Источники питания постоянного напряжения

Большая часть потребителей энергии требуют для питания постоянного напряжения. Источники питания преобразуют переменное напряжение промышленной сети в постоянное напряжение. Источники питания подразделяются:

- по функциональным возможностям на неуправляемые и управляемые источники;

- по структуре на источники с непосредственным преобразованием и с промежуточным преобразованием;

- по мощности на выпрямители малой, средней и большой мощности, хотя последнее разделение весьма условно.

Основными элементами источника питания с непосредственным преобразованием (рисунок 11.1,а) являются:

- трансформатор (Тр), который обеспечивает необходимое значение выпрямленного напряжения, а также служит гальванической развязкой между питающей сетью и нагрузкой;

- выпрямитель (В), с помощью которого обеспечивается однонаправленное протекание тока в цепи нагрузки, в результате чего переменное напряжение преобразуется в однополярное пульсирующее напряжение;

- сглаживающий фильтр (СФ) для уменьшения пульсаций напряжения питания;

- стабилизатор (Ст) обеспечивает постоянство выходного напряжения при изменении напряжения в питающей сети и мощности потребляемой нагрузкой.

 

Рисунок 11.1 - Структурные схемы источников питания: а – с непосредственным преобразованием; b – с промежуточным преобразованием

 

Источник питания с промежуточным преобразованием (рисунок 11.1,b) кроме названных элементов содержит инвертор (И), который преобразует постоянное напряжение на выходе выпрямителя в переменное напряжение высокой частоты (более 20 кГц). Такая структура позволяет заменить трансформатор, работающий на низкой частоте и имеющий большой вес, на высокочастотный трансформатор значительного меньшего веса. Сглаживающий фильтр на высокой частоте при одинаковой эффективности также имеет меньшие геометрические размеры. Инвертор, высокочастотный трансформатор и выпрямитель (В2) образуют преобразователь постоянного напряжения, который называют конвертором. Часто вводят обратную связь с выхода источника на инвертор, что позволяет стабилизировать выходное напряжение и исключить стабилизатор из схемы.

Выпрямители

 

Выпрямителем называют устройство, преобразующее переменное напряжение в постоянное напряжение. А точнее в однополярное, т.к. напряжение на выходе выпрямителя представляет собой однополярные импульсы косинусоидальной формы. Выпрямители подразделяются:

- по количеству фаз на однофазные, трехфазные и многофазные;

- по схемному решению на выпрямители с нулевой (средней) точкой и мостовые;

- по мощности на выпрямители малой, средней и большой мощности, хотя последнее разделение весьма условно.

Выпрямители большой мощности (сотни киловатт) применяются в электроприводе постоянного тока, в системах возбуждения электрических машин, в системах управления и регулирования электрической тяги на железнодорожном транспорте, при передаче электроэнергии постоянным током на дальние расстояния.