Занятие №3 Выпрямительные устройства и полевые электроустановки.

I. Вводная часть - 15 минут.

• Принять доклад дежурного по взводу;

• проверить наличие личного состава и готовность взвода к занятию;

• заполнить журнал;

• провести контрольный опрос по ранее изученному материалу

(в течении 10 минут).

Рекомендуемые вопросы для контрольного опроса:

- устройство и принцип действия химического источника тока;

- основные параметры химических источников тока;

- устройство, достоинства, недостатки, применение

марганцево-цинковых элементов;

- классификация никель-кадмиевых аккумуляторов;

- виды зарядов никель-кадмиевых аккумуляторов;

- достоинства, недостатки, применение никель-кадмиевых аккумуляторов;

- достоинства, недостатки, применение кислотных аккумуляторов.

• объявить название темы занятия, время, отводимое для изучения темы, отчетность по изучаемому учебному материалу;

• объявить цели, учебные вопросы и порядок проведения занятия;

• довести до студентов список необходимой литературы по изучаемой теме;

II. Основная часть – 70 минут.

Вопрос №1 – 30 мин.

ОСНОВЫ УСТОЙСТВА И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ И ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ НАПРЯЖЕНИЯ. НАЗНАЧЕНИЕ, СОСТАВ И ВОЗМОЖНОСТИ ОСНОВНЫХ ТИПОВ ЗАРЯДНЫХ УСТРОЙСТВ.

Основные схемы выпрямительных устройств.

Большая часть радиотехнических устройств запитываются от источников постоянного тока. Как уже было сказано выше, электропитание может осуществляться от химических источников тока, однако значительно чаще производят преобразование переменного напряжения сети 220/380В в переменное напряжение необходимой величины, а затем с помощью специального устройства – выпрямителя, преобразуют переменное напряжение в постоянное.

Выпрямительные устройства применяются как для питания аппаратуры, так и для заряда аккумуляторов.

Выпрямительные устройства первой группы, как правило, входят в составблока питаниясредств связи.

Выпрямительные устройства второй группыобычно переносные и имеют в своем составетрансформатор, выпрямительный блок, аппаратуру управления и контроляи применяются в зарядных базах и в аппаратуре связи для заряда аккумуляторов.

В качестве элемента преобразования переменного тока в постоянный используют в основном полупроводниковые диоды.

Диоды соединяют между собой, трансформатором и с сопротивлением нагрузки с помощью определенной схемы. В зависимости от схемы при одном и том же питающем напряжении изменяются величины токов через выпрямительные диоды, обмотки трансформатора и сопротивление нагрузки, величина и частота пульсаций выпрямленного напряжения.

Все схемы выпрямителей могут быть разделены на две группы: однотактные и двухтактные.

Тактность схемы определяется изменением направления протекания тока во вторичной обмотке трансформатора выпрямителя:

• если на одной и той же вторичной обмотке трансформатора ток протекает только в одном направлении, то такая схема называется

однотактной;

• если в обоих направлениях – двухтактной.

Различных схем существует достаточно много, но в выпрямительных устройствах военных установок связи находят применение пять следующих схем:

- Однополупериодная схема выпрямления переменного тока;

- Двухполупериодная схема выпрямления однофазного тока;

- Мостовая схема выпрямления однофазного тока (схема Греца).

- Однополупериодная схема выпрямления трехфазного тока;

- Мостовая схема выпрямления трехфазного тока

(схема Ларионова).

Первая, вторая и четвертая схемы являются однотактными, третья и пятая – двухтактными.

Однополупериодная схема выпрямления однофазного тока.

Однополупериодная схема выпрямления однофазного тока являет­ся простейшей схемой.

Однополупериодные выпрямители применяют при мощности в наг­рузке до 5-10 Вт и тогда, когда не требуется малый коэффициент пульсаций (отношение амплитуды первой гармоники составляющей выпрямленного напряжения к его постоянной составляющей).

Схема однополупериодного выпрямителя применяется с одним выпрямительный диодом VD₁ ( рис 1а).

Трансформатор TP₁ служит для повышения или понижения переменного напряжения Uвх. Напряжение на выходах вторичной обмотки (3-4) трансформатора периодически меняется по знаку. Допустим, что во время положительного полупериода входного напряжения потенциал верхнего (по рис.1,а) вывода обмотки 3-4 трансформатора положителен, а потенциал нижнего вывода на этой же обмотки отрицателен. Диод VD₁ включен в прямом направлении и в цепи: (+, верхний вывод обмотки 3-4 трансформатора; диод VD₁; сопротивление нагрузки Rн; (-);нижний вывод обмотки трансформатора протекает ток.

Во время отрицательного полупериода входного напряжения потенциал верхнего вывода обмотки 3-4 трансформатора отрицателен, а нижний вывод этой же обмотки имеет положительный потенциал. Во время этого полупериода диод VD₁ включен в обратном направлении, ток через диод практически не протекает (только малый обратный ток Iобр, обуслов­ленный движением не основных носителей тока). Таким образом, ток через нагрузку (в данном случае через Rн) протекает не непрерывно, а периодически, и только в течение одного полупериода (импульсы пунктирной линией на рис.1,в.

Так как падение напряжения на Rн прямо пропорционально току через нагрузку и сопротивлению нагрузки, то на выходе выпрямите­ля получается пульсирующее напряжение с частотой 50 Гц (при пита­нии выпрямителя от сети переменного тока с частотой 50 Гц).

Для питания большинства электронных схем подобное напряжение непригодно. Поэтому все выпрямители, являющиеся вторичными источ­никами питания, имеют сглаживающие фильтры, предназначенные для уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения. Сглаживающие филь­тры имеют в качестве основных элементов конденсаторы, катушки ин­дуктивности с сердечником (дроссели) и резисторы. Простейший фильтр состоит из конденсатора (обычно электролитического), включенного параллельно резистору нагрузки (С₁ на рис.1,а).

Сглаживание пульсаций выпрямленного напряжения осуществляет­ся следующим образом: в течение полупериода, когда диод открыт, ток протекает через Rн и одновременно заряжается конденсатор С₁ почти до амплитудного значения переменного напряжения. В следующий период, когда диод закрыт, конденсатор разряжается через Rн. В ре­зультате пульсации становятся меньше (сплошная линия на рис.1в). Чем больше емкость конденсатора С₁ и сопротивление нагрузки Rн, тем медленнее разряжается конденсатор, и соответственно, уменьшаются пульсации. Более эффективное сглаживание пульсаций выпрямленного напряжения осуществляется при включении в цепь фильтрации резисто­ра и еще одного конденсатора (рис.2).

б)

Рис.1. Схема однополупериодного выпрямителя (а) и временные диаграммы напряжений (б и в).

Рис.2. Схема однополупериодного выпрямителя со сглаживающим фильтром R.С.

Достоинства однополупериодного выпрямителя:

• минимальное число элементов, прост в изготовлении;

• невысокая стоимость;

• возможность работы без трансформатора (при использовании полупроводниковых диодов).

Недостатки:

• большая величина и низкая частота пульсаций выпрямленного напряжения;

• не рациональное использование трансформатора ( трансформатор «работает» только в течение половины периода);

• большие значения величины обратного напряжения на диоде и амплитуды тока через диод, затрудняющие выбор диода.

Ввиду серьезных недостатков схема однополупериодного выпрями­теля мало применяется в устройствах электропитания и то только в весьма маломощных цепях.

Двухполупериодная схема выпрямления однофазного тока.

Такая схема представляет собой две однополупериодные схемы выпрямления однофазного тока, работающие поочередно на одну и ту же нагрузку (рис.3,а)

Благодаря наличию средней точки вторичной обмотки трансформатора напряжения U_2A и U_2B всегда находятся в противофазе. Поэтому, если диод VD₁ открыт, то диод VD₂ закрыт и наоборот. Допустим, что во время положительного полупериода входного напряжения (период 0-t₁ рис 3,б) потенциал верхнего (по рис.3,а) вывода 3 обмотки поло­жителен, потенциал вывода 4 отрицателен (относительно вывода 3), потенциал вывода 5 отрицателен относительно вывода 3,4 трансформа­тора. Диод VD 1 включен в прямом направлении и в цепи: (+) вывода 3 трансформатора; диод VD1; сопротивление нагрузки Rн; (-) вывода 4 обмотки трансформатора протекает ток.

Во время отрицательного полупериода входного напряжения (период t₁-t₂ рис 3,б) потенциал вывода 5 обмотки трансформатора положителен, вывода 4 отрицателен (относительно вывода 5), вывода 3 отрицателен. Во время этого полупериода в прямом направлении включен диод VD2, а диод VD1 включен в обратном. Ток протекает по цепи: (+) 5 вывода трансформатора; диод VD2; Rн; (-) 4 вывода обмотки трансформатора.

Таким образом, ток через сопротивление нагрузки Rн протекает в течение обоих полупериодов и только в одном направлении, созда­вая на сопротивлении нагрузки Rн пульсирующее напряжение. Диаграм­ма напряжения на нагрузке без использования сглаживающего фильтра представлена на рис.3,в.

При включении сглаживающего R.С фильтра (рис.2) пульсации выпрямленного напряжения становятся значительно меньше (рис.3,г).

Двухполупериодная схема выпрямителя однофазного тока дает лучшие показатели по сравнению с однополупериодной схемой:

• большая частота и меньшая величина пульсаций выпрямленного напряжения;

• лучшее использование трансформатора;

• меньше амплитуда тока через диод.

К недостаткам двухполупериодной схемы выпрямителя относятся:

• большое обратное напряжение на каждом диоде;

• низкое использование трансформатора (хотя и более резуль­тативное, чем в схеме однополупериодного выпрямителя);

• невозможность использования без трансформатора (причем вторичная обмотка трансформатора должна обязательно иметь вывод от средней точки).

Такая схема выпрямителя применяется достаточно широко в вып­рямительных устройствах малой и средней мощности.

.

б)

Рис.3. Схема двухполупериодного выпрямителя с выводом от средней точки трансформатора и временные ди­аграммы напряжений.

Мостовая схема выпрямления однофазного тока (схема Греца)

Широкое применение находит двухполупериодный выпрямитель, в котором используются четыре диода, включенные по мостовой схеме (рис.4,а).

Эта схема двухтактная, так как в ней по вторичной об­мотке трансформатора ток протекает в обоих направлениях. Допустим, что время положительного полупериода входного напряжения (рис.4,б), верхний по рис.4,а вывод обмотки 3-4 трансформатора имеет положительный потенциал, а нижний вывод имеет отрицательный потенциал, «работают» диоды VD_З и VD2 , которые включены в прямом направлении. Диоды VD₁ и VD₄ в это время не «работают», так как включены в обратном направлении. Через нагрузку (Rн) протекает ток по цепи: (+) верхний вывод об­мотки 3-4 трансформатора; диод VD_З; L_ф; Rн; диод VD₂; (-) нижний вывод обмотки 3-4 трансформатора.

а)

Рис.4. Схема двухполупериодного выпрямителя по схеме Греца

и временные диаграммы напряжений.

Во время отрицательного полупериода входного напряжения, когда верхний вывод обмотки 3-4 трансформатора имеет отрицательный потенциал, а нижний положительный, «работают» диоды VD₄ и VD₁. Через нагрузку Rн протекает ток по цепи: (+) обмотки 3-4 трансформатора ( нижний вывод); диод VD_4; Lф; Rн;; диод VD₁; (-) обмотки 3-4 трансформатора (верхний вывод). В результате в каждом полупериоде ток через нагрузку протекает в одном направлении, т.е. осуществляется двухпериодное выпрямление. Выходное напряжение пульсирует с частотой 100 Гц (при питании выпрямителя от сети переменного тока с часто­той 50 Гц). Рис.4,в отображает пульсации выпрямленного напря­жения без фильтрации, т.е. без применения фильтра Lф,С_1,С₂.

Таким образом, на выходе двухполупериодного выпрямителя по схеме Греца напряжение тоже пульсирующее, хотя импульсы следуют с удвоенной частотой (по сравнению с частотой питающего выпрямитель напряжения).

В качестве сглаживающего фильтра можно применить в этом выпря­мителе фильтры, описанные выше (рис.1а; 2), однако следует иметь в виду, что RC фильтры работают хорошо при небольших токах нагрузки, так как при этом напряжение на обкладках конденсатора меняется незначительно. При больших токах нагрузки вместо резисто­ра ставится катушка индуктивности с сердечником (дроссель) (фильтр L_ф,С_1,С₂ на рис.4,а). Сглаживание пульсаций связано с тем, что дроссель представляет собой большое сопротивление для меняющего тока и малое для постоянного тока, то есть вместе с конденсатором он работает как эффективный фильтр низких частот.

Сглаживающий фильтр действует тем лучше, чем выше частота пульсаций, так как тогда возрастает индуктивное сопротивление дросселя и уменьшается емкостное сопротивление конденсатора. Поэтому лучше сглаживаются пульсации при двухполупериодном выпрямлении, когда их частота удваивается по сравнению с частотой переменного тока на входе выпрямителя. Диаграмма напряжения на выходе выпрямителя и применением сглаживающего фильтра типа LC представлена на рис.4,г.

Мостовая схема выпрямления однофазного тока обладает следующими достоинствами:

- хорошее использование мощности трансформатора(до 100 Вт и более);

- повышенная частота пульсаций выпрямленного напряжения;

- отсутствие искажения формы кривых первичного и вторичного токов;

- низкая величина обратного напряжения на диодах;

- возможность использования схемы выпрямления без трансформатора.

К недостаткамотносятся:

- необходимость, как минимум, четырех выпрямительных диодов;

- повышенное падение напряжений на выпрямительных диодах

и потери в них.

Сравнивая рассмотренные схемы выпрямления однофазного тока, можно прийти к заключению, что лучшей из них является схема Греца, при которой самое высокое использование трансформатора и самая маленькая величина обратного напряжения на диод. Эта схема наиболее часто применяется выпрямительных устройствах военных установок связи.

г)

1.1.4.Однополупериодная схема выпрямления трехфазного тока (трехфазная схема выпрямления с нулевым выводом - схема Миткевича)

Схема, изображенная на рис.7,а, впервые была предложена в 1901г. академиком В.Ф. Миткевичем и поэтому в литературе часто име­нуется схемой Миткевича.

Вторичная обмотка трехфазного трансформатора соединяется в звезду. Первичная обмотка может соединяться и в звезду, и в треу­гольник. К свободным концам каждой из фаз вторичной обмотки подк­лючаются аноды выпрямительных диодов. Сопротивление нагрузки Rн подсоединяется к нулевому выводу вторичной обмотки и к соединенным вместе катодам диодов.

Диаграммы напряжений показаны на рис.5,б. Напряжение фаз вторичной обмотки сдвинуты друг относительно друга на 120 . В лю­бой момент открыт только один выпрямительный диод, анод которого находится под наибольшим положительным потенциалом. За период вторичного напряжения все три диода будут откры­ваться и закрываться поочередно. «Работа каждой фазы» будет прохо­дить в течение 1/3 периода. Поскольку выпрямительные диоды включе­ны последовательно с обмотками фаз, ток в фазах будет протекать только одного направления. т.е. схема однотактная

а)

.

б)

а) – электрическая схема; б) – временная диаграмма напряжения на вторичной обмотке трансформатора; в) – временная диаграмма на нагрузке Rн.

По сравнению с однофазными схемами выпрямления схема Митке­вича обеспечивает лучшее соотношение между действующим значени­ем вторичного напряжения трансформатора U₂ и средним значением выпрямленного напряжения (U₀вых).

Достоинства однополупериодной схемы выпрямления трехфазного то­ка:

• меньшая величина пульсаций выпрямленного напряжения;

• большая частота пульсаций выпрямленного напряжения;

К не­достаткам относятся:

• большая величина обратного напряжения на диодах;

• относительно плохое использование трансформато­ра, пос­кольку каждая фаза «работает» только 1/3 периода.

Из-за серьезных недостатков эта схема применяется весьма ограниченно.

Мостовая схема выпрямления трехфазного тока

(схема Ларионова).

Мостовая схема выпрямления трехфазного тока, представлена на рис.6а предложена в 1923г. А.Н. Ларионовым. Практически она представляет собой две однополупериодные схемы выпрямления трех­фазного тока (без нулевого вывода), работающие на общее сопротив­ление нагрузки по очереди.

а)

б)

Рис.6. Мостовая схема выпрямления трехфазного тока.

а) электрическая схема; б) временная диаграмма

напряжения на вторичной обмотке трансформатора;

в) временная диаграмма напряжения на нагрузке.

В схеме используются шесть выпрямительных диодов. Вторичная обмотка трансформатора преимущественно собирается в звезду. К кон­цу каждой фазы вторичной обмотки подключаются два выпрямительных диода: один анодом, другой катодом, что обеспечивает двухтактность схемы выпрямления. Диоды, подсоединенные к фазам анодами, состав­ляют так называемую анодную группу, катодами – катодную группу.

Катоды диодов анодной группы соединяются между собой и подключаются к сопротивлению нагрузки. Аналогично соединяются между собой и подсоединяются к сопротивлению нагрузки аноды диодов катодной группы. Первичная обмотка трансформатора может соединяться и в звезду и в треугольник. Чаще используется схема, изображенная на рис.6а.

Каждый момент времени работают два диода: один анодной груп­пы, на аноде которого наибольший потенциал, и один – катодной группы, на катоде которого максимальный

(по абсолютному значению) отрицательный потенциал. Диаграммы напряжений показаны на рис.6,б. Переключение диодов осуществляется через 1/6 периода. Таким образом, за период питающего напряжения, несмотря на то, что число фаз первичной и вторичной обмотки три, выпрямленное нап­ряжение имеет шесть пульсаций. Каждый диод «работает» 1/3 периода (два раза по 1/6 периода), а каждая фаза вторичной обмотки – 2/3 периода.

Мостовая схема выпрямления трехфазного тока обеспечивает са­мые хорошие показатели со всеми остальными рассмотренными схемами выпрямления:

• высокое использование трансформатора;

• малое значение максимального обратного напряжения на дио­дах;

• большая частота и низкая величина пульсаций выпрямленного

напряжения.

К недостаткам можно отнести:

• необходимость наличия шести выпрямительных диодов;

• относительно большие падения напряжения на выпрямительных диодах и потери на них.

Однако указанные выше достоинства схемы более существенны, чем ее недостатки. Применяется такая схема на полупроводниковых диодах практически во всех выпрямителях средней и большой мощности систем электропитания военных средств связи. Иногда вследствие большой частоты и низкой величины пульсаций данную схему использу­ют и в маломощных устройствах электропитания, где есть возможность иметь трехфазные переменные напряжения.

1.2 Преобразователи напряжения

Для работы аппаратуры связи требуются различные градации постоянного напряжения. Первичный же источник питания вырабатывает напряжение, как правило, только одной величины. Чтобы получить различные градации напряжения, в электропитающих устройствах применяются преобразователи постоянного напряжения. Таким образом, преобразователь постоянного напряжения – устройство, преобразующее входное напряжение постоянного тока в другое напряжение постоянного тока.

Поскольку понижение напряжения постоянного тока с помощью обычных делителей (на резисторах) неэкономично, а повышение этого напряжения простейшим путем, например только с помощью трансформаторов, оказывается невозможным, принцип действия преобразователей напряжения постоянного тока основывается на многократном преобразовании энергии.

При использовании в качестве первичного источника электропитания сети постоянного тока со сравнительно низким напряжением(например, аккумуляторной батареи) и при потребляемой мощности примерно до 1кВтс точки зрения экономичности, надежности, веса и габаритов наиболее целесообразным оказывается применение преобразователей, использующих полупроводниковые приборы.

Такой преобразователь (рис.7.) состоит:

• из преобразователя энергии (тока, напряжения) постоянного тока в энергию (ток, напряжение) переменного тока, т.е. по существу, генератора с самовозбуждением или автогенератора колебаний определенной формы;

• из трансформаторов, необходимых для повышения или понижения переменного напряжения;

• из выпрямительного устройства, служащего для преобразования переменного напряжения в напряжение постоянного тока требуемой величины.

При необходимости преобразователь энергии постоянного тока в энергию переменного тока дополняется усилителем мощности переменного тока.

Рис.7. Структурная схема преобразователя напряжения.

Принципиальная схема преобразователя напряжения блока питания задающего приемопередатчика Р-111 приведена на рис.8.. Этот преобразователь напряжения позволяет получить питающие напряжения +60 вольт; +12 вольт; +4 вольта; +2,4 вольта. На представленной схеме полностью раскрыта только одна из вторичных обмоток трансформатора, позволяющая получить напряжение +60в.

Рис.8. Принципиальная схема преобразователя напряжения (вариант).

На транзисторах VT₁иVT₂ собран автогенератор релаксационных колебаний практически прямоугольной формы, где транзисторы включены по схеме с общим эмиттером.

Генератор работает следующим образом. При подаче на вход преобразователя постоянного напряжения (+26Vот АКБ) падение напряжения наR1 создает отрицательное (относительно эмиттеров) смещение на базах транзисторов. На коллекторах также возникает отрицательное напряжение относительно эмиттеров (отрицательный потенциал от –U₁ приложен к коллекторуVT₁ через обмотку (2-1) трансформатора; а к коллекторуVT₂ – через обмотку (2-3). В цепи коллектора каждого из транзисторов возникает некоторый начальный ток. Так как транзисторыVT₁;VT₂ и полуобмотки (1-2); (2-3) не могут быть полностью одинаковы, то коллекторный ток одного из транзисторов всегда отличается от коллекторного тока другого транзистора. В результате возникает некоторое неравенство магнитных потоков, образуемых протеканием тока через полуобмотки (1-2) и (2-3) и вследствие этого некоторый результирующий магнитный поток в сердечнике трансформатора. Нарастание этого потока приводит к появлению напряжения на полуобмотках обратной связи 4-5 и 5-6, но на базе одного из трансформаторов напряжение уменьшается, а на базе другого увеличивается. Первоначальная регулировка схемы такова, что отрицательное напряжение увеличится на базе того транзистора, который имел больший коллекторный ток. Тогда возникает новое приращение коллекторного тока. В итоге двухстороннего самоускоряющегося лавинообразного процесса транзистор с малым током коллектора будет закрываться, ибо отрицательное напряжение на его базе будет уменьшаться, а транзистор с большим коллекторным током будет еще более открываться. Когда один из транзисторов будет полностью закрыт, а другой открыт, то, поскольку сопротивление перехода эмиттер-коллектор закрытого транзистора составляет сотни килоом, а сопротивление перехода эмиттер-коллектор открытого транзистора в режиме насыщения составляет долиома, почти всё напряжение, поданное от первичного источника питания на преобразователь, оказывается включенным на одну из обмоток 1-2 или 2-3 трансформатора.

Нарастание коллекторного тока через открытый транзистор вызывает нарастание магнитного потока, пересекающего витки вторичной обмотки (9-10). По мере насыщения сердечника рост магнитного потока резко замедляется. Замедление проявляется особенно резко у сердечников, имеющих прямоугольную форму петли гистерезиса, и приводит к уменьшению напряжений в обоих плечах обмотки обратной связи. Резкое прекращение нарастания магнитного потока происходит тогда, когда ток в соответствующем плече первичной обмотки (1-3) достигает максимально возможного значения, определяемого параметрами транзистора. Замедление и прекращение роста магнитного потока приводит к уменьшению напряжений на обмотках обратной связи практически до нулевых значений. Начинается «опрокидывание» схемы. Ток базы, ток коллектора открытого транзистора и магнитный поток начинают убывать. При «опрокидывании» схемы по характеру происходящих в них процессов транзисторы меняются местами, так как на базе открытого транзистора отрицательное напряжение уменьшается, а на базе ранее закрытого транзистора уменьшается положительное напряжение.

В итоге лавинообразного процесса потенциал базы ранее закрытого транзистора становится отрицательным и этот транзистор полностью открывается в режиме насыщения, а ранее открытый транзистор закрывается. Теперь напряжение питания оказывается приложенным к другой полуобмотке.

В дальнейшем процесс поочерёдного закрывания и открывания VT₁ иVT₂будет периодически повторяться и через некоторое время установится как обычный колебательный режим.

Таким образом, работа автогенератора преобразователя основана на автоматическом периодическом переключении транзисторов, которое происходит практически мгновенно вследствие резкого возрастания намагничивающего тока при насыщении сердечника трансформатора. Изменяющийся по направлению и величине магнитный поток индуцирует переменное напряжение во вторичных обмотках (7-8); (9-10). Со вторичных обмоток трансформатора переменное напряжение поступает на выпрямители, работа которых была рассмотрена выше. (на рисунке 24 показан только один выпрямитель и сглаживающий фильтр VD1-VD4;L₁;C₂;C₃).

Типовые выпрямители военных установок связи.

Выпрямители зарядно-буферные

На вооружении в войсках связи ВС РФ имеется большое количество различных типов выпрямительных устройств. Как уже было сказано выше, большинство из них является неотъемлемой частью систем электропитания конкретных средств связи (выпрямительные устройства первой группы).

Для автономного использования в основном для заряда аккумуляторов или для питания средств связи в буфере с аккумуляторами применяются выпрямители следующих типов:

• выпрямители типа ВЗБ (выпрямитель зарядно-буферный);

• переносные зарядные устройства (ПЗУ-2; ЗУ-3; ПЗУ-3м1;

ПЗУ-5: ПЗУ-6 и другие).

В зависимости от выходной мощности устройства выпрямители зарядно-буферные выпускаются в трёх вариантах:

- ВЗБ-0,75с выходной мощностью 0,75 кВт;

- ВЗБ-1,5с выходной мощностью 1,5 кВт;

- ВЗБ-3с выходной мощностью 3 кВт.

Эти устройства предназначены для преобразования переменного напряжения 220 В (127 В; 380 В) в постоянное напряжение с плавной регулировкой в пределах от 5 Вдо120 Ви используются для питания телефонно-телеграфной аппаратуры в буферном режиме с аккумуляторными батареями, а также для заряда аккумуляторных батарей.

В состав зарядно-буферного выпрямителя входят:

• регулировочный трансформатор, который предназначен для плавного изменения напряжения, подводимого к выпрямительным диодам;

• выпрямительные диоды – выполняющие функцию преобразования переменного тока в постоянный. Диоды включены по мостовой схеме (по схеме Греца или по схеме Ларионова);

• коммутационная, защитная и измерительная аппаратура, с помощью которой осуществляется включение питания, переключение обмоток регулировочного трансформатора, защита выпрямительного устройства от коротких замыканий как в первичной, так и во вторичной цепи.

 Выпрямитель зарядно-буферный ВЗБ-0.75 предназначен для преобразования однофазного переменного тока частотой 50 Гц и нап­ряжением 220 или 127 V в постоянное напряжение от 2,5 до 120 V с плавной регулировкой в указанных пределах.

Принципиальная схема и внешний вид ВЗБ-0,75 приведены на рис.9.

а)

б)

Рис.25. а –принципиальная схема ВЗБ-0,75

б – внешний вид передней панели выпрямителя.

В зависимости от величины напряжения питающей сети первичные обмотки (выводы 1-2-3-4) регулирующего трансформатора) коммутиру­ются последовательно при напряжении 220 V и параллельно при напря­жении 127 V).

Вторичные обмотки трансформатора могут коммутироваться:

• в первом режиме – последовательно, при этом пределы плав­ной установки выпрямленного напряжения на выходе составляет 5-120 вольт, при максимально допустимом токе 6,25 ампер.

- во втором режиме – параллельно, при этом пределы регулиров­ки напряжения на выходе 2,5-60 вольт при максимально допустимом токе 12,5 ампер.

Плавная регулировка выпрямленного напряжения осуществляется изменением количества включенных витков вторичной обмотки. Измене­ние количества включенных витков обеспечивается токосъемником А-Б трансформатора. Основные технические данные выпрямителя представлены в таблице 2.

 Выпрямители зарядно-буферные ВЗБ-1,5 и ВЗБ-3 идентичны по исполнению.

В обоих выпрямителях применена мостовая схема выпрямле­ния трехфазного тока (схема Ларионова) на кремниевых выпрямитель­ных диодах(рис.10.). Все фазы первичной обмотки силового трансформатора вы­ведены двумя концами, что позволяет соединить первичную обмотку или в звезду или в треугольник, обеспечивая тем самым возможность питания выпрямителей одним из двух напряжений: 220 или 380 В. Не­обходимые переключения первичной обмотки при этом осуществляются на специальной колодке. Вторичная обмотка через щетки подвижной системы регулятора собрана в звезду. Регулирование входного напря­жения, как и в выпрямителе ВЗБ-0,75 осуществляется изменением чис­ла витков вторичной обмотки.

Во всех выпрямителях типа ВЗБ контактные щетки регулирующего уст­ройства перемещаются с помощью ходового винта вручную.

а)

б)

Рис.10. а – принципиальная схема ВЗБ-1,5 (ВЗБ-3)

б – внешний вид передней панели выпрямителя.

Все выпрямители типа ВЗБ снабжены контрольными приборами (вольтметром и амперметром), предохранителями, а также лампочками, сигнализирующими о наличие напряжения в сети. Приборы, предохрани­тели, переключатели и сигнальные лампочки расположены на передней панели. Сглаживающих фильтров выпрямители типа ВЗБ не имеют.

Основные технические данные выпрямителей зарядно-буферных представлены в таблице 2.

Технические данные ВЗБ-0,75 и ВЗБ-3

Таблица 2

Переносные зарядные устройства (ПЗУ)

Переносные зарядные устройства предназначены для заряда аккумуляторов, аккумуляторных батарей как открытого типа, так и герметичных в полевых условиях.

В настоящее время в войсках связи широко применяются следующие типы переносных зарядных устройств ПЗУ-1; ЗУ-3; ПЗУ-3м1,

ПЗУ-5; ПЗУ-6.Эти зарядные устройства обеспечивают заряд различных типов аккумуляторов в полевых условиях как от сети 220 вольт, так и от систем электрооборудования автомобилей, бронетехники с напряжением 12 и 27 вольт. В зависимости от типа переносного зарядного устройства заряд аккумуляторов, аккумуляторных батарей может проводиться либо в автоматическом режиме (с отключением аккумуляторов, аккумуляторных батарей по окончании заряда), либо в ручном режиме (с постоянным контролем режима заряда и отключением после окончания заряда вручную).

Технические возможности, структурную схему одного из таких устройств целесообразно рассмотреть на примере переносного зарядного устройства ЗУ-3, достаточно широко используемых в подразделениях связи тактического звена управления.

Зарядное устройство ЗУ-3 предназначено:

• для нормального заряда или частичного дозаряда акку­муляторных батарей типа 10НКГЦ-1Д; 10ЦНК-0,45-12,6 или батарей, состоящих из 10 аккумуляторов типа НКГ-1,5, соединенных последовательно;

• для ориентировочного контроля степени разряженности

аккумуляторных батарей по напряжению их под нагрузкой.

Технические характеристики.

ЗУ-3 обеспечивает работу при питании от следующих источни­ков:

• от сети переменного тока напряжением 127(220) вольт частотой 50 Гц;

• от автомобильной аккумуляторной батареи, имеющей напряже­ние в пределах 11,5-14 вольт;

• от источника постоянного тока с напряжением 27-30 вольт;

- масса действующего комплекта 7,5 кг.

ЗУ-3 обеспечивает одновременно заряд 4 аккумуляторных бата­рей 10НКГЦ-1Д или 10ЦНК-0,45-12,6 зарядным током от 85 до 100 мА или батарей, состоящих из 10аккумуляторов НКГ-1,5, соединенных последовательно, зарядным током от 120-150 мА.

Внешний вид ЗУ-3 представлен на рис.27.

Рис. 12. Внешний вид переносного зарядного устройства ЗУ-3.

1-передняя панель зарядного устройства; 2-колодка для подключения аккумуляторной батареи 10НКГЦ-1Д; 3-кабель питания от сети; 4,5-провода для контроля напряжения на аккумуляторных батареях.

В состав устройства ЗУ-3 входят: (рис.15)

-блок преобразований, предназначенный:

а)для преобразования переменного тока напряжением шуи 220v в постоянный напряжением 30v. (с помощью понижаю­щего трансформатора и диодного моста);

б)для преобразования постоянного напряжения 12v от авто­мобильной аккумуляторной батареи в постоянное напряже­ние 30v (с помощью преобразователя напряжения).

-Четыре стабилизатора постоянного тока, предназначенные для стабилизации тока заряда аккумуляторных батарей указанных выше типов. Каждый из стабилизаторов пока представляет со­бой систему автоматического регулирования, в которой под­держивается постоянный ток на выходе независимо от измене­ния входного напряжения;

-органы управления и контроля, с помощью которых осущест­вляется выбор источника энергии 220 (127v), 12v, 27v, контроль тока заряда любого из четырех заряжаемых аккумулято­ров с помощью измерительного прибора, контроль напряжения; ориентировочный контроль степени разряженности аккумулятор­ных батарей по напряжению их под нагрузкой.

Рис.13. Структурная схема ЗУ-3

Вывод по первому учебному вопросу:

1. Сравнивая рассмотренные выше схемы выпрямления однофазного и трехфазного тока можно придти к заключению, что лучшими из них являются схема Греца, (при однофазном преобразовании переменного тока в постоянный), и мостовая схема выпрямления трехфазного тока (схема Ларионова). Эти схемы наиболее часто применяется в выпрямительных устройствах военных установок связи, так как эти схемы обеспечиваютса­мые хорошие показателипо сравнению со всеми остальными схемами преобразования переменного тока в постоянный.

2. Выпрямительные устройства является неотъемлемой частью как систем электропитания средств связи, так и устройств в автономном исполнении для использования в основном при заряде аккумуляторов или для питания средств связи в буфере с аккумуляторами.

Вопрос №2 – 25 мин.

ПОЛЕВЫЕ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ,ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ БЕНЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АГРЕГАТОВ. ЭЛЕТРОПИТАНИЕ УЗЛОВ СВЯЗИ.

2.1 Классификация полевых электроустановок.

Под полевыми электроустановкамипонимаются передвижные электрические станции и электроагрегаты общевойскового назначения, предназначенные для обеспечения электрической энергией различных войсковых потребителей.Агрегатом электропитанияназывается устройство, преобразующее механическую или тепловую энергию в электрическую. Любойэлектроагрегатсостоит изприводного(первичного)двигателя, соединенного с нимгенератора, устройств управления и коммутации.

В качестве первичного двигателя агрегата может быть использовано любое устройство, преобразующее один из видов энергии (тепловой, энергии ветра, движения воды и т.д.) в энергию механическую. Соединение валов двигателя и генератора осуществляется либо непосредственно с помощью упругих или жёстких муфт, либо через редуктор. Редуктор применяется при необходимости иметь разные скорости вращения привода и генератора.

В качестве первичных двигателей агрегатов питания техники связи настоящее применяются поршневые двигатели внутреннего сгорания.

Классификация электроагрегатов, применяемых в технике связи:

• по типу первичного (приводного) двигателя:

• бензоэлектрические агрегаты,в которых в качестве первичного двигателя используются бензиновые карбюраторные двигатели (специальной конструкции типа УД-1, УД-2, УД-15, УД-12 или серийные автомобильные двигатели, приспособленные для работы в составе агрегата);

• дизельэлектрические агрегаты,в которых в качестве первичного двигателя используются дизельные двигатели.

• по роду электрического тока:

• агрегаты постоянного тока, в которых используются генераторы постоянного тока (30, 115, 120 В);

• агрегаты переменного тока, в которых применяются однофазные и трёхфазные генераторы на номинальное напряжение 230В, 400 В с частотой 50 или 425 Гц.

• по мощностигенератора

• малой мощности (от 0,5 до 5 кВт);

• средней мощности (от 5 до 50 кВт);

• большой мощности (свыше 50 кВт);

• по способу установки

• передвижные электроагрегаты, которые устанавливаются в бронеобъектах, армейских автомобилях, на автоприцепах и просто на рамах для автономного использования. Любой передвижной электроагрегат может быть вынесен из транспортного средства и использован автономно;

• стационарные агрегаты – устанавливаются на фундаментах в специальных помещениях и не предназначены для использования вне этих помещений. Любой из передвижных агрегатов может быть

установлен в стационарные условия работы.

• по оперативно-техническому предназначениюэлектроагрегаты подразделяются на:

• осветительные;

• зарядные;

• силовые (общевойсковые);

• специальные.

В войсках связи используются только зарядные и силовые электроагрегаты.

Для обеспечения производства и эксплуатации агрегатов элект­ропитания в настоящее время введен единый унифицированный ряд электроагрегатов. Унификация электроагрегатов заключается в том, что в пределах каждой серии они однотипны по конструкции и по принципиальной электрической схеме, а также имеют ряд взаимозаме­няемых узлов и деталей.

Маркировка (условное обозначение) и основные технические характеристики электроагрегатов.

Для унифицированных электроагрегатов приняты условные обозначения, в которых отражаются тип агрегата и его выходные данные номинальной мощности, напряжения, рода и частоты тока.

Например:

1 АБ-1-П/30 – бензоэлектрический агрегат, мощностью 1 кВт, постоянного тока, напряжение 30 В.

2 АБ-4-Т/230 – бензоэлектрический агрегат, мощностью 4 кВт, трехфазного тока, напряжение 230 В.

Если частота 50 Гц, то в условном обозначении это не указывается. Если агрегат имеет повышенную частоту, то после номинального напряжения указывается номинал частоты. Например: АБ-8-О/230/ч-425 – бензоэлектрический агрегат, мощностью 8 кВт, однофазный, номинальное напряжение 230 В, номинал частоты 425 Гц.

3. АД-10-Т/230м - дизель-электрический агрегат мощностью

10кВт, трёхфазный ток, напряжение 230 В, модернизированный.

4. ЭСД-50-ВС/230 – электрическая станция дизельная – мощностю

50 кВт, войсковая силовая, напряжение 230 В.

В автоматизированных агрегатах к первым двум буквам добавляется буква А (АБА – агрегат бензоэлектрический, автоматизированный).

Стационарные дизельные автоматизированные агрегаты обозначаются АСДА (агрегат стационарный, дизель-электрический, автоматизированный).

Внешний вид бензоэлектрических агрегатов АБ-1-П\30 и АБ-1-О\230 представлен на рис.29.

б)

а)

Рис.15. Внешний вид бензоэлектрических агрегатов:

а) АБ-1-П/30; б) АБ-1 О/230

Основные характеристики бензоэлектрических агрегатов, используемых в подразделениях связи тактического звена управления представлены в таблице 3.

Основные технические характеристики бензоэлектрических агрегатов.

таблица 3.

2.3. Эксплуатация электроустановок в полевых условиях, электропитание узлов связи.

В настоящее время полевые узлы связи в основном состоят из типовых аппаратных, оборудованных в специальных автомобилях. Электропитание аппаратных, как правило, осуществляется переменным током промышленной частоты50Гцпри напряжении220/380В. Некоторые аппаратные имеют свои основные первичные источники тока (бензо- или дизель-электрические агрегаты постоянного и переменного тока), однако подавляющее большинство аппаратных требует “посторонних” источников электрической энергии. “Посторонними” источниками электрической энергии переменного тока на узлах связи являются специальные электрические станции двухагрегатного состава, также оборудованные в кузовах войсковых автомобилей или на прицепе.

В современной практике электропитания узлов связи принято, что радио- и радиорелейные станции командно-штабные машины (КШМ) питаются от собственных первичных источников электропитания, а аппаратные проводной связи получают питание централизовано или по групповому способу распределения энергии. Не исключено также питание группы радио- и радиорелейных станций, КШМ от общих групповых источников электропитания, несмотря на наличие у каждой из них собственных источников энергии – чем мощнее источник электрической энергии, тем дешевле производимая им энергия.

С этой точки зрения представляется целесообразным питание всех потребителей узла связи производить от одной мощной электростанции, что упростит обслуживание и уменьшит число обслуживающего персонала. Однако в военных условиях большая централизация электропитания повышает уязвимость узла связи, ведет к серьезному росту кабельного хозяйства, усложняет и замедляет развертывание и свертывание узла, увеличивает материальные затраты на кабели и транспортные средства для них.

Расчеты показывают, что оптимальные значения стоимости и весов всего электропитающего оборудования при обеспечении надлежащей живучести и маневренности для больших узлов получаются с использованием электростанций мощностью 30-50кВт, а для узлов относительно малой емкости при использовании станций мощностью 8-12кВт.

Большое внимание уделяется и резервированию электропитания при выходе из строя основного источника электроэнергии: пока установка связи работоспособна, она должна получать электроэнергию.

Для осуществления электропитания аппаратных на узле связи используются электростанции типа ЭСБ с бензиновыми карбюраторными двигателями иЭСД cдизельными первичными двигателями. На всех применяемых в войсках связи электростанциях используются унифицированные бензо- или дизель-электрические агрегаты, причем одним из требований, предъявляемых к электростанциям, является то, что станция должна быть двухагрегатного исполнения с мощностью каждого агрегата, равной номинальной мощности станции, Поочередной работой каждого агрегата обеспечивается длительная непрерывная работа электростанций и резервирование электропитания.

На подвижных узлах связи основными являются электростанции с бензиновыми карбюраторными двигателями. Дизельные электростанции применяются значительно реже.

В настоящее время типовыми электростанциями подвижных узлов связи являются станции Э-351АиЭ-351Б.

Электростанции Э-351АиЭ-351Боснащены двумя бензоэлектрическими агрегатами каждая: электростанцияЭ-351Аоснащена агрегатамиАБ-12-Т/230и электростанцияЭ-351Б– агрегатамиАБ-30-Т/400. В агрегатах этих станций применены типовые автомобильные двигатели с водяным охлаждением. На агрегатах станцииЭ-351Апоставлены двигатели с автомобиля “ВОЛГА”, а на агрегатах станции Э-351Б – с автомобиля ГАЗ-66. Каждая из электростанций размещается на шасси автомобиля ЗИЛ-131 и может обеспечить:

• одновременную работу двух агрегатов станции на раздельные нагрузки;

• кратковременную параллельную работу бензоэлектрических агрегатов, что

позволяет производить перевод питания аппаратных с одного агрегата на

другой безотрывно;

• передачу энергии от внешних цепей переменного тока потребителям, защиту

и распределение электроэнергии.

Вырабатываемая электростанциями электрическая энергия должна быть доставлена к потребителям - аппаратным. Передача электроэнергии от электростанции к потребителям осуществляется по распределительным сетям. Распределительной сетью называют совокупность отдельных линий предназначенных для передачи электроэнергии. Эти линии подразделяются на магистрали, фидеры и ответвления.

Магистралью называют линию от источника к электроэнергии к нескольким потребителям, которые подключатся к магистрали с помощью ответвлений.

Фидером называют линию электропередачи от источника только к одному потребителю или к одному распределительному щиту.

Распределительные сети могут быть магистральными, радиальными и кольцевыми.

Магистральная сетьпредусматривает электропитание потребителей от магистрали через ответвления, как показано на рис.16,а. Такая сеть наиболее экономична по расходу кабеля, но в то же время и весьма уязвима: повреждение магистрального кабеля лишает электроэнергии сразу нескольких (или даже всех) потребителей. Кроме того, поскольку по одному кабелю протекают токи питания всех потребителей, то существует заметное взаимное влияние работы потребителей по каналу питания.

Радиальная сеть предусматривает электропитание каждого потребителя по отдельному фидеру как это показано на рис.16,б. При этом расход кабеля больше, чем в магистральной сети, но зато радиальная сеть обладает повышенной возможностью (выход из строя одного фидера нарушает работу только одного потребителя), проста по устройству, позволяет быстро наращивать число потребителей, и практически свободна от взаимных влияний.

а)

в)

Рис.16. Виды распределительных сетей: а – магистральная; б – радиальная;

в – кольцевая; г – радиальная двухфидерная.

Кольцевая сетьиспользуется только при параллельной работе двух или нескольких электростанций. На рис.16,в изображена сеть при наличии двух электростанций (ЭС-1 и ЭС-2). Такая сеть обеспечивает достаточно высокую надежность электропитания, поскольку при разрыве кольца питание потребителей не нарушается – они в этом случае получают питание по образовавшимся магистральным сетям. Однако необходимость параллельной работы электростанции и сложность развертывания такой сети в подвижных узлах связи.

В настоящее время наиболее широко применяются радиальные сети, причем в целях повышения надежности электропитания используется двухфидерное питание аппаратных, как это показано на рис.16,г. Сущность двухфидерного питания заключается в том, что каждая аппаратная подает два фидера на разные электропитающие станции. В нормальном режиме каждая аппаратная использует один фидер от вполне определенной электростанции. Например, электростанция ЭС-1 питает потребители 1,3, 5, а электростанция ЭС-2 потребители 2 и 4. В случае исчезновения напряжения на задействованном фидере аппаратная переключается на другой фидер. Во избежание перегрузки одной из электростанций в нормальном режиме работы обе станции должны работать с недогрузкой.

Перспективы развития первичных источников электропитания.

Основными первоисточниками электропитания военных подвижных объектов и узлов связи на ближайшее будущее по-прежнему остаются электроагрегаты с приводными двигателями внутреннего сгорания. Используя серийные двигатели внутреннего сгорания и электрические машины, можно, как показывает опыт, компоновать электроагрегаты с вполне удовлетворительными технико-экономическими показателями. Непрерывное совершенствование и тщательная проработка основных широкосерийных элементов электроагрегатов позволяют утверждать, что их эксплуатационные характеристики будут еще долгое время сохранять свою конкурентоспособность по сравнению с другими передвижными источниками электропитания номинальной мощности 1—100 кВт.

Перспективными направлениями совершенствования передвижных электроагрегатов являются:

- использование высокооборотных, короткоходных многотопливных двигателей внутреннего сгорания массовых серий (автомобильных, тракторных и специальных);

- использование маховичных генераторов переменного и постоянного тока со статическими системами автоматического регулирования выходного напряжения;

- обеспечение устойчивой параллельной работы электроагрегатов между собой и с государственными электросетями;

- разработка бесконтактных типовых схем управления электроагрегатами в объеме второй степени автоматизации;

- разработка и промышленное освоение выпуска ряда специальных встраиваемых электраагрегатов и агрегатов отбора мощности;

- тщательная организационная и эксплуатационно-техническая отработка вопросов удобства проведения войсковой технической эксплуатации.

Наряду с использованием бензо- и дизель-электрических агрегатов в военной электроэнергетике еще долгое время будут широко применяться и совершенствоваться аккумуляторы различных электрохимических систем. На сегодняшний день наибольший интерес для войск связи представляют щелочные никель-кадмиевые аккумуляторы вследствие их высоких показателей по износоустойчивости, удельной емкости, неприхотливости в эксплуатации. Однако эксплуатируемые в настоящее время щелочные никель-кадмиевые аккумуляторы показывают, что потенциальные возможности данного типа химических источников тока используются еще далеко не полностью. Несомненно, перспективны, например, конструкции аккумуляторов, допускающих быструю перезарядку их в полевых условиях путем механической замены отработанного электрода новым, заряженным раньше и находящимся в ЗИП объекта связи.

Много может дать совершенствование таблеточных щелочных никель-кадмиевых аккумуляторов, обеспечивающих высокие удельные показатели, и вследствие простой технологии низкую себестоимость изготовления.

В современных конструкциях гальванических элементов используются воздушная деполяризация и более эффективные электрохимические системы, позволяющие увеличить емкость и улучшить их эксплуатационные свойства. Использование современных гальванических элементов и батарей в ряде случаев войсковой практики может оказаться весьма перспективным.

К числу новых и весьма перспективных типов первичных источников электропитания следует отнести:

-топливные элементы и батареи;

-солнечные элементы и батареи;

-атомные батареи.

В топливных элементах происходит непосредственное преобразование химической энергии топлива в электрическую. Химический процесс, протекающий в топливном элементе, противоположен процессу электролитического разложения воды. Если при электролизе прохождение тока через электролит приводит к выделению кислорода и водорода, то в топливном электролите пропускание через электролит водорода и кислорода приводит к образованию разности потенциалов на его электродах.

Основными достоинствами этого метода получения электрической

энергии являются:

-возможность получения высоких значений к. п. д. (до 90%);

-бесшумность работы топливных элементов;

-возможность использования различного армейского топлива, а в качестве окислителя — воздуха;

-простота обслуживания топливных батарей, длительный срок службы. К недостаткам топливных элементов относятся:

-наличие взрывоопасных смесей (кислородно-водородных);

- большие габариты и вес;

-высокая стоимость и сложность изготовления.

Эти недостатки могут быть устранены в ближайшем будущем, и тогда

топливные элементы получат самое широкое распространение.

Солнечные батареи являются одним из перспективных источников электропитания объектов связи, особенно космической аппаратуры. Основу солнечных элементов (фотоэлектрических преобразователей) составляют полупроводниковые фотоэлементы с внутренним фотоэффектом, генерирующие э. д. с. под воздействием светового излучения. Наиболее перспективными являются кремниевые фотоэлементы и фотоэлементы из арсенида галлия. К.П.Д.таких фотоэлементов приближается в настоящее время к 14%, а э.д.с. с 1 см² активной площади составляет 0,8—0,9 В.

Солнечные батареи обладают малым весом, могут работать в условиях низких температур, весьма надежны и мгновенно готовы к принятию нагрузки.

Солнечные батареи могут использоваться как для непосредственного электропитания аппаратуры связи (низковольтной, полупроводниковой), так и в буферном режиме с аккумуляторами.

Термоэлектрические преобразователи представляют собой полностью автономные системы, состоящие из термоэлементов, источников тепла (различного типа) и устройств, обеспечивающих передачу тепла горячим слоям термоэлементов, а также отвод тепла от их холодных слоев.

Термобатареи термоэлектрических преобразователей представляют собой последовательное или параллельное соединение необходимого количества термопар (чаще всего состоящих из двух полупроводников различного типа проводимости).

В качестве возможных источников тепла для нагрева горячих спаев термоэлементов используются реакции горения различных видов топлива или ядерные реакции. Ядерные источники тепла получают в настоящее время все большее распространение для автономных термоэлектрических преобразователей.

Компактность, высокая интенсивность теплового потока, длительная работа без дозаправки, небольшой относительный вес делают эти источники тепла весьма ценными в ряде случаев несмотря на их относительно высокую стоимость и необходимость радиационной защиты обслуживающего персонала.

Атомные батареи являются преобразователями энергии внутри атомного распада в электрическую. В высоковольтных атомных элементах используется явление радиоактивного распада изотопов, при котором электроны, вылетающие из радиоактивного вещества, попадают на коллектор, сообщая ему отрицательный заряд; сам же инжектирующий электрод, теряя электроны, приобретает положительный потенциал. Разность потенциалов таких атомных элементов достигает значений десятков киловольт, а токи нагрузок не превышают 10^-12 А.

Принцип действия атомных элементов низких напряжений основан на умножении электронов проводимости на полупроводниковом р - n-переходе. В данном случае излучаемые радиоактивным изотопом быстрые электроны, обладающие большой кинетической энергией, проникают в слой полупроводника, освобождают большое количество медленных электронов, которые собираются на коллекторе. Величина э.д.с. такого элемента составляет 0,2— 0,3 В. Для получения необходимых напряжений и токов атомные элементы могут соединяться последовательно или параллельно, образуя батареи. Срок службы атомных элементов определяется периодом полураспада радиоактивного вещества.

В настоящее время атомные батареи еще не нашли широкого применения, однако в некоторых случаях (например, объекты с большим сроком службы, приборы дозиметрического контроля) они являются, безусловно, перспективными для практического использования.

Таким образом, существует ряд перспективных направлений совершенствования первичных источников электропитания военных установок связи. Несомненно, что развитие науки и техники будет создавать все новые возможности улучшения основных показателей военной техники связи и средств ее электропитания.

Вывод по учебному вопросу:

1. Автономные электрические агрегаты питания являются основными источниками электрической энергии мобильных средств связи и имеют огромное значение для электроснабжения как отдельных средств связи, так и узлов связи в целом.

2. Установки (аппаратные) связи, используемые в составе узла связи, рассчитываются на питание от узловой сети, но в то же время каждая из таких установок в целях резервирования питания может иметь свои первичные источники тока, обеспечивающие кратковременную (1,5-2часа) работу установки (аппаратной) автономно.

Вывод по занятию:

1. Системы электропитания военной аппаратуры связи разнообразны по своему построению и составу. Выбор системы электропитания любого средства связи во многом определяется оперативно - тактическим назначением

конкретного средства связи.

2. Твердые знания основ электропитания устройств связи, уверенные практические навыки в эксплуатации источников питания позволят будущим офицерам – связистам обеспечить бесперебойную работу средств связи в целях непрерывного управления войсками и оружием.

III. Заключительная часть 5 мин.

• Напомнить тему, учебные вопросы занятия.

• Подвести итог занятия, определить степень активности студентов на занятии, достижение цели занятия.

• Объявить оценки (если активность была достойной оценки).

• Дать задание на самоподготовку:

Изучить (закрепить полученные на занятии знания):

- принципы построения выпрямительных устройств и

преобразователей напряжения;

- назначение, возможности основных типов переносных зарядных устройств;

- классификацию электроустановок, их устройство, маркировку;

- основы электропитания узлов связи;

- практически отработать постановку на заряд аккумуляторов с использованием ЗУ-3.

-Подготовиться к семинару согласно выданным вопросам.

• Напомнить рекомендованную литературу:

1. «Химические источники тока» (п/ред. В.П. Быстренко, Б.Г Ханин), Воениздат, 1970 г.

2. «Пособие специалисту связи по эксплуатации химических источников тока», Воениздат 1984 г.

3. «Энергетика военных установок связи» часть II(п/ред. О.А. Доморацкий, Л.А. Дмитриев, В.М. Платицин)), Воениздат, 1974 г.

4. «Энергоснабжение узлов связи» (п/ред. В.В. Мосолотов, В.В. Порохнюк, Е.С. Чиженюк), 1971 г.

• Объявить тему следующего занятия по ВТП (без раскрытия

учебных вопросов);

• Отметить действия и определить оценку за выполнение обязан ностей дежурного по взводу;

• Дать указание дежурному по взводу о наведении порядка в классе, по сбору раздаточного материала и сдаче аудитории лаборанту.

Принять доклад дежурного по взводу. Потребовать устранения недостатков в выполнении команд, докладе, если они имеют место.

Проверить готовность обучаемых к занятию, обратить внимание на выполнение правил ношения военной формы.

Провести контрольный опрос по материалу предыдущего занятия

Дать под запись

Дать под запись

Обратить внимание на взаимосвязь изучаемого материала с ранее изучаемым материалом по курсу «Физика» по основной специальности.

Пояснить, дать под запись.

При пояснении работы схемы показать взаимосвязь между графиками

б) и в).

Пояснить схему.

Дать под запись достоинства, недостатки, применение однополупериодных

выпрямителей. (или использовать раздаточный материал).

Дать под запись

Дать под запись достоинства, недостатки, применение двухполупериодной схемы выпрямителя (или использовать раздаточный материал).

Обратить внимание, что двухполупериодная схема выпрямителя с выводом от средней точки трансформатора представляет собой две однополупериодные схемы выпрямления однофазного тока, работающие поочередно на одну и ту же нагрузку.

Дать под запись.

Дать под запись достоинства, недостатки, применение мостовой схемы выпрямителя (или использовать раздаточный материал).

Дать под запись.

Дать представление обучаемым о принципе работы схемы Миткевича.

Ознакомить обучаемых с однополупериодной схемой преобразования переменного тока в постоянный.

Дать под запись достоинства, недостатки, применение однополупериодной схемы выпрямления трехфазного то­ка (или использовать раздаточный материал).

Ознакомить обучаемых с мостовой схемой преобразования переменного тока в постоянный.

Привести пример использование

схемы Ларионова

в изделии на примере выпрямителя

зарядно – буферного

ВЗБ – 3.

Дать под запись достоинства, недостатки, применение схемы Ларионова.

Задать обучаемым проблемный вопрос: «Каким образом можно осуществить увеличение по значению постоянного напряжения?»

«Подвести» обучаемых к решению, предлагаемому на рис.7(слайде №9)

Принцип работы преобразователя напряжения рассмотреть на примере принципиальной схемы преобразователя из блока питания задающего приемопередатчика Р-111.

Акцентировать внимание обучаемых на варианте схемы, наиболее широко применяемым в аппаратуре.

Представить вниманию обучаемых один из выпрямителей типа ВЗБ: выпрямитель зарядно-буферный ВЗБ-0,75.

Пояснить, дать под запись.

Дать под запись.

Дать представление об устройстве ВЗБ, элементах схемы,

пояснить назначение органов управления на передней панели ВЗБ-0,75.

Дать представление об устройстве ВЗБ-3, элементах схемы,

пояснить назначение органов управления на передней панели ВЗБ-3.

Обратить внимание обучаемых на значительные пределы регулировки выпрямленного напряжения.

Пояснить, дать под запись.

Дать под запись.

Представить вниманию обучаемых зарядное устройство

ЗУ-3, пояснить назначение органов управления, возможности зарядного устройства.

Дать под запись.

Пояснить, дать под запись (использовать раздаточный материал)

Сделать вывод по учебному вопросу.

Дать под запись.

Пояснить, дать под запись (использовать раздаточный материал)

В качестве примера конкретного исполнения элетроагрегата представить вниманию обучаемых бензоэлектрический агрегат

АБ-1-П\30.

Дать под запись.

Дать под запись (использовать раздаточный материал)

Продемонстрировать слайд № 17, показать устройство бензоэлектрического агрегата на примере АБ-1-П\30.

Пояснить, использовать раздаточный материал, находящийся у студентов.

Пояснить.

Дать под запись.

Дать представление (ознакомить) о видах распределительной сети.

Ознакомить обучаемых с перспективами развития источников электропитания.

Дать под запись.

Дать под запись.

Дать под запись.

Дать под запись.

Сделать вывод по учебному вопросу.

Сделать вывод по занятию.

Напомнить тему, цель занятия, изученные вопросы..

Подвести итоги занятия.

Выдать вопросы для подготовки к

семинару.

Ответить на вопросы студентов.

Поставить задачу дежурному по взводу.

Дать команду дежурному по взводу об окончании занятия.

Проконтролировать действия дежурного по взводу.