный ток.

b) стабилизирующая или сглаживающая пульсирующее напряжение постоянного тока и подающая его на инвертор.

c) преобразующая неизменное напряжение постоянного тока выпрямителя в изменяющееся напряжение переменного тока.

3.Инвертор, который формирует частоту напряжения электродвигателя. Некоторые инверторы могут также конвертировать неизменное напряжение постоянного тока в изменяющееся напряжение переменного тока.

4. Электронная схема управления, которая посылает сигналы в выпрямитель, промежуточную цепь и инвертор и получает сигналы от данных элементов. Построение управляемых элементов зависит от конструкции конкретного преобразователя частоты.

Общим для всех преобразователей частоты является то, что все цепи управления управляют полупроводниковыми элементами инвертера. Преобразователи частоты различаются по режиму коммутации, используемому для регулирования напряжения питания электродвигателя.

  1.  Электронные выпрямители
  2.  Общие сведения

Преобразователи, стабилизаторы напряжения и ряд других элементов не являются обязательными для всех источников питания. В зависимости от требований, предъявляемых к источникам питанию, эти узлы могут присутствовать в схеме, а могут и отсутствовать. Однако процесс выпрямления переменного напряжения будет присутствовать всегда, а значит будут присутствовать и связанные с ним проблемы сглаживания пульсаций напряжения. Эти две операции неразрывно связаны друг с другом и в конечном итоге определяют требования, предъявляемые к силовому трансформатору, а поэтому они являются основополагающими для всего дальнейшего процесса проектирования блока питания. Так как в блоке питания требуется выпрямлять синусоидальное напряжение, создаваемое на вторичных обмотках силового трансформатора, необходимо стремиться к максимальной эффективности использования трансформатора, поэтому следует рассматривать вариант только двухполупериодного выпрямления. Однополупериодное выпрямление не только менее эффективно (так как при этом используется только одна полуволна из полного периода синусоидального сигнала), но также возникает постоянная составляющая тока, протекающего в трансформаторе, а даже небольшие величины постоянного тока, протекающего в обмотках трансформатора, могут привести к намагничиванию и даже к насыщению его сердечника. При насыщении материала сердечника возникают дополнительные потери и поток рассеяния, который может индуцировать токи фоновых помех в ближайших к трансформатору цепях схемы. Более того, при насыщении сердечника, на элементах трансформатора может выделяться повышенная тепловая энергия, вплоть до разрушения его конструкции.

Выбор ламповых или полупроводниковых выпрямительных диодов

Существует две основные разновидности схем двухполупериодного выпрямления: выпрямитель, использующий отвод от средней точки обмотки трансформатора, и мостовая схема выпрямления (рис. 6.2).

Мостовая схема (часто называемая схемой Греца) выпрямления представляет стандартную современную топологию, так как она позволяет экономить на обмотке трансформатора (требуется вдвое меньше витков вторичной обмотки). Схема выпрямления, в которой используется обмотка трансформатора с отводом от среднего витка, считается традиционной в схемах ламповых выпрямителей, так как она позволяет экономить на количестве выпрямляющих элементов (которые всегда стоили недешево).

При рассмотрении схемы высоковольтного источника питания, для которого напряжение постоянного тока VDC не превышает 1 кВ, необходимо сделать выбор между использованием кремниевого полупроводникового диода или вакуумного термоэлектронного диода (кенотрона), например, такого, как GZ34. Ламповый выпрямительный диод не отличается высокой эффективностью работы. Дело заключается не только в том, что для него требуется источник питания подогревателей, но и в том, что на ламповых выпрямителях падение высоковольтного напряжения составляет десятки вольт, кроме этого возрастает выходное сопротивление источника питания. Они очень чувствительны в отношении пульсирующей составляющей постоянного тока (которая будет рассмотрена ниже), и, следовательно, с ними требуется применять сглаживающие конденсаторы с максимальной емкостью, которые будут подключаться параллельно их выводам. Более того, полное сопротивление, подключаемое последовательно в цепи каждого анода, должно превосходить минимальное значение, которое определяется следующим выражением:

Рис. 6.2 Схемы двухполупериодного выпрямления

в которой Rs — сопротивление вторичной обмотки трансформатора; Rp — сопротивление первичной обмотки трансформатора; п — коэффициент трансформации, или отношение количества витков вторичной обмотки к количеству витков в первичной.

Хотя приводимые ниже в табл. 6.1 данные позволяют производить быстрое сравнение характеристик наиболее распространенных двойных выпрямительных ламповых диодов (двухполупериодных кенотронов), за получением более подробной информации необходимо будет обратиться к паспортным данным, представляемых производителями ламп.

Таблица 6.1

Тип лампы

 

Rseries, Ом (Vout = 300 В)

C(max)мкФ

Iheater, мА

EZ90/6X4

70

520

16

0,6

EZ80/6V4

90

215

50

0,6

EZ81/6CA4

150

190

50

1

GZ34/5AR4

250

75

60

1,9

GZ37

250

75

60*

2,8

Примечание. Компания Маллэрд (Mullard) не указала значение C(max) для лампового диода GZ37, но в силу того, что как для GZ34, так и для GZ37 амплитудные значения токов одинаковы, ia(pk) = 750 мА, то можно будет принять, что для диода GZ37величина C(max) = 60 мкФ.

Ламповые диоды GZ34, входящие в серию NOS и выпускаемые компанией Маллэрд (Mullard), представляют в настоящее время почти музейную редкость и поэтому очень дорогие, хотя некоторые из современных дамповых диодов GZ34, как сообщалось в печати, имеют очень неустойчивые параметры при высоких напряжениях, поэтому достаточно популярной заменой для данного лампового диода является весьма «прожорливая» в отношении потребляемых токов лампа NOS GZ37. Ламповые диоды с косвенным подогревом EZ80 и EZ81 дешевле и значительно доступнее, они являются идеальными для применения в схемах предусилителей или небольших монофонических усилителей мощности. Для не очень популярного лампового диода EZ90 приводимые паспортные характеристики не являются такими подробными, как это сделано для диода EZ80, но вполне возможно предположить, что он окажется даже дешевле.

Выпрямительные диоды с косвенным подогревом разработаны для питания от стандартного блока питания подогревателей катодов, который имеет напряжение 6,3 В и предназначен для приемо-усилительных ламп, однако, их особенностью является то, что напряжение между подогревателем и катодом Vgh может достигать значения примерно 300 В. Это предъявляет повышенные требования к качеству изоляции между катодом и подогревателем, при этом шумовые токи с катода выпрямительного диода поступают в общий заземленный источник питания подогревателей. Если условие низкого уровня шумов является определяющим, то можно как бы переложить возникающие сложности со столь чувствительной изоляцией катод-подогреватель на более выносливый силовой трансформатор, путем использования отдельной обмотки, предназначенной для цепи подогревателей катодов ламповых выпрямительных диодов и гальванически связанной с катодами.

Высоковакуумные ламповые выпрямители обладают одним единственным явным преимуществом перед кремниевыми диодами, но это преимущество может оказаться настолько важным, что позволит стерпеть все их недостатки. Время нарастания выходного напряжения (время, необходимое для изменения напряжения от значения 10% до значения, составляющего 90% номинального) при условии полной нагрузки составляет примерно 5 с, что сильно снижает величину противотока электролитических конденсаторов по сравнению с полупроводниковыми выпрямителями (рис. 6.3).

Ярые приверженцы высоковакуумных ламповых диодов указывают, что лампа включается и выключается более чисто по сравнению с кремниевым диодом, и это в итоге приводит к менее выраженным резонансным явлениям в источнике питания. Однако, по мнению автора, оба типа выпрямителей характеризуется пиками (выбросами) при переключении, и, в силу этого, особое значение приобретает необходимость использования сглаживающих и демпфирующих элементов. Если и наблюдаются некоторые преимущества при использовании ламповых выпрямительных диодов, то они, скорее всего, обязаны своим происхождением уменьшенным пульсирующим составляющим переменного тока (подробнее эта проблема будет рассмотрена ниже).

Рис. 6.3 Плавное нарастание высоковольтного напряжения, питаемого от лампового выпрямителя EZ81 с током нагрузки 120 мА

Какая бы топологическая схема выпрямителя ни была бы выбрана, необходима уверенность, что она будет в состоянии оказывать противодействие возмущениям, оказываемым на нее окружающими цепями. При рассмотрении схемы выпрямителя, питающегося от сети переменного тока промышленной частоты, необходимо точно задавать максимально допустимые значения напряжений и токов. Однако, величина ни того, ни другого параметра не является строго однозначной, как это может показаться на первый взгляд (рис. 6.4).

На рис. 6.4 приведена схема выпрямителя, в которой использованы два кремниевых диода, включенных в плечи вторичной обмотки трансформатора, имеющей отвод от средней точки (обмотки 300-0-300 В). Напряжение холостого хода на накопительном конденсаторе составит 424 В постоянного тока (необходимо обратить внимание, что это напряжение значительно превышает то значение, которое было бы, если бы вместо кремниевых диодов использовались ламповые диоды: прямая замена кремниевых диодов на ламповые недопустима). Предельно допустимое напряжение диода, удовлетворяющее требованиям схемы, представляет максимально допустимое обратное напряжение, которое может быть многократно приложено к нему, VRPM. Иногда оно указывается как рабочее напряжение диода, (или, как сложилось исторически, максимальное или амплитудное обратное напряжение).

В табл. 6.2 сравниваются необходимые рабочие напряжения кремниевых диодов для мостовой схемы выпрямления и схемы с отводом от средней точки вторичной обмотки трансформатора.

Рис. 6.4 Влияние конденсатора на величину выпрямленного напряжения

Таблица 6.2

Схема выпрямления

Отношение допустимого обратного напряжения диода к среднеквадратическому значению напряжения, VRPM/ VRMS

Количество диодов, включаемых последовательно в каждом плече схемы

С отводом от центрального витка обмотки трансформатора

2√2

1

Мостовая

√2

2

При выпрямлении высоких напряжений схема с отводом от центрального витка вторичной обмотки трансформатора имеет тот недостаток, что для нее требуется использовать полупроводниковые диоды, рассчитанные на удвоенные значения напряжения VRPM. Поэтому в схеме выпрямителя, в которой используется вторичная обмотка трансформатора с отводом от средней точки и напряжения 300-0-300 В необходимо будет использовать диоды, у которых VRRM > 849 В. Однако в выпрямителе, в котором будет использоваться только одна вторичная обмотка, рассчитанная на напряжение 300 В и мостовая схема выпрямления, может быть обеспечено точно такое же значение выходного напряжения, при этом необходимо использовать диоды, для которых напряжение VRPM > 424 В. Несмотря на это, очень удобными для применения оказываются выпрямители, в которых используются полупроводниковые диоды и трансформаторы с отводом от средней точки вторичной обмотки трансформатора, предназначенные для работы с низкими напряжениями и высокими значениями токов, так как в этой схеме прямое падение напряжения на диодах схемы, будет в два раза ниже аналогичного параметра, характерного для мостовой схемы выпрямления, поскольку за каждый полупериод выпрямляемого синусоидального напряжения, ток протекает только через один диод, а не через два, как в мостовой схеме.

Такие лаповые диоды, как GZ34, EZ81, EZ80 и т. д. предназначаются для использования в схемах выпрямления с отводом от средней точки, что подразумевает использование трансформатора, вторичная обмотка которого изготовлена с отводом от среднего витка. Однако совместное использование лампового и полупроводникового выпрямительных диодов позволяет обойти данную проблему, а также сохранить преимущество первых, связанное с плавным нарастанием выпрямленного тока (рис. 6.5).

Рис. 6.5 Схема выпрямителя с комбинированным использованием лампового и полупроводниковых выпрямительных диодов

Когда выпрямленное напряжение с диодов поступает на накопительный конденсатор, импульсные токи в несколько раз превышают величину постоянного тока, протекающего в нагрузке. К счастью, современные кремниевые диоды разрабатываются таким образом, чтобы учесть это превышение пиковых значений тока, поэтому для двухполупериодной схемы выпрямления оказывается достаточным выбрать каждый диоде номинальным значением рабочего тока, равным половине постоянного тока, протекающего в нагрузке. (Это становится возможным потому, что через каждый диод в схеме двухполупериодного выпрямления ток протекает только в течение одной половины периода.)

Ртутные выпрямители

Ртутные выпрямители последнее время становятся все более модными, а их мягкий голубоватый разряд, возникающий в парах ртути, внешне выглядит очень привлекательно. Ртутные выпрямители очень хрупкие, а их пары ядовиты, поэтому они требуют к себе очень внимательного отношения, не допускающего как механических повреждений баллона лампы, так и превышения номинальных электрических нагрузок. Так как при работе такого выпрямителя используются пары ртути, то капли жидкого металла достаточно быстро осаждаются на внутренних стенках баллона лампы, поэтому при включении подогреватель должен, прежде всего, испарить некоторое количества металла, что требует в обязательном порядке вертикального положения баллона ртутного выпрямителя. Время, которое необходимо для предварительного прогрева катода перед тем, как будет приложено высоковольтное напряжение, приведено в табл. 6.3.

Таблица 6.3

Необходимое время предварительного прогрева лампы

Лампы производства компании Ediswan

Лампы производства компании Milliard

После длительного хранения или механических воздействий

Не менее 15 мин

Не менее 30 мин

При ежедневной эксплуатации

Не менее 60 с

Не менее 60 с

Для предотвращения обратной вспышки работа ртутных выпрямителей ограничивается диапазоном температур от 20 до 60 °С, хотя для ряда ртутных выпрямителей верхний предел температуры ограничивается значением 50 °С. Поэтому для таких выпрямителей может оказаться необходимым использовать электрический вентилятор, обеспечивающий дополнительный отвод горячего воздуха от близкорасположенных нагретых элементов схемы. В дополнение ко всему, выпрямитель типа 866 требует применения совместно с ним стабилизирующего нагрузочного резистора, подключенного параллельно выходным клеммам выпрямителя и отводящего примерно 10% от общего тока нагрузки.

Ртутные выпрямители характеризуются меньшим падением прямого напряжения (примерно 15 В) и значительно меньшим значением собственного сопротивления по сравнению с высоковакуумными ламповыми диодами и могут применяться при более высоких значениях рабочих напряжений и токов. Однако процесс их включения и выключения происходит значительно более резко по сравнению с другими типами ламповых выпрямительных диодов, поэтому они склонны вызывать дополнительные осцилляции (паразитные колебательные процессы), если их анодный провод не снабжен поглощающими ферритовыми шайбами или ВЧ дросселем, а в ряде случаев может потребоваться заключение дампы в металлический экранирующий кожух. Наиболее простым способом, позволяющим выявить влияние генерации, оказывается использование не осциллографа, а обычного радиоприемника, работающего в диапазоне УКВ-ЧМ, который необходимо перемещать рядом со схемой и прослушивать «жужжание» при его приближении к ламповым диодам. В ртутных выпрямителях как бы соединяются недостатки полупроводниковых и ламповых выпрямляющих диодов, когда объединяются требования, заставляющие использовать источник питания для цепи подогревателей, цепь задержки включения высоковольтного напряжения и демпфирующие устройства, чтобы добиться электрических характеристик ненамного лучших, чем для кремниевых диодов. Однако, следует отметить, что в ртутных выпрямителях отсутствует процесс накопления заряда, который вызывает превышение значения, или бросок, тока.

ВЧ шумы выпрямителей

При работе выпрямителя постоянно происходят переключения выпрямляющих элементов схемы с одного на другой. Следует учесть, что хотя нижеприведенные рассуждения относятся к случаю чисто омической нагрузки выпрямителя, полученные результаты также будут справедливы и для случая нагрузки, представленной накопительным конденсатором.

Как только амплитудное значение переменного входного напряжения при своем увеличении пройдет через нулевое значение, один или несколько выпрямляющих диодов перейдут во включенное состояние и будут оставаться включенными во время действия положительной полуволны, то есть пока амплитуда напряжения не снизится обратно до нулевого значения. После прохождения амплитуды через нулевое значение во время действия отрицательной полуволны напряжения включится второй диод, или несколько диодов, образующие второе плечо схемы выпрямителя. Для каждого диода необходимо минимальное значение прямого напряжения, при котором будет происходить его включение (даже если величина такого напряжения составляет всего 0,7 В, требуемого для включения кремниевого диода). Это означает, что существует своего рода мертвая зона, симметрично расположенная относительно нулевого значения напряжения, когда ни один диод из обоих плечей не будет проводить ток. Трансформатор, обладающей собственной индуктивностью, в такие моменты времени окажется отключенным и будет пытаться поддерживать протекание тока по цепи, однако это приведет к возникновению э.д.с. самоиндукции, величина которой определяется выражением:

К счастью, в самом трансформаторе существует слишком большое количество паразитных емкостей, предотвращающих возрастание напряжения до слишком высоких значений. Однако, бывают и случаи, когда избыточное напряжение, приложенное к системе, может возбудить колебательный процесс, приводящий к появлению последовательности затухающих импульсов. Используя измерительную катушку, автор однажды зафиксировал выброс импульсов с частотой 200 кГц, возникающих в силовом трансформаторе именно по указанной выше причине. К счастью, указанная проблема решается достаточно простым шунтированием каждого отдельного диода пленочным конденсатором с емкостью 10 нФ, рабочее напряжение которого равняется рабочему напряжениюVRRM диода.

  1.   Электронные преобразователи
  2.  Общие сведения

Электронные датчики представляют собой электронные лампы с механическим управлением электронными и ионными токами. Изменение размера (линейное перемещение) преобразуется в них непосредственно в изменение анодного тока и одновременно усиливает этот ток.

На рис, а изо-бражена принципиальная, схема электронного диодного датчика. Подвижный плоский анод 4 закреплен на рычаге 5, заделанном в эластичной стенке 1 колбы 2. Накаленный плоский катод 3 неподвижен. Измерительный стержень 6 датчика, контролирующий размер детали 7, воздействует на рычаг 5 и анод 4.

Анодный ток датчика

,

где А — коэффициент, равный 2,34× 10-6; s — активная площадь катода; Ua — анодное напряжение; d — расстояние между электродами.

При изменении расстояния между электродами на величину D d приращение анодного тока

  1.   

Основными параметрами датчика являются статические дифференциальные чувствительности датчика соответственно по току и напряжению:

 

Недостатком диодного датчика является нелинейность его характеристик. В сдвоенных диодных датчиках (рис. III.9, б), предназначенных для работы в мостовых схемах, нелинейность характеристик сглаживается [8].

Электронные датчики обладают высокой чувствительностью, практически безынерционны.

БВ применило механотроны в серии шкальных долемикронных приборов для контроля отклонений геометрической формы и взаимного расположения поверхностей колец прецизионных подшипников качения. В ОКБ разработан ряд шкальных приборов и автоматов контроля с применением механотронов. Применяется серийно выпускаемый в СССР сдвоенный диодный малогабаритный механотрон 6МХ1С с общим неподвижным катодом косвенного канала и двумя подвижными анодами. Характеристики его: предельные перемещения рычага ± 100 мкм, напряжение анода 15 в; напряжение накала 6 в; ток анода 10 ма; чувствительность по току 30 мка/мкм; сила, приложенная к концу штыря, 0.3 н.

К числу недостатков электронных датчиков следует отнести продолжительность их нагрева до установления стабильных показаний, сравнительную сложность схем, недостаточную прочность.

  1.  Защита электронных устройств и основные характеристики
  2.  Основные понятия

Для защиты радиоэлектронного оборудования традиционно применяют плавкие предохранители. Обычно в них используют тонкие неизолированные проводники калиброванного сечения, рассчитанные на заданный ток перегорания. Наиболее надежно эти приспособления работают в цепях переменного тока повышенного напряжения. С понижением рабочего напряжения эффективность их применения снижается. Обусловлено это тем, что при перегорании тонкой проволоки в цепи переменного тока возникает дуга, распыляющая проводник. Предельным напряжением, при котором может возникнуть такая дуга, считается напряжение 30...35 6. При низковольтном питании происходит просто плавление проводника. Процесс этот занимает более продолжительное время, что в ряде случаев не спасает современные полупроводниковые приборы от повреждения.

Тем не менее, плавкие предохранители и поныне широко используют в низковольтных цепях постоянного тока, там, где от них не требуется повышенное быстродействие.

Там, где плавкие предохранители не могут эффективно решить задачу защиты радиоэлектронного оборудования и приборов от токовых перегрузок, их можно с успехом использовать в схемах защиты электронных устройств от перенапряжения.
Принцип действия этой защиты прост: при превышении уровня питающего напряжения срабатывает пороговое устройство, устраивающее короткое замыкание в цепи нагрузки, в результате которого проводник предохранителя плавится и разрывает цепь нагрузки.
Метод защиты аппаратуры от перенапряжения за счет принудительного пережигания предохранителя, конечно, не является идеальным, но получил достаточно широкое распространение благодаря своей простоте и надежности. При использовании этого метода и выбора оптимального варианта защиты стоит учитывать, насколько быстродействующим должен быть автомат защиты, стоит ли пережигать предохранитель при кратковременных бросках напряжения или ввести элемент задержки срабатывания. Желательно также ввести в схему индикацию факта перегорания предохранителя.

Простейшее защитное устройство, позволяющее спасти защищаемую радиоэлектронную схему, показано на рис. При пробое стабилитрона включается тиристор и шунтирует нагрузку, после чего перегорает предохранитель. Тиристор должен быть рассчитан на значительный, хотя и кратковременный ток. В схеме совершенно не допустимо использование суррогатных предохранителей, поскольку в противном случае могут одновременно выйти из строя как защищаемая схема, так и источник питания, и само защитное устройство.


Рис. Простейшая защита от перенапряжения

Рис.  Помехозащищенная схема защиты нагрузки от превышения напряжения

Усовершенствованная схема защиты нагрузки от превышения напряжения, дополненная резистором и конденсатором, показана на рис. Резистор ограничивает предельный ток через стабилитрон и управляющий переход тиристора, конденсатор снижает вероятность срабатывания защиты при кратковременных бросках питающего напряжения.

Следующее устройство защитит радиоаппаратуру от выхода из строя при случайной переполюсовке или превышении напряжения питания, что нередко бывает при неисправности генератора в автомобиле.

При правильной полярности и номинальном напряжении питания диод VD1 и тиристор VS1 закрыты, и ток через предохранитель FU1 поступает на выход устройства.


Рис. Схема защиты радиоаппаратуры с индикацией аварии

Если полярность обратная, то диод VD1 открывается, и сгорает предохранитель FU1. Лампа EL1 загорается, сигнализируя об аварийном подключении.

При правильной полярности, но входном напряжении, превышающем установленный уровень, задаваемый стабилитронами VD2 и VD3 (в данном случае — 16 Б), тиристор VS1 открывается и замыкает цепь накоротко, что вызывает перегорание предохранителя и зажигание аварийной лампы EL1.

Предохранитель FU1 должен быть рассчитан на максимальный ток, потребляемый радиоаппаратурой.
Элементы ГТЛ-логики обычно работоспособны в узком диапазоне питающих напряжений (4,5...5,5 Б). Если аварийное снижение питающего напряжения не столь опасно для «здоровья» микросхем, то повышение этого напряжения совершенно недопустимо, поскольку может привести к повреждению всех микросхем устройства.
На рис. приведена простая и довольно эффективная схема защиты 7777-устройств от перенапряжения, опубликованная в болгарском журнале. Способ защиты предельно прост: как только питающее напряжение превысит рекомендуемый уровень всего на 5% (т.е. достигнет величины 5,25 Б) сработает пороговое устройство и включится тиристор. Через него начинает протекать ток короткого замыкания, который пережигает плавкий предохранитель FU1. Разумеется, в качестве предохранителя нельзя использовать суррогатные предохранители, поскольку в таком случае может выйти из строя блок питания, защищающий схему тиристор, а затем и защищаемые микросхемы.
Недостатком устройства является отсутствие индикации перегорания предохранителя. Эту функцию в устройство несложно ввести самостоятельно.


Рис. Схема защиты микросхем ТТЛ от перенапряжения


Рис. Схема устройства защиты от перенапряжения, работающего на переменном и постоянном токе

Схема устройства, которое в случае аварии в электросети защитит телевизор, видеомагнитофон, холодильник и т.д. от перенапряжения, приведена на рисунке.
Напряжение срабатывания защиты определяется падением напряжения на составном стабилитроне VD5+VD6 и составляет 270 Б.

Конденсаторы С1 и С2 образуют совместно с резистором R1 RC-цепочку, которая препятствует срабатыванию устройства при импульсных выбросах в сети.

Схема работает следующим образом. При напряжении в сети до 270 В стабилитроны VD3, VD4 закрыты. Также закрыты и тиристоры VS1, VS2. При действующем напряжении более 270 В открываются стабилитроны VD3, VD4, и на управляющие электроды тиристоров VS1, VS2 поступает открывающее напряжение. В зависимости от полярности полупериода сетевого напряжения ток проходит либо через тиристор VS1, либо через VS2. Когда ток превышает 10 А, срабатывают автоматические выключатели (пробки, плавкие предохранители), отключая электроприборы от электросети. Нагрузка (на рисунке не показана) подключается параллельно тиристорам. Проверить работоспособность устройства можно с помощью ЛАТРа.

Устройство работоспособно и на постоянном токе.


Рис. Схема релейного устройства защиты от перенапряжения с самоблокировкой

Устройство защиты от перенапряжения выгодно отличается от предыдущих тем, что в нем не происходит необратимого повреждения элемента защиты. Вместо этого при напряжении свыше 14,1 В пробивается цепочка стабилитронов VD1 — VD3, включается и самоблокируется тиристор VS1, срабатывает реле К1 и своими контактами отключает цепь нагрузки.

Восстановить исходное состояние устройства защиты можно только после вмешательства оператора — для этого следует нажать на кнопку SB1. Устройство также переходит в рабочий ждущий режим после кратковременного отключения источника питания. К числу недостатков данного устройства защиты относится его высокая чувствительность к кратковременным перенапряжениям.

Устройство (патент DL-WR 82992), принципиальная схема которого приведена на рисунке, может применяться для защиты нагрузки от недопустимо высокого выходного напряжения. В нормальных условиях транзистор VT1 работает в режиме, когда напряжение между его коллектором и эмиттером небольшое, и на транзисторе рассеивается небольшая мощность (ток базы определяется резистором R1). Сопротивление стабилитрона VD2 в этом случае большое и тиристор VS1 закрыт.


Рис. Схема полупроводникового реле защиты нагрузки от перенапряжения

При возрастании напряжения на выходе устройства выше определенной величины через стабилитрон начинает протекать ток, который приводит к открыванию тиристора. Транзистор VT1 при этом закрывается, и напряжение на выходе устройства становится близко к нулю. Отключить защиту можно только отключением источника питания.
Описанное устройство должно включаться в выходную цепь стабилизаторов так, чтобы сигнал обратной связи подавался из цепи, расположенной за системой защиты. При номинальном выходном напряжении 12 В и токе 1 А в устройстве можно применить транзистор КТ802А, тиристор КУ201А — КУ201К, стабилитрон — Д814Б. Сопротивление резистора R1 должно быть 39 Ом (мощность рассеивания при отсутствии системы автоматики, отключающей стабилизатор от сети, составляет 10 Вт), R2 — 200 Ом, R3 — 1 кОм.

Заключение

Принцип действия простых электрических систем основан на изменении сопротивления электрических цепей благодаря чему изменяются напряжение или сила тока. Эти изменения регистрируются показывающими приборами, шкала которых отградуирована в соответствующих единицах измерения.

В преобразователях других типов используется изменение разности потенциалов, которое после усилителя подается к реверсивному электродвигателю, снабженному показывающим прибором; при новом установившемся режиме работы системы разность потенциалов равна нулю.

Схема использования электродвигателя переменного тока в следящей системе показана на рис. 15.27. Оба ротора электродвигателя замкнуты на одну силовую сеть. Обмотки статоров соединены по схеме «звезда», и когда оба ротора находятся в одинаковом положении, то э.д.с. статоров равны и противоположно направлены, а ток в цепи синхронизации отсутствует. Если при работе системы регулирования изменится положение ротора сельсин-датчика, то э.д.с. будут равны, но сдвинуты по фазе. В цепи статоров появятся уравнительные токи и ротор индикаторного сельсин-приемника переместится синхронно с ротором сельсин-датчика. Смещение ротора индикаторного сельсин-приемника регистрируется показывающим прибором.

Силовая уравновешивающая схема может использоваться в качестве преобразователя (рис. 15.28). При изменении входного сигнала рвх происходит деформация приемного сильфона и смещение сердечника магнитной системы приемного устройства, что вызывает изменение магнитного поля блока измерения. В результате этого изменится значение тока на выходе из усилителя. Этот ток поступает к катушкам индуктивности рычажной обратной связи, появляется усилие, ограничивающее смещение сердечника при изменении рвх, что вызывает ограниченное изменение выходного сигнала преобразователя при новом установившемся режиме работы.

Список литературы

  1.  Иванов-Цыганов А.И. Электротехнические устройства радиосистем: Учебник. - Изд. 3-е, перераб. и доп.-Мн: Высшая школа, 200
  2.  Алексеев О.В., Китаев В.Е., Шихин А.Я. Электрические устройства/Подред. А.Я.Шихина: Учебник. - М.: Энергоиздат, 200- 336 с.
  3.  Березин О.К., Костиков В.Г., Шахнов В.А. источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры. - М.: Три Л, 2000. - 400 с.
  4.  Шустов М.А. Практическая схемотехника. Источники питания и стабилизаторы. Кн. 2. - М.: Альтекс а, 2002. -191 с.
  5.  Архангельский Н.Л., Курнышев Б.С., Литвинский А.Н. Характеристики и защита полупроводниковых преобразователей/ - Иван. гос. энерг. ун-т. - Иваново, 2000. - 96с.

 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

46054. МАРКЕТИНГОВЫЕ СТРАТЕГИИ В ПР 29.94 KB
  Позиционирование является одной из важнейших маркетинговых стратегий. Позиционирование продукта особенно важно по отношению к другим маркам в рамках той же категории продукта Schiffmn L. Позиционирование партийных программ времен КПСС выражалось в лозунгах Каждой семье отдельную квартиру к 2000 году и под. Джоан Райан и Джордж Леммон пытаются отграничить позиционирование от построения имиджа: позиционирование в сильной степени отличается от построения имиджа поскольку оно включает помещение продукта или услуги в конкурирующий контекст.
46055. Медиарилейшнз: современное состояние и перспективы развития 34 KB
  Отличительной чертой этих отношений сложившихся на политическом рынке России в последние 34 года можно назвать непосредственное участие СМИ в многочисленных избирательных кампаниях ставших сегодня неотъемлемой частью жизни российского общества. При этом важно отметить что включенность СМИ в избирательный процесс чаще всего сопровождается так называемыми информационными войнами разгорающимися в борьбе за властный ресурс между крупнейшими политикофинансовыми группами страны. Большая часть электронных и печатных СМИ сконцентрировалась в...
46056. Особенности макро- и микросреды функционирования российских предприятий 58.5 KB
  Маркетинговая среда – совокупность активных субъектов и сил действующих за пределами фирмы и влияющих на возможности руководства службой маркетинга устанавливать и поддерживать с целевыми клиентами отношения успешного сотрудничества. Определяет цели фирмы общие стратегические установки и текущую политику. Поставщики – это деловые фирмы и отдельные лица обеспечивающие компанию и ее конкурентов материальными ресурсами необходимыми для производства конкретных товаров и услуг. Маркетинговые посредники – это фирмы помогающие компании в...
46057. Организация специальных PR-мероприятий: разработка общей концепции и сценария мероприятия; организация и курирование мероприятия; оценка эффективности 25.56 KB
  Организация специальных PRмероприятий: разработка общей концепции и сценария мероприятия; организация и курирование мероприятия; оценка эффективности. По Алёшиной: Специальные события это мероприятия проводимые компанией в целях привлечения внимания общественности к самой компании её деятельности и продуктам. Мероприятия имеющие значение для общественности более широкой чем сами участники предполагается освещать в СМИ. Специальные мероприятия как правило привязывают к особым корпоративным датам событиям появлению новинок.
46058. Оценка эффективности PR-кампании 44 KB
  Планирование PRмероприятия дает возможность проведения оценки эффективности. Оценка эффективности это всегда сравнение достигнутых результатов с планируемыми поэтому прежде всего необходимо определить стратегическую цель и тактические задачи проводимой PRдеятельности. Оценка эффективности PRкампании всегда напрямую связана с ее планированием так как это позволяет уже на этапе подготовки любой PRактивности...
46059. Уравнения движения механизма 479.5 KB
  Выполнив приведение сил и масс, любой механизм с одной степенью свободы (рычажный, зубчатый, кулачковый и др.), сколь бы сложным он ни был, можно заменить его динамической моделью...
46060. Кинематика и динамика вращательного движения АТТ 500.5 KB
  Кинематические характеристики частицы (поступательного движения АТТ) – перемещение , скорость и ускорение не могут служить характеристиками АТТ, участвующего во вращательном движении (для разных точек АТТ они разные). Нужны другие характеристики.
46061. Ламбдацизм. Определение, этиология, виды. Логопедические технологии устранения ламбдацизма у детей 30.5 KB
  Во время правильного произнесения звука л органы речи принимают следующее положение: губы раскрыты занимают нейтральное положение или принимают положение последующего гласного звука; зубы незначительно разомкнуты; язык узкий кончик языка поднимается и упирается в верхние резцы или их десны средняя часть языка опущена боковые края тоже опущены; между боковыми краями языка и коренными зубами остается щель через которую выходит воздушная струя.Артикуляция твердого звука л сложнее артикуляции ль поэтому нарушение его произношения...
46062. Ротацизм. Определение, этиология, виды. Логопедические технологии устранения ротацизма у детей 36.5 KB
  Причины нарушения звуков р и рь: укороченная подъязычная связка уздечка ограничивающая движение вверх кончика языка и передней части спинки языка; слабость мышц языка; неумение выполнять языком произвольные целенаправленные движения; нарушения фонематического слуха.Звук р согласныйвоздушная струя встречает преграду;язычный переднеязычный передненебный передняя часть языка направляется к передней части неба;смычный дрожащий вибрант образуется путем вибрации кончика языка смыкании и размыкании его около альвеол;сонорный...