Корректор коэффициента мощности

В последние годы существенно изменился состав технических средств и оборудования, используемого на предприятиях и в быту. Большую часть нагрузки для электросетей составляет оборудование с бестрансформаторными источниками питания, включающими выпрямители и емкостные фильтры. Такая нагрузка является нелинейной, а коэффициент мощности для схемы мостового выпрямителя с емкостным фильтром, находится в пределах 0,5÷0,7 и зависит от величины ёмкости конденсатора и сопротивления нагрузки.

Корректор коэффициента мощности является стабилизатором тока заряда конденсатора. При этом ток, потребляемый из электросети практически равен току заряда, а опорным, то есть задающим сигналом корректора является, как правило, сигнал входного напряжения. Корректор коэффициента мощности работает в следящем режиме, поскольку входной сигнал является изменяющимся.

Во многих случаях корректоры коэффициента мощности построены в форме отдельной ступени преобразования напряжения [27]. При этом для формирования синусоидальной формы потребляемого тока используется, как правило, схема однотактного стабилизатора напряжения повышающего типа (рисунок 14.27). В стабилизаторе повышающего типа потребление тока i_C из сети производится на всех рабочих интервалах, а пульсации тока в сравнении с другими схемами являются наименьшими. Кроме того, в цепи потребления тока включена индуктивность L, что исключает возможность резкого изменения тока и, соответственно, снижает содержание высших гармоник во входном токе.

Р исунок 14.27. Структурная схема высокочастотного корректора мощности с формированием огибающей тока.

Как известно работа однотактного преобразователя напряжения повышающего типа включает два основных режима. Первый режим, когда транзисторный ключ VT открыт, в дросселе L происходит накопление энергии W_L=L(i_L)²/2. При этом диод VD заперт напряжением на конденсаторе С_ф. Второй режим, когда ключ заперт, в нагрузку и на заряд конденсатора поступает энергия, накопленная в дросселе, и энергия источника питания. Напряжение ЭДС самоиндукции дросселя U_L складывается с напряжением U_B источника питания. Выходное напряжение преобразователя (повышающего типа) оказывается больше напряжения U_В источника питания: U_Вых=U_В/γ, где коэффициент заполнения γ=t_И/Т_Пр; t_И - длительность импульса или открытого состояния транзисторного ключа; Т_Пр – период преобразования.

Формирование кривой входного тока i_ВCр (рисунок 14.28) осуществляется с помощью двух датчиков: датчика тока ДТ (в цепи индуктивности) и датчика выпрямленного напряжения ДВхН. При этом с помощью датчика тока образуется отрицательная обратная связь по току потребления, а сигнал датчика входного напряжения является задающим (форму напряжения электросети).

С помощью системы управления СУ реализуется широтно - импульсная модуляция, в данном случае позиционного (релейного) типа. Включение ключевого транзистора VT происходит в момент достижения сигнала на выходе датчика тока ДТ нуля, а выключение - в момент равенства выходного сигнала датчика тока с сигналом датчика входного напряжения ДВхН, который является в этом случае модулирующим (u_Мод на рисунке 14.28).

Р исунок 14.28. Упрощенные диаграммы процессов в корректоре коэффициента мощности с ШИМ релейного типа.

На каждом цикле переключения потребляемый от сети ток i_C имеет почти треугольную форму, его максимальное значение равно:

i_Cm(t)=k_ДТu_Мод(t),

где: k_ДТ - коэффициент передачи датчика тока ДТ; U_Мод(t) - сигнал датчика входного напряжения ДВН.

Среднее за период преобразования Т_Пр (или цикл) значение тока, потребляемого из электросети равно:

I_СCp≈0,5k_ДТu_Мод(t).

Лекция №16

Гальванические источники тока одноразового действия

Гальванические источники тока одноразо­вого действия или сухие эле­менты (батарейки) представляют собой унифици­рованный контейнер, в котором находятся электролит, абсорбируемый активным мате­риалом сепаратора, и электроды (анод и катод). В процессе разряда напряжение сухих элементов падает от номинального 1,2 В до напряжения отсечки , то есть до 0,8 В на элемент (для угольно – цинковго элемента).

Рис.2.5

В общем случае батарейки позволяют при прочих равных развивать больший ток разряда, чем аккумуляторы, однако эффективность батареек тем больше, чем меньше ток разряда. Начальный стабильный ток, который может кратковременно отдавать батарея называется током вспышки. Его значение иногда входит в обозначение элементов.

Обозначение габаритов	Диаметр, мм	Высота, мм
Цилиндрические
ААА	10,5	44,5
АА	14,5	50,5
С	26,2	50,0
D	34,2	61,5
F	33,5	91,0
Кнопочные
М5	7,95	3,56
М15	11,70	5,34
М30	16,00	11,10
Плоские
	Длина, мм	Высота, мм	Ширина, мм
F15	14,2	3,02	14
F25	22,6	5,85	22,6
F40	31,8	3,30	21,4

В угольно – цинковых элементах рис. 2,5 анод выполнен из двуокиси марганца, анод из цинка, а желеобразный электролит из хлорида аммония. Угольно цинковые элементы восстанавливаются в течение перерыва в работе (которые необходимы для продления срока службы), а также допускают подзарядку напряжением 1,5 U_Э в течение 12 – 16 часов.

В щелочных элементах в качестве электролита используется щёлочь, а напряжение на 0,1 В меньше, чем у угольно – цинковых, то есть они практически взаимозаменяемы.

Ртутные элементы (РЦ) похожи на щёлочные, но в них используется оксид ртути. Эти элементы имеют весьма длительные сроки службы и хранения и высокую удельную ёмкость. В серебрянных элементах (Silver oxid) катоды сделаны из окиси серебра, а напряжение на 0,2 В выше чем у угольно – цинковых.

В литиевых (ФЛ или Litium) элементах анод сделан из лития, применяется органический электролит, а катоды из различных материалов. Номинальное напряжение таких элементов составляет 3,0 В, они обладают высокой удельной ёмкостью и длительными сроками работы и хранения.