книги / Электротехнические устройства радиосистем

6Ф2.14 К 45

УДК 621.311.6.621.313

Китаев В. Е.

устройств электропитания радиотехнических систем.

Книга предназначена в основном в качестве учебного пособия для студентов радиотехнических факультетов.

3-4-3

6Ф2.14

259-71

ВВЕДЕНИЕ

В современных радиотехнических системах значительное место занимают электротехнические эле­ менты и устройства, к которым относятся автономные автоматизированные электростанции, трансформаторы, электрические машины, коммутационная аппаратура, дроссели насыщения, магнитные усилители, выпрями­ тели, стабилизаторы напряжения (тока) и т. д.

Объем, занимаемый электротехническими устройст­ вами, часто достигает 70—80% общего объема, за­ нимаемого всей аппаратурой радиотехнической системы.

Выпрямители, сглаживающие фильтры, стабилизато­ ры, регуляторы напряжения (тока) образуют так назы­ ваемые вторичные источники питания, преобразующие электрическую энергию первичного источника в энергию постоянного тока с заданными параметрами (величиной напряжения, пульсацией, допустимыми пределами ре­ гулирования и т. д.). Объем, занимаемый вторичными источниками питания, обычно составляет от 20 до 80%

аппаратуры и источников питания от перегрузок и ко­ ротких замыканий, а также сигнализация о работоспо­ собности аппаратуры осуществляются коммутационными элементами (автоматами, контакторами и т. д.), состав­ ляющими систему автоматики. Объем, занимаемый эле­ ментами автоматики, составляет обычно от 2 до 10% общего объема аппаратуры радиотехнической системы.

В радиотехнических системах широко используются различного рода электрические машины (электродвига­ тели, сельсины, электромашинные усилители и преобра­ зователи). Электродвигатели постоянного и переменного тока применяются для вентиляторов, охлаждающих

передающую аппаратуру с суммарной мощностью 10 кет при питании от сети с частотой тока 50 гц, может быть размещена в четырех транспортных единицах грузоподъемностью по 6 г, из которых одна является автономной электростанцией, содержащей два (основной и резервный) дизель-генераторных агрегата мощностью по 10 кет каждые. При питании той же аппаратуры через электромашинный преобразователь током с часто­ той 400 гц количество транспортных единиц уменьшится на одну за счет уменьшения объема и веса вторичных источников питания. Это сравнение сделано в предпо­ ложении, что каждый радиотехнический блок, шкаф, устройство получает электропитание от своего автоном­ ного блока питания. Такой способ электропитания ши­ роко распространен.

Если же -в пределах каждой транспортной единицы радиотехнической аппаратуры выполнить вторичные источники питания (блоки питания) таким образом, что­ бы по каждому номиналу выходного напряжения ток был достаточный для питания всей аппаратуры, разме­ щенной в данной транспортной единице, то в этом слу­ чае аппаратура может быть размещена в двух транс­ портных единицах, из которых одна содержит два дизель-генераторных агрегата частотой 50 гц и мощ­ ностью 15 кет каждый и электромашинный преобразо­ ватель на частоту 400 гц. Некоторое увеличение мощ­ ности дизель-генераторных агрегатов объясняется не­ обходимостью питания от них электромашинного пре­ образователя, к. п. д. которого составляет примерно 70%.

Таким образом, на этом примере видно, какое зна­ чительное снижение стоимости и габаритов можно по­ лучить при правильном выборе, расчете и проектирова­ нии электротехнических устройств, входящих в радио­ техническую систему.

бается о б м о т к о й в ы с ш е г о н а п р я ж е н и я (ВН),

ской энергии, считают первичной, обмотку же, к кото­ рой подключается нагрузка, — вторичной. Различают по­ нижающие и повышающие трансформаторы. У повы­ шающих трансформаторов первичной обмоткой являет­ ся обмотка высшего напряжения, а вторичной — обмотка низшего напряжения. В повышающем трансформаторе в качестве первичной обмотки используется обмотка низшего напряжения, а вторичной — обмотка высшего напряжения.

1-2. РЕЖИМ ХОЛОСТОГО ХОДА ТРАНСФОРМАТОРА

При холостом ходе вторичная обмотка транс­ форматора разомкнута и в ней тока нет (/2= 0 ) .

Опыт холостого хода, позволяющий определить коэф­ фициент трансформации, потери холостого хода и вход­

маторах малой мощности (десят­ ки вольт-ампер)— 25—30% и более от номинального.

Намагничивающая сила первичной обмотки транс­ форматора равна:

F0= I 0W U

где — число последовательно соединенных витков первичной обмотки.

Намагничивающая сила (НС) F0— возбуждает маг­ нитное поле, большая часть силовых линий которого за­

Отношение напряжений обмоток при холостом ходе и2

формации.

Первичная обмотка обладает активным сопротивле­ нием Ги так что падение напряжения в активном сопро­ тивлении этой обмотки равно Ла . Обычно это падение напряжения очень мало по сравнению с э. д. с. Уравне­ ние равновесия э. д. с. для первичной обмотки можно записать в следующем виде:

с э. д. с., индуктируемой основным магнитным потоком

(Esi<^.Ei).

Если пренебречь за малостью падением напряжения в активном сопротивлении первичной обмотки и э. д. с. рассеяния, то можно считать, что приложенное к пер­ вичной обмотке напряжение в любой момент уравнове­ шивается э. д. с., индуктируемой основным магнитным потоком ( u i= —ei). Поэтому при синусоидальном пи­ тающем напряжении э. д. с. и индуктирующий ее основной магнитный поток также будут синусоидальны­ ми функциями времени.

Если представить э. д. с. рассеяния первичной об­ мотки в виде падения напряжения в индуктивном со­ противлении Xi этой обмотки, обусловленным потоком рассеяния Ф*1, т. е.

— Ев| = /10АГ1,

то уравнение равновесия э. д. с. для первичной обмотки

Для возбуждения магнитного поля в магнитопроводе трансформатор потребляет из сети реактивную мощ­ ность, Вследствие перемагничивания стали магнитопро­

вода в нем возникают потери на гистерезис и вихревые токи. Мощность, потребляемая трансформатором при холостом ходе Р0, расходуется в основном на покрытие потерь в стали Р с, так как потери в первичной обмотке

(I* Г\) при этом очень малы. Ток холостого хода транс­

форматора помимо реактивной составляющей / имеет активную составляющую //t. Его величина определяется

из выражения / 0 = |/7 ^ -f-12

Реактивная составляющая тока холостого хода воз­ буждает магнитное поле в сердечнике трансформатора. Зна­ чение определяется из расчета магнитной цепи, проводи­ мого в следующем порядке. Приняв E1= U lH из [(1-1) при

заданных частоте f и числе витков первичной обмотки ш,, рассчитывается магнитный поток Фмакс. По известным Ф Мпкс

и площади поперечного сечения магнитопровода вычисляет­ ся магнитная индукция Вмакс. Затем по кривым намагничи­ вания для стали, из которой сделан магнитопровод, нахо­ дят соответствующее значение напряженности поля Яс. Далее, умножив найденное значение Нс на среднюю длину магнитных линий магнитопровода /с, определяют намагни­

чивающую силу, необходимую для возбуждения магнитного поля в сердечнике Hcl0 = Y 2 I wv Если поперечное сече­

ние магнитопровода различно по всей длине магнитного пути (стержня и ярма), то следует определить магнит­ ную индукцию в стержне и ярме раздельно и по кривым намагничивания найти соответствующие значения на­ пряженности поля для проведения магнитного потока через стержни и ярмо. Если на пути магнитного потока встречаются немагнитные промежутки (между стержнем и ярмом), то следует прибавить еще намагничивающую силу, необходимую для проведения магнитного потока через эти промежутки.

При более точных расчетах приходится считаться с нелинейностью магнитной характеристики, вследствие которой ток холостого хода не является синусоидальной функцией времени. При построении векторных диаграмм ток холостого хода принимают синусоидальным и рав­ ным действующему значению истинного тока холостого хода, которое может быть определено с помощью ампер­ метра при опыте холостого хода.