Панель источника питания постоянного тока

Какие виды источников тока существуют

Энергия не может возникать из ничего. Об этом говорит закон сохранения энергии. Во всех без исключения источниках, электроэнергия создается за счет других ее видов.

В зависимости от того, какая именно энергия превращается в электрическую, выделяют такие виды (рис. 1) источников:

1. механические – генераторы,
2. тепловые – термопары, термогенераторы,
3. световые (фотоэлектрические) – солнечные батареи и фотоэлементы,
4. химические – гальванические элементы и аккумуляторы.

Рис. 1. В зависимости от видов энергии, преобразуемой в электрическую, источники разбивают на группы Рассмотрим подробнее эти виды.

Классификация ↑

На расположение в помещении электрического оборудования и электрических установок в целом определяющее значение имеют несколько факторов:

• Узел ввода. Через него электрическая энергия поступает в помещение. В качестве узла ввода может использоваться электрический кабель высокого напряжения или проводка;
• Место расположения электрической установки. Нередко бывают случаи, когда электроустановка расположена не внутри помещения, а снаружи. В данном случае в качестве электроустановки выступает электрический распределительный щит, насос для функционирования водяных фонтанов или скважин, систем для поливки или бассейнов.

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ: Что такое пакетный выключатель

Электрические установки между собой подразделяются по мощности:

• До 1000 В. Используются для обеспечения функционирования оборудования, мощностью до 1000 В;
• От 1000 до 1500 В. Применяются для подачи постоянного тока от источника питания до его потребителей не больше 1500 В.

По типу использования эклектические установки подразделяются на такие виды:

• Электрические станции. Используются для обеспечения работы электрического промышленного оборудования и функционирования линий теплоснабжения;
• Высокомощные нагреватели воды. Предназначены для нагревания большого количества воды;
• Осветительные системы. Обеспечивают электрическое снабжение частных и загородных домов.

Стоит отдельно рассмотреть каждую электрическую систему, ведь установки достаточно разнообразны и каждая имеет свои конкретные характеристики, положительные и отрицательные стороны. В зависимости от определенных качеств меняется и назначение, и сам принцип работы.

1. По уровню напряжения

Все машины отличаются уровнем мощности. Основная классификация подразумевает четкое разделение на напряжение до 1000в и после 1000в. Также встречаются совсем маломощные установки (в них обычно нет даже ватта).

Каждый из вариантов выполняет определенные функции: наиболее мощные отлично подходят для производства, а менее мощные прекрасно решают небольшие задачи и отлично экономят энергию (что в конечном итоге положительно сказывается на безопасности).

1. По назначению

Классификация по назначению является самой простой и понятной. Можно выделить пять достаточно крупных групп.

• Силовые. Это максимально мощные и надежные установки, которые используются в основном на производстве. Они нужны, чтобы обеспечивать вентиляцию, регулировать насосную систему и т.п. Отличаются постоянством, работают стабильно практически в любых условиях.
• Преобразовательные. Основная функция их в том, чтобы преобразовывать переменный ток в постоянный. Характеристики таких машин меняются, если это необходимо для работ каких-либо приборов.
• Электрооперационные. Подобные электрические установки необходимы для того, чтобы совершать любые действия с электрическим током. Это может быть нагрев с помощью дуги, луча или индукции.
• Электросварочные. Они необходимы для соединения металлов.
• Осветительные. Они нужны для подачи электрического света, встречаются повсеместно как в частных домах, так и на производстве.

1. По безопасности

По критерию безопасности расположения электроустановок выделяют следующие виды:

• открытые. Это те, которые могут располагаться не в помещении, при этом полностью защищены от осадков и перепадов температур;
• под навесом. Они имеют дополнительную защиту, но нет необходимости располагать их внутри здания;
• закрытые. Они тщательно монтируются внутри помещения.

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ: Бесконтактный выключатель назначение маркировка и установка

Ни в коем случае нельзя путать эти типы установок, иначе это может привести трагичным последствиям.

Инженерный имеет все необходимые инструменты для качественного проведения обслуживания электроустановок, слаженный коллектив профессионалов и лицензии, которые дают право осуществлять все необходимые испытания и замеры. Оставив выбор на электролаборатории «ПрофЭнергия» вы выбираете надежную и качествунную работу своего оборудования!

Если хотите заказать обслуживание электроустановок или задать вопрос, звоните по телефону.

Идеальный источник тока

Если ток, проходящий через двухполюсник и снимаемый с его контактов, не изменяется от величины напряжения на этих контактах, то это идеальный источник тока. Закон Ома, утверждающий, что сила тока на участке цепи находится в прямой зависимости от напряжения и обратно пропорциональна сопротивлению, ссылается на такой эталон. Формула:

I = U/R, где:

• I – ток, А;
• U – напряжение, В;
• R – сопротивление, Ом.

В этом случае подразумевается, что внутреннее сопротивление источника близко или равно бесконечности. Это значит, что внешние параметры цепи, изменяющие напряжение на выходе двухполюсника, не изменяют ток.

Внимание! Мощность на выводах источника будет повышаться с увеличением сопротивления нагрузки, при неизменном токе это даёт увеличение мощности P = U*I. В этом случае можно говорить об идеальном источнике мощности

Источник любого типа далёк от идеального генератора. Правильно подобранный и неповреждённый источник тока прослужит долго. Главное, чтобы эксплуатация проходила в рекомендуемом режиме. Так как большинство изделий связано с химическими процессами, то хранение и утилизация этой продукции выполняются по экологическим нормам и правилам.

Регулируемые источники

Регулируемый источник состоит из таких компонентов:

• понижающий трансформатор;
• выпрямитель;
• сглаживающий фильтр (устраняет пульсации);
• стабилизатор постоянного напряжения.

Стабилизатор постоянного напряжения — интегральная микросхема, поддерживающая выходное напряжение на одном уровне, независимо от его колебаний на входе.

Колебаний обусловленных перепадами напряжения в электросети, изменением тока нагрузки или температуры. Блоки с такими стабилизаторами называют регулируемыми.

Сегодня распространены импульсные блоки питания, они состоят из таких компонентов:

• входной выпрямитель;
• инвертор;
• понижающий высокочастотный трансформатор;
• выходной выпрямитель.

Инвертор превращает предварительно выпрямленный ток снова в переменный, но при этом значительно повышает его частоту — до 10-15 кГц. При такой частоте, габариты трансформатора и потери в нем значительно сокращаются. Инвертор состоит из ключевых транзисторов, управляемых микросхемой.

Этот же принцип реализован в сварочных инверторах, чем и объясняется их компактность.

Существует множество микросхем-стабилизаторов с разными свойствами. К примеру, микросхема LM317 рассчитана на ток до 1,5 А и позволяет регулировать напряжение на выходе. Более мощный стабилизатор — микросхема LM350.

4-1. Лицевая панель

1)	Выключатель питания	Включение (ON)/выключение (OFF) питания прибора.
2)	Кнопка подключения выходных клемм прибора OUTPUT (только для MPS-xxxxLK-x и MPS-xxxxD):	После включения питания прибора напряжение на выходных клеммах прибора отсутствует. При этом вольтметр отображает напряжение, установленное Вами для дальнейшей работы. Нажмите на эту кнопку, для подключения источника к выходным клеммам, при этом загорится светодиод OUT. При повторном нажатии этой кнопки, светодиод погаснет, а напряжение на выходных клеммах прибора снова будет равно нулю. Будет установлен ждущий режим прибора. В целях безаварийной работы последующее нажатие этой кнопки производите не ранее чем через 3 секунды.
3)	Индикатор подключения выходных клемм прибора OUT: см. выше.
4)	Индикатор C.C.	зажигается, если прибор находится в режиме постоянного тока.
5)	Индикатор C.V.	зажигается, если прибор находится в режиме постоянного напряжения.
6)	Вольтметр	показываетвеличинувыходногонапряжения.
7)	Амперметр	показываетвеличинувыходноготока.
8)	Регулятор напряжения COARSE	для грубой установки выходного напряжения.
9)	Регулятор напряжения FINE	для точной установки выходного напряжения.
10)	Регулятор тока COARSE	для грубой установки выходного тока.
11)	Регулятор тока FINE	для точной установки выходного тока.
12)	“+” выходная клемма:	вывод положительной полярности источника (красный).
13)	“GND” клемма:	вывод для заземления и шасси источника (зеленый).
14)	“–” выходная клемма:	вывод отрицательной полярности источника (черный).
15)	“+ 5V/1A” выходная клемма:	вывод положительной полярности источника 5В.
16)	“– 5V/1A” выходная клемма:	вывод отрицательной полярности источника 5В.

Источник питания постоянного тока Б5-75

Источник питания постоянного тока Б5-75 предназначен для обеспечения питания измерительных систем и радиоэлектронных устройств стабилизированным напряжением и током. Область применения: системы питания при проектировании, производстве, испытаниях и ремонте радиоэлектронной аппаратуры, электронных и электротехнических изделий.
Источник питания постоянного тока Б5-75 представляет собой компенсационный стабилизатор с последовательно включенным регулирующим элементом и усилителями обратной связи по напряжению, току, уровню ограничения выходного напряжения, ограничению выходной мощности.
Установка величины выходного напряжения, тока и величины напряжения ограничения осуществляется с передней панели потенциометрами, которые подают опорное напряжение на входы усилителей обратной связи по напряжению, току и ограничению выходного напряжения. Ограничение мощности осуществляется усилителем обратной связи, на вход которого подается напряжение, пропорциональное произведению выходного напряжения на ток нагрузки.
Для снижения габаритов, массы и увеличения коэффициента полезного действия силовая часть источника питания выполнена по схеме с «бестрансформаторным» входом. Снижение потребляемой мощности достигнуто применением пассивного корректора коэффициента мощности. Для обеспечения минимального падения напряжения на регулирующем элементе стабилизатора применен управляемый преобразователь сети.
Источник питания постоянного тока Б5-75 выполнен в малогабаритном корпусе бесфутлярной конструкции.

Технические характеристики:

• Назад
• Вперёд >>

5-2. Установка ограничения тока

1)Определите
максимальную величину безопасного тока для питания вашего устройства.

2)Временно
замкните накоротко проводником клеммы “+” и “–”
источника питания.

3)Поверните
регулятор напряжения в направлении 0 до момента зажигания индикатора C.C.

4)Установите
регулятором тока требуемое значение максимального тока, контролируя его
величину по дисплею А.

5)Предельное
значение (ограничение) тока теперь установлено. При дальнейшей работе с
источником не меняйте положение регулятора тока.

6)Снимите
закорачивающий проводник с клемм “+”
и “–” и подключите к ним
нагрузку для питания в режиме постоянного напряжения.

Переменный ток и его свойства

Переменный ток циклически меняет направление и силу, характеризуется следующими параметрами:

1. частота. Число циклов (периодов) в секунду. Например, частота тока в сети составляет 50 Гц;
2. амплитуда. Максимальное отклонение напряжения и силы тока от нуля. Так, сетевое напряжение 50 раз в секунду меняет значение от -311 В до 311 В;
3. действующее значение. Это напряжение или сила эквивалентного постоянного тока, то есть такого, который вызывает в проводнике такое же тепловыделение, как и данный переменный. К действующему значению прибегают с целью упрощения расчетов: работать с постоянно изменяющимися величинами крайне неудобно. Например, если в формуле записать действительное значение переменного сетевого напряжения, изменяющегося от -311 В до 311 В по синусоидальному закону, получится уравнение с тригонометрическими функциями либо комплексными числами. Гораздо проще оперировать постоянным действующим значением в 220 В;
4. форма. Сетевой ток, производимый механическими генераторами, имеет синусоидальную форму. На выходе инвертора она может быть остроугольной, ступенчатой и т. д.

Переменный ток уступает постоянному в следующем:

1. он менее качественный. Так, сварной шов получается более прочным и надежным, если сварка осуществлялась постоянным током. Качественнее работает и электроника;
2. при частоте в 50 Гц — более опасен. Нарушения в организме вызывает уже при силе в 50 мА, тогда как постоянный — при силе в 300 мА. Однако, с повышением частоты переменный ток становится уже не таким опасным. Так, выдающийся изобретатель Никола Тесла на публичных опытах пропускал через себя переменный ток большого напряжения (светилась зажатая в руке лампа), предварительно подняв его частоту до нескольких мегагерц;
3. сопротивление проводников переменному току выше, чем постоянному. Разъяснение этому будет дано ниже.

Но есть у переменного тока и полезная особенность: создаваемое им магнитное поле также является переменным, а значит, оно способно наводить в проводниках ЭДС (закон электромагнитной индукции).

Переменный ток делает возможным работу таких устройств:

1. трансформаторы. За счет повышения напряжения значительно сокращаются потери в линиях электропередач;
2. индукционные нагреватели;
3. дроссельные фильтры. Дроссель — катушка. Создаваемое ею переменное магнитное поле противодействует переменному току, то есть дроссель выступает в качестве сопротивления. От индуктивности катушки зависит частота тока, которому она сильнее всего противодействует. Эта особенность позволяет глушить дросселем высокочастотные помехи в сети.

Наличием переменного магнитного поля объясняется и упомянутое выше увеличение сопротивления проводника. В нем полем также наводится ЭДС, противодействующая данному переменному току. Эта ЭДС выше в центре проводника, где сконцентрированы силовые линии поля, соответственно, носители заряда вытесняются наружу (поверхностный или скин-эффект).

В итоге вместо всего сечения проводника ток пропускает только некоторая его часть, отчего и возрастает сопротивление. Еще отличие переменного тока от постоянного — способность протекать по цепи с последовательно включенным конденсатором. Для постоянного тока разрыв между обкладками непреодолим, тогда как переменный протекает почти свободно, заряжая обкладки то с одним, то с другим знаком.

Конденсатор, как и катушка, каждый раз накапливает энергию и затем возвращает ее в цепь, так что он тоже оказывает переменному току сопротивление, которое зависит от емкости конденсатора.

Основные узлы регулируемого блока питания

Трансформаторный источник питания в большинстве случаев выполняется по следующей структурной схеме.

Узлы трансформаторного БП.

Понижающий трансформатор снижает напряжение сети до необходимого уровня. Полученное переменное напряжение преобразуется в импульсное с помощью выпрямителя. Выбор его схемы зависит от схемы вторичных обмоток трансформатора. Чаще всего применяется мостовая двухполупериодная схема. Реже – однополупериодная, так как она не позволяет полностью использовать мощность трансформатора, да и уровень пульсаций выше. Если вторичная обмотка имеет выведенную среднюю точку, то двухполупериодная схема может быть построена на двух диодах вместо четырех.

Двухполупериодный выпрямитель для трансформатора со средней точкой.

Если трансформатор трехфазный (и имеется трехфазная цепь для питания первичной обмотки), то выпрямитель можно собрать по трехфазной схеме. В этом случае уровень пульсаций наиболее низок, а мощность трансформатора используется наиболее полно.

После выпрямителя устанавливается фильтр, который сглаживает импульсное напряжение до постоянного. Обычно фильтр состоит из оксидного конденсатора, параллельно которому ставится керамический конденсатор малой емкости. Его назначение – компенсировать конструктивную индуктивность оксидного конденсатора, который изготовлен в виде свернутой в рулон полоски фольги. В результате получившаяся паразитная индуктивность такой катушки ухудшает фильтрующие свойства на высоких частотах.

Далее стоит стабилизатор. Он может быть как линейным, так и импульсным. Импульсный сложнее и сводит на нет все преимущества трансформаторного БП в нише выходного тока до 2..3 ампер. Если нужен выходной ток выше этого значения, проще весь источник питания выполнить по импульсной схеме, поэтому обычно здесь используется линейный регулятор.

Выходной фильтр выполняется на базе оксидного конденсатора относительно небольшой емкости.

Обобщенная блок-схема импульсного БП.

Импульсные источники питания строятся по другому принципу. Так как потребляемый ток имеет резко несинусоидальный характер, на входе устанавливается фильтр. На работоспособность блока он не влияет никак, поэтому многие промышленные производители БП класса Эконом его не ставят. Можно не устанавливать его и в простом самодельном источнике, но это приведет к тому, что устройства на микроконтроллерах, питающиеся от той же сети 220 вольт, начнут сбоить или работать непредсказуемо.

Дальше сетевое напряжение выпрямляется и сглаживается. Инвертор на транзисторных ключах в цепи первичной обмотки трансформатора создает импульсы амплитудой 220 вольт и высокой частотой – до нескольких десятков килогерц, в отличие от 50 герц в сети. За счет этого силовой трансформатор получается компактным и легким. Напряжение вторичной обмотки выпрямляется и фильтруется. За счет высокой частоты преобразования здесь могут быть использованы конденсаторы меньшей емкости, что положительно сказывается на габаритах устройства. Также в фильтрах высокочастотного напряжения становится целесообразным применение дросселей – малогабаритные индуктивности эффективно сглаживают ВЧ пульсации.

Регулирование напряжения и ограничение тока выполняется за счет цепей обратной связи, на которые подается напряжение с выхода источника. Если из-за повышения нагрузки напряжение начало снижаться, то схема управления увеличивает интервал открытого состояния ключей, не снижая частоты (метод широтно-импульсного регулирования). Если напряжение надо уменьшить (в том числе, для ограничения выходного тока), время открытого состояния ключей уменьшается.

Панель питания ПР-ЭЦ25

Функции панели ПР-ЭЦ25

1. Панель ПР-ЭЦ25 применяют с аккумуляторной батареей напряжением 24В, от которой обеспечивается питание:
   1. Реле;
   2. приборов диспетчерской централизации;
   3. резервное питание красных ламп входных светофоров;
   4. лампочек табло;
2. Панель ПР-ЭЦ25 преобразует переменный ток частотой 50Гц в переменный ток 25Гц для питания рельсовых цепей(в качестве преобразователей частоты используют ПЧ50/25-300):
   1. преобразователь П для питания местных обмоток реле типа ДСШ;
   2. преобразователи 1П и 2П служат для питания путевых трансформаторов рельсовых цепей(в панели 4 луча питания рельсовых цепей);
      1. ПХЛ1-ОХЛ1 – первый луч питания;
      2. ПХЛ2-ОХЛ2 – второй луч питания;
      3. ПХЛ3-ОХЛ3 – третий луч питания;
      4. ПХЛ4-ОХЛ4 – четвертый луч питания;
   3. контроль наличия напряжения в каждом луче контролируется лучевым реле 1ЛА-4ЛА;
3. Аварийный режим — при отключении переменного тока панель обеспечивает питание от аккумуляторной батареи гарантированных нагрузок(это питание подается преобразователем ПП-300М):
   1. красные лампы входных светофоров;
   2. пригласительные лампы входных светофоров;
   3. разъединители ВЛ СЦБ;
4. Светофоры питаются от трансформатора Тр1 панели ПВ1-ЭЦ, а панель ПР-ЭЦ25 только коммутирует режимы питания светофорных ламп(день,ночь);
5. Рабочие цепи стрелочных электроприводов постоянного тока напряжением 220В питаются от выпрямителя Вп2 типа ВЧС-1,3, который нормально включен и автоматически переключается на выпрямитель Вп3.
6. Лампочки табло питаются от трансформатора Тр1 типа ПОБС-5А, а режимами горения ламп управляют с пульта табло кнопками(кнопки управляют соответствующими реле):
   1. ВНТ – нормальное напряжение 24В;
   2. СНТ??? – сниженное напряжение 19,2В;
   3. КСТ – включение контроля стрелок на светосхеме станции;
   4. ОТ – отключения табло при резервном управлении станции, находящейся на диспетчерском урпавлении;
7. При выключении переменного тока должны получать гарантированное питание цепи лампочек, контролирующих(контактами аварийных реле 1ТА, 2ТА: питание от батареи 24В подключается в цепи С, СМ, МС, КМС, генератором питания этих лампочек в мигающем режиме является пульс-пара на реле М и ПМ, которая включается в действие при подключении лампочек):
   1. перегонные устройства;
   2. напряжение на фидерах;
   3. работу ДГА;
   4. и другие устройства???
8. Аккумуляторная батарея заряжается при помощи автоматического зарядного устройства Вп1. Зарядное устройство в режиме содержания поддерживает на батарее напряжение 0,6-26,4В. При снижении напряжения до 24В включается форсированный режим заряда, который переключается на режим содержания при достижении напряжения на батарее 31В.