ЭУИСТ. 1. Принцип образования трехфазной системы
![]()
|
29. Назначения, основные параметры сглаживающих фильтров и область их применения. Сглаживающими фильтрами называются устройства, предназначенные для уменьшения переменной составляющей (пульсации) выпрямленного напряжения до значений, при которых обеспечивается нормальная работа Аппаратуры. Коэффициент пульсации напряжения на выходе схем выпрямления стользначителен, что непосредственное питание нагрузки от выпрямителя возможно относительно редко. Различные виды аппаратуры предъявляют различные требования к коэффициенту пульсаций выпрямленного напряжения и требуют применения сглаживающих фильтров. Степень производимого фильтром сглаживания пульсации оценивается коэффициентом сглаживания. Коэффициент сглаживания равен отношению амплитуды напряжений основной 01max U гармонической составляющей без фильтра к амплитуде 01maxн U основной гармонической составляющей после установки фильтра (на нагрузке): ![]() Коэффициент сглаживания можно выразить и через коэффициент пульса-ции, если принять ![]() Таким образом, основным требованием к сглаживающему фильтру является обеспечение заданного значения коэффициента сглаживания. Дополнительные требования к сглаживающему фильтру:обеспечение высокого КПД; динамическая устойчивость во время набросов и сбросов нагрузки; низкое выходное сопротивление, обеспечивающее минимальные взаимовлияния между отдельными потребителями через блоки электропитания, а также минимум частотных искажений в нагрузке; достижение высоких удельных массогабаритных показателей; обеспечение высокой надежности и долговечности систем электропитанияаппаратуры связи. 30.Простейшие L, C и LC сглаживающие фильтры. Принцип действия Принцип действия прост СФ закл во временном накапливании эм энергии в индук-ях и ямк-ях в те части периода пульсации,когда энергия поступает из выпрямителя в избытке, с последующей отдачей этой энергии потребителю в части периода пульсации, когда поток энергии от выпрямителя умен. Простейший индуктивный фильтр для постоянной составляющей тока нагрузки предст незначительное сопротив. ,в то же время переменной составляющей он оказывает большое индуктивное сопротивление. И чем больше будет сопрот дросселя по сранению с сопротив нагрузки, тем больше будет знач коэф сглаж данного СФ.Примен в многофазных схемах выпрямления при больших мощностях нагрузки и требуем коэф сглаж ≤10..15 Емкостной фильтр предст собой конденс,подключ паралл сопротивл нагрузки. Учет пост времени зарда конденс и разряда позвол опред размах пульсации напряж на емкости сф при конкрет в каждом случае соотношениях сопрот. Сглаж-ие пульсации будет тем лучше, чем больше будут величины C,Rн и R.Прим такой фильтр в однофазных маломощных схемах выпрямления при больших сопрот нагр и относит небольших требуемых коэф сглаж(≤15..20) Г образные сф LC RC примен тогда когда треб-ся обеспечить большее знач-ие коэф сглаж.Коэф сглаж LC сф не превышает 100.Если необх иметь на сопр нагрузки среднее знач-ие выпрямлен-о напряж меньше,исп-ся RC фильтр. Исп-ие резистора умен размеры сф. RC фильтр примен только при малых токах нагрузки 31.Многозвенные и резонансные сглаж-щие фильтры. Принцип действия. Сглаживающим фильтром (СФ) наз. Уст-тво, предназ-ное для умен-ия пульсаций выпрям-ого напр-ия до величины, обеспечивающей норм. работу питаемой аппаратуры. Многозвенные LC фильтры представляют собой последова-ое соед-ие нескольких простейших фильтров. КС 100 - 200 (двухзвенные).КС 200 - 250 (трёхзвенные). ![]() 32.Транзисторные (активные) сглаживающие фильтры.(ТСФ) Принцип действия. Схемы ТСФ подраз-ся по способу соединения транз-ов с нагрузкой: с последов-ым включ-ем транз-ов, с парал-м включ-м. В ТСФ с послед-ым вкл-ем транз-ов тран-ры поставлены в режим, когда они оказывают большое сопр-ие переменным составляющим тока пульсации и малое-постоянной состав-ей, т.е выпол-ют роль дросселя в простейшем LC-фильтре. В ТСФ с парал-м вкл-ем тран-ов тран-ры использ-ся в таком рж работы, когда они оказывают незначит-е динамич-е сопр-ие переменным состав-щим тока пульсации и большое - пост-ой состав-ей выпрямл-го тока, выполняя роль конденс-ра простейщего LC или RC-фильтра. Принцип работы ТСФ с послед.вкл-ем основан на разнице величин динамич-го и статич-го сопр-ий коллекторного p-n-перехода транз-ра при усл-ии поддерж-я постоянства тока базы, т.е отсут-я возд-я напряж.пульсации на управляющем промеж-ке база-эмиттер. ТСФ с парал-ым включ-ем называют шунтовыми(ФШ). Его принцип дей-я основан на компенсации напряж-я пульсации противофазным напр-ем ![]() ![]() 33.Назначение,классификация и критерии качества стабилизаторов.Стабилизатором напряжения (тока) называется устр-во, включаемое м\у ист-ком и потреб-м и автоматически обеспеч-щее на нем неизмен-е (неизмен-й) напряж-е (ток) с заданной степенью точности.Классиф-я: по методу стабил-ции:-Параметрич-е;-компенсац-е;-Компенсац-но-параметрич-е. По роду тока(напряж-я):-пост-го тока;-перем-го тока;-универс-е. По принципу дей-я:-непрерыв-го дей-я;-импульс-го дей-я. По устр-ву:электромех-е;-с нелин-м R;-ламповые;-п\п-ые;-ферромагн-ые. Стабил-ры явл-ся частным случаем регулятора. Основным количеств-м критерием кач-ва стабилиз-в явл-ся интеграл-й критерий стабил-ции Kст, показывающий, во сколько раз выход-я регулируемая величина измен-ся меньше по сравнению с измен-м вход-го напряж-я. KСТ.U= ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Коэфф-т чувст-сти стаб-ра к измен-ю вход-го напр-я - величина, обратная коэф-ту стаб-ции: Ku=1\KcтUДиап-н стаб-ции – отнош-е max-но допустимого измен-я вход-го напряж-я к его номин-му знач-ю: Дст= ![]() КПД стабил-ра ƞ=Pвых/Pвх где Рвых – акт-я мощ-сть нагрузки, Вт; Рвх – акт-я мощ-сть, потребляемая стабил-ром, Вт 34. Параметрические стабилизаторы напряжение. Устройство и принцип действия К параметрическим относятся стабилизаторы, в которых стабилизирующий элемент изменяет свои параметры под воздействием изменения напря жения (тока) на входе.Сущность параметрического метода заключается в том, что стабилизатор изменяет свои параметры под действием изменения регулируемой величины вх Х н ![]() 35.Компенсационные стабилиз напр на транз.Устр и принц действ Компенсационный стабилизатор напряжения, по сути, является устройством, в котором автоматически происходит регулирование выходной величины, то есть он поддерживает напряжение на нагрузке в заданных пределах при изменении входного напряжения и выходного тока. По сравнению с параметрическими компенсационные стабилизаторы отличаются большими выходными токами, меньшими выходными сопротивлениями, большими коэффициентами стабилизации. Компенсационные стабилизаторы бывают двух типов: параллельными и последовательными. ![]() Компенсационный стабилизатор напряжения последовательного типа ![]() Компенсационный стабилизатор напряжения параллельного типа Основными элементами всех компенсационных стабилизаторов напряжения являются регулирующий элемент Р; источник опорного (эталонного) напряжения И; элемент сравнения ЭС; усилитель постоянного тока У В стабилизаторах последовательного типа регулирующий элемент включён последовательно с источником входного напряжения U0 и нагрузкой RH. Если по некоторым причинам напряжение на выходе U1 отклонилось от своего номинального значения, то разность опорного и выходного напряжений изменяется. Это напряжение усиливается и воздействует на регулирующий элемент. При этом сопротивление регулирующего элемента автоматически меняется и напряжение U0 распределится между Р и RH таким образом, чтобы компенсировать произошедшие изменения напряжения на нагрузке.Регулирующий элемент в компенсационных стабилизаторах напряжения выполняется, как правило, на транзисторах. Выбирая которые исходят из значений коэффициента передачи тока h21e, напряжения насыщения между коллектором и эмиттером UКЭнас. ![]() Схема простого компенсационного стабилизатора напряжения последовательного типа В этой схеме транзистор VT1 выполняет функции регулирующего элемента, транзистор VT2 является одновременно сравнивающим и усилительным элементом, а стабилитрон VD1 используется в качестве источника опорного напряжения. Напряжение между базой и эмиттером транзистора VT2 равно разности напряжений UОП и UРЕГ. Если по какой-либо причине напряжение на нагрузке возрастает, то увеличивается напряжение UРЕГ, которое приложено в прямом направлении к эмиттерному переходу транзистора VT2. Вследствие этого возрастут эмиттерный и коллекторный токи данного транзистора. Проходя по сопротивлению R1, коллекторный ток транзистора VT2 создаст на нем падение напряжения, которое по своей полярности является обратным для эмиттерного перехода транзистора VT1. Эмиттерный и коллекторные токи этого транзистора уменьшатся, что приведёт к восстановлению номинального напряжения на нагрузке. Точно так же можно проследить изменения токов при уменьшении напряжения на нагрузке. Ступенчатую регулировку выходного напряжения можно осуществить, используя опорное напряжение, снимаемое с цепочки последовательно включённых стабилитронов. Плавная регулировка обычно производится с помощью делителя напряжения R3, R4, R5, включённого в выходную цепь стабилизатора. Если пренебречь падением напряжения на эмиттерном переходе транзистора VT2, то выходное напряжение стабилизатора ![]() где R4’ и R4’’ соответственно верхняя и нижняя по схеме часть резистора R4. В схеме параллельного стабилизатора при отклонении напряжения на выходе от номинального выделяется сигнал рассогласования, равный разности опорного и выходного напряжений. Далее он усиливается и воздействуя на регулирующий элемент, включённый параллельно нагрузке. Ток регулирующего элемента IP изменяется, на сопротивлении резистора R1 изменяется падение напряжения, а на напряжение на выходе U1 = U0 – IBXR1 = const остаётся стабильным.Типовая схема компенсационного стабилизатора напряжения параллельного типа приведена ниже. В качестве гасящего устройства в этих стабилизаторах применяются резисторы (R1 на схеме) или при высоких требованиях с стабильности выходного напряжения стабилизатора применяется стабилизатор тока описанный выше, имеющий большое внутреннее сопротивление. ![]() ![]() Схема простого компенсационного стабилизатора напряжения параллельного типаВ основном расчёт элементов компенсационного стабилизатора параллельного типа производится аналогично стабилизатору последовательного типа.Стабилизаторы параллельного типа имеют невысокий КПД и применяются сравнительно редко, в случае стабилизации повышенных напряжений и токов, а также при переменных нагрузках в отличие от стабилизаторов последовательного типа. Их недостатком является то, что при возможном резком увеличении тока нагрузки (например, при коротком замыкании на выходе) к регулирующему элементу будет прикладываться повышенное напряжение, величина которого может превысить допустимое значение. Это обстоятельство необходимо учитывать при эксплуатации стабилизатора. 36.Назначение, классификация, и область применения инвенторов. Устройства, преобразующие энергию постоянного тока в энергию переменного тока, называют инверторами, а процесс преобразования – инвертированием. Если на выходе инвертора установить выпрямитель, получится устройство с выходом на постоянном токе, которое называют конвертером. Устройство, преобразующее напряжение постоянного тока одной величины в напряжение постоянного тока другой величины, называют преобразователем. Транзисторные инверторы (преобразователи) могут быть классифицированы по следующим основным признакам: 1. По схеме включения транзисторов:- с общим эмиттером (получившие наибольшее практическое распространение);- общим коллектором;- общей базой (применяются крайне редко). 2. По способу возбуждения; - с самовозбуждением - независимым возбуждением 3.По виду обратной связи; - по току;- напряжению;- напряжению и току.4. По числу тактов. двухтактными и однотактными. Область применения: они явл-ся перспективными в бестрансформаторных источниках питания и апп-ре. Нед-ки:1)низкая выходная мощность сотни ватт 2)возможность преобразования низких напряжений.Эти нед-ки весьма суще-нныв системе бесперебойного и гарантированного питания т.к для 1 центра узла используются несколько инвернотов, содержащие количество транзиторов. 37.Принцип преобразования постоянного напряжения в переменное. Электрическая цепь преобразователя (конвертера), по которой проходит основной поток энергии от источника с постоянным Uпост в нагрузку Н, называется силовой (прямой передачи энергии) (И – инвертор, В – выпрямитель, Н – нагрузка). Кроме силовой цепи в состав ППН входят устройства, управляющие работой преобразователя (обозначены на рисунке пунктиром): устройства управления (УУ), устройства пуска и защиты (УЗ), вспомогательные устройства (ВС) – сигнализации, дистанционного включения, измерения напряжения, тока, частоты и т. п.Возвращение накопленной в сердечнике трансформатора магнитной энергии в источник питания называется рекуперацией При работе инвертора на активную нагрузку намагничивающий ток iμ и магнитный поток будут такими же, как в режиме холостого хода. В обмотках трансформатора будет индуктироваться ЭДС прямоугольной формы. Ток во вторичной цепи i2 будет повторят форму кривой ЭДС. В первичной обмотке будет протекать ток ![]() 38.Инверторы на транзисторах. Классиф принц действ и область применения ![]() Самовозбуждающаяся двухтактная схема транзисторного инвертора с обратной связью по напряжению При включении инвертора напряжение питания U п будет прикладываться «плюсом» к эмиттерам транзисторов VT 1 и VT 2 и «минусом» через среднюю точку первичной обмотки трансформатора w 1 к коллекторам. Через резистор делителя напряжения R б осуществляется заряд пускового конденсатора C п . При прохождении тока заряда по резистору R б на нем создается небольшое падение напряжения, «минус» которого через обмотки обратной связи w ос будет приложен к базам обоих транзисторов. Вследствие неидентичности параметров транзисторов один из них, например VT 1 , откроется первым, и в его коллекторной цепи протекает ток I к1 . Проходя по обмотке w 1 трансформатора T, этот ток создает нарастающий магнитный поток, под воздействием которого во всех обмотках трансформатора возникает ЭДС (с полярностью,указанной на рис. 6.23).Отрицательное напряжение с обмотки обратной связи w ос прикладывается к базе транзистора VT 1 , открывая его еще больше, а положительное – к базе VT 2 , закрывая его.Коллекторный ток I к1 , создающий магнитный поток, будет нарастать до тех пор, пока не наступит магнитное насыщение сердечника трансформатора. На всех обмотках перестанет индуцироваться ЭДС. Достигнув насыщения, магнитный поток станет уменьшаться, т. е. вновь будет индуцироваться ЭДС,но уже обратной полярности. Процесс переключения транзисторов происходит очень быстро, лавинообразно.Конденсатор C п , кроме пуска, в работе инвертора не участвует и разряжается через резистор делителя R п , сопротивление которого много больше R б .Прямоугольная форма кривой напряжения U 2 , как указывалось выше,определяется принципом инвертирования. Такая форма кривой напряжения соответствует изменению потока за половину периода от значения Ф m дозначения + Ф m по линейному закону. Исходя из этого определяется связь между частотой инвертирования, параметрами трансформатора и напряжением источника питания. Из последнего уравнения следует, что частота колебаний инвертора прпостоянстве питающего напряжения определяется параметрами трансформатора: S – сечением, w 1 – числом витков, B m – индукцией насыщения транс- форматора. Подбирая данные трансформатора и его материал, можно получить желаемую частоту работы преобразователя. У применяемых в настоящее время транзисторных преобразователей она достигает более 20 кГц. В устройствах с резкоизменяющейся нагрузкой целесообразнее применять транзисторные преобразователи с обратной связью по току (рис. 6.24), характерной особенностью которых является устойчивая работа при резком увеличении нагрузки. Увеличение тока нагрузки вызывает увеличение ЭДС в об- мотках обратной связи w ос , в связи с чем токи базы транзисторов увеличиваются пропорционально увеличению тока нагрузки. В результате обратная связь будет сохраняться при изменении тока нагрузки в широких пределах. Основной недостаток: из-за двух трансформаторов габариты инвертора будут больше, чем собранного по основной схеме. Для получения большой выходной мощности и более стабильной частоты инвертирования применяют инверторы, собранные по схеме с независимым возбуждением (рис. 6.25). Однако такие инверторы для одной и той же мощности не дают выигрыша в массе и габаритах по отношению к основной схеме. Более того, инвертор с независимым возбуждением не допускает перегрузок и коротких замыканий. 39.Инвертор на тиристорах. Классификация, принцип действия, область применения. Устройства, преобразующие энергию постоянного тока в энергию переменного тока, называют инверторами, а процесс преобразования – инвертированием. Инверторы на тиристорах способны в режиме переключения коммутировать большие токи (до 5000 А) при значительных напряжениях (до 3000 В). В зависимости от способа подключения коммутирующих конденсаторов относительно нагрузки и запираемого тиристора все инверторы: параллельные и последовательные. К параллельным относятся инверторы, в которых коммутирующий конденсатор подключен параллельно запираемому тиристору и нагрузке. Последовательные инверторы характеризуются последовательным включением проводящего тиристора, коммутирующих конденсатора, дросселя и нагрузки. В зависимости от формы выходного напряжения инверторы: с прямоугольной формой кривой выходного напряжения и синусоидальной формой кривой напряжения. По количеству фаз инверторы на тиристорах могут быть как однофазными, так и трехфазными. Область применения инверторов на тиристорах: бестрансформаторные источники питания, инверторы в ИБП на стационарных узлах связи. 40.Основные требования, предъявляемые к СЭС СУС, категорийность потребителей. СЭС СУС должны:- обеспечивать определенные в ТЗ и ТУ количественные и качественные показатели электроэнергии при всех изменениях нагрузки;- обеспечивать бесперебойность и надежность работы всех потребителей;- быть живучими при воздействии на них средств массового поражения и высокоточного оружия;- быть максимально автоматизированными, необслуживаемыми или иметь минимальный уход; -обеспечивать простоту эксплуатации, безопасность обслуживания и возможность быстрой ликвидации аварий; -строиться в соответствии с ТУ МО РФ на комплектующие изделия на базе стандартных элементов с широкой унификацией узлов и деталей; -быть экономичными, т. е. обеспечивать минимальные капитальные затраты и эксплуатационные расходы при условии выполнения требований бесперебойности, надежности и живучести; -не демаскировать УС. К первой категории отнесены потребители, перерыв в электроснабжении которых может повлечь за собой перерыв связи, они подразделяются на три группы: IА – потребители, не допускающие перерыва в электроснабжении; IБ – потребители, допускающие перерыв в электроснабжении на время автоматического переключения источников электроэнергии; IВ – потребители, допускающие перерыв в электроснабжении на время автоматического запуска и включения источников электроэнергии. Ко второй категории отнесены потребители, перерыв в электроснабжении которых допускается на время, необходимое для включения резервного (автономного) источника питания действиями личного состава дежурной смены. К третьей категории отнесены все остальные электроприемники, наружное и казарменное освещение, зарядные устройства и др. 41.ЦИТС.Состав и назнач-е элем-в. Центр инж-но-тех-х сис-м (ЭПС) есть организац-но-технич-е объед-е сил и ср-в, обеспечивающих эл\энергией элем-ты УС. Состав ЦИТС зависит от предназнач-я УС и в общем случае вкл-т:1) ПУ центром;2)трансформатор-ю подстанцию(ТП); 3)резерв-ю эл\станцию; 4)щитовую; 5)выпрямительную; 6)аккумуляторную; 7)апп-ю агрегатов беспереб-го пит-я; 8)апп-ю преобразов-я частоты (генерат-ю).ПУобеспеч-т ДУ элем-ми ЦИТС, визуал-й контроль парам-в основ-го оборуд-я и орг-цию служеб-й связи с ДЛ дежур-й смены СУС. ТП – для понижения напряж-я сети с 10 (6) кВ до 400/230 В. ТП оборуд-ся в отдел-м здании или в помещении РЭС. В состав ТП входят:-силовые понижающие трансформаторы;-распредел-ые устр-ва выс-го напряж-я (РУВН);-распредел-ые устр-ва низкого напряж-я (РУНН);-устр-ва аварийного включ-я резерва (АВР);-устр-ва релейной защиты, автоматики и сигнал-ции. Резервная эл\станция – для обеспеч-я эл\энергией всех потребителей УС в случае отсутствия или выхода из строя системы внешнего эл\снабжения. Щитовая – для распредел-я эл\энергии ко всем потребителям, а также защиты оборуд-я и сети от перегрузок и коротких замык-й.Апп-я бесперебойного пит-я – для обеспеч-я эл\энергией потребителей категории 1А. Размещ-ся в отдельном помещении. Выпрямител-я – для пит-я апп-ры связи, потребляющей электр.энергию пост-го тока и заряда АКБ. Апп-я 2хмашин-х агрег-в и преобразов-й час-ты – для обеспеч-ения электр. энергией ср-в связи и АСУ промышл-й и повыш-й (400 Гц) час-ты. Аккумул-я – для обеспеч-я пит-я потребителей в нештатных ситуациях (авария внешней сети, РЭС и т. д.). 42.Принципы построения систем ГЭС стацион-х объектов. Под гарантир-м пит-м(ГП) следует понимать обеспеч-е апп-ры связи и ср-в автом-ции эл\энергией в любых реж-х работы СЭС, за исключ-м кратковрем-х перерывов при работе коммутац-х устр-в, пуске автоматизир-х дизел-х эл\агрег-в и токораспредел-ой сети (ТРС). Для обеспеч-я потребит-й гарантиров-м пит-м use-ся резер-е источ-ки пит-я (резер-я сеть или резер-я эл\станция). Ввод в дей-е резер-х источ-в происходит автоматически. Устр-ва, обеспеч-щие автоматич-е включ-ие резер-го ист-ка, получили название устр-тв автомат-го включ-я резерва. Принцип построения системы ГП с помощью устр-в АВР показан на рисунке Устр-ва АВР сост-т из 2х контакторов – КМ1 (нормал-й работы), КМ2 (аварий-й работы) и цепей управл-я этими контакторами, кот-е обеспеч-ют контроль напряж-я источ-в пит-я, их переключ-е и блокировку Из рассмотр-го принципа следует, что в любом случае переход на резер-й источник (сеть, агрегат) связан с полным перерывом в пит-ии потребителей. Продолж-сть перерыва зав-т от типа use-мых устр-в АВР и степени автом-ции резер-х эл\станций. Сущест-щие устр-ва АВР с use-ем эл\мех-х реле и контакторов обеспеч-ют переключ-е на резерв-ю сеть за 0,6…0,7 с. В наст время разработаны и внедряются в эксплуатацию устройства АВР на бесконтактных элем-х (тиристорах), время переключения кот-х сокращено до 20 мс (время одного периода). 43.принципы построения систем беспереб эс стац объектов.Под беспереб-м пит-м (БП) следует понимать обеспеч-е ср-в связи и автом-ции эл\энергией в любых реж-х работы СЭС, за исклю-м аварий агрегатов беспереб-го пит-я и токораспредел-й сети. АБП сост-т из находящ-ся на одном валу СГ И ДПТ,АД.,а также АКБ,ВУ и комм-х устр-в. В норм-м реж потреб-ли получ-т пит-е от сети или эл\станции ч\з контактор КМ1 устр-ва АВР. В авар-м реж пр пропад-ии напр-я сети или его отклонении от допустимых пределов контактор КМ3 включ-ся и после разгона ДПТ и установл-ии треб-го напряж-я и час-ты на выходе СГ контакты контакторов КМ1 и КМ2 устр-ва АВР прекл-т пит-е потреб-лей на эл\машинный преобр-ль. В случае запуска резерв-й эл\станции или восстанов-я сети происходит обрат-е преключ-е и выключ-е преобраз-ля.Поскольку в основ-м реж преобраз-ль не вращ-ся,перерыв в пит-ии опред-ся врем-м разгона и может его достигать.в некот-х типах 2-хмашинных АБП вводят допол-й маломощ-й АД,что позвол-т в «горячем»резерве сократить время перерыва в пит-ии до 0,15с.к дост-вам данного типа АБП явл-яс простота.Недост-м явл-ся наличие всех неисправ-тей в эл\сетях. 44.Система элснабжения ПУС. Основные треб-я к системе элснабжения ПУС. |