Преобразователи постоянного тока

1.8. Преобразователи постоянного тока.

Если в качестве первичных источников питания применяются аккумуляторы, гальванические элементы, термогенераторы, атомные и солнечные батареи, т. е. источники, чаще всего используемые для питания нестационарной аппаратуры, то возникает необходимость преобразования постоянного напряжения одного номинала в постоянное или переменное напряжение другого номинала. Эти напряжения можно получить от нескольких источников постоянного напряжения или от одного источника через гасящие резисторы и резисторы-делители. Неприемлемость этих способов очевидна из-за малого КПД, больших габаритов и массы. Эти причины и вызвали появление различных преобразователей постоянного тока электромашинных (умформеров), вибрационных и полупроводниковых.

В настоящее время полупроводниковые преобразователи практически вытеснили электромашинные и вибрационные из-за своих малых габаритов и массы, большого срока службы, высокого КПД (до 85-90%), высокой надежности, большой механической прочности и ряда других преимуществ.

К недостаткам полупроводниковых преобразователей следует отнести подверженность влиянию температуры окружающей среды.

Гальванические элементы являются первичными химическими источниками, в которых химическая энергия непосредственно преобразуется в электрическую. Их работа основана на использовании свойства положительных ионов металлов переходить в растворы кислот и щелочей, называемых электролитами.

Наиболее распространен электролит в пастообразном состоянии. При погружении в него металла в результате химического взаимодействия атомы металла переходят в электролит, теряя часть своих электронов. Поэтому на металлическом электроде возникает избыток электронов и относительно электролита создается разность потенциалов, которая зависит от химической активности металла. Таким образом, если в электролит поместить две металлические пластины с различной химической активностью, то между ними будет создаваться ЭДС, определяемая разностью потенциалов положительного электрода и электролита. Металл, менее активный химически, будет иметь более высокий потенциал относительно металла более активного. Например, если в электролит поместить медную и цинковую пластины, то положительным электродом будет медная пластина, а отрицательным-цинковая. Величина ЭДС зависит от материала электродов и концентрации электролита и не зависит от размеров и конструкции электродов.

Применение находят следующие гальванические элементы: 1) марганцево-цинковые (МЦ), малогабаритные, герметизированные; 2) воздушно-марганцево-цинковые (ВМЦ); 3) окисно-ртутные, отличающиеся постоянством выходного напряжения во времени; 4) медно-окисные с большим сроком службы (до двух десятков лет); 5) ртутно-цинковые (РЦ) малых габаритов; 6) серебряно-окисные и серебряно-цинковые.

Наибольшее применение для питания аппаратуры связи находят сухие элементы типа МЦ и ВМЦ. Недостатком элементов типа ВМЦ являются узкий температурный интервал их работы и большая чувствительность к перегрузкам, хотя они по сравнению с элементами МЦ имеют меньшие габариты при одинаковой емкости.

1.10. Непосредственные преобразователи энергии.

1.10.1. Термоэлектрические генераторы.

Принцип работы таких генераторов основан на явлении термоэлектричества, сущность которого заключается в следующем. Если соединить (спаять) несколько проводников из разных металлов и поддерживать места их соединения при различных температурах T₁ и T₂, то на свободных концах появится термоэлектродвижущая сила, величина которой составит Е = a(T₁-T₂), где a. - коэффициент, зависящий от материала контактируемых проводников.

Образование термо-ЭДС можно объяснить тем, что в местах контактов проводников с разной температурой создается различная концентрация электронов, что приводит к перемещению электронов из зоны с повышенной концентрацией электронов (горячий спай) в зону с более низкой концентрацией (холодный спай). Перемещение электронов из одной зоны в другую, в свою очередь, приводит к появлению разности потенциалов. Одновременно с перемещением электронов происходит теплообмен между горячим и холодным проводниками. Из-за высокой теплопроводности металлов и низкого значения коэффициента к термо-ЭДС, получаемая при металлических проводниках, очень мала.

Применение полупроводниковых материалов с разной проводимостью (типа р и п) позволяет резко увеличить термо-ЭДС. Так, если у чистых металлов коэффициент термо-ЭДС а. не превышает 100 мкВ на 1° С, то у полупроводников он достигает 1000 мкВ/1° С. Меньшая теплопроводность полупроводников позволяет получить большую разность T₁ - T₂, что также увеличивает термо-ЭДС и КПД генератора.

В настоящее время проводятся работы по созданию термогенераторов, использующих солнечную энергию, отработанные газы автомобилей, тракторов, котельных, атомных реакторов и т. д. Промышленностью выпускаются термоэлектрогенераторы типа УГМ80М с выходной мощностью до 100 Вт, типа УГМ200К и УГМ200Тмощностью до 200 Вт. Последовательно-параллельное включение термогенераторов УГМ80 позволяет обеспечивать мощность потребителя до 200 Вт, а включение УГМ200 - до 3 кВт. Указанные термоэлектрогенераторы снабжены устройством токовой и тепловой защиты.

Устройcтво выпрямительное тиристорное (в дальнейшем именуемое ВУТ) с автоматической стабилизацией выпрямленных напряжения и тока предназначается для питания аппаратуры связи одновременно с автоматическим зарядом и подзарядом кислотных аккумуляторных батарей, а также для питания аппаратуры связи без аккумуляторных батарей в статическом режиме работы.

Примечание. При статическом режиме работы не допускается, скачкообразное изменение нагрузки на ЭПУ более чем на 10% от установленного значения, включение и отключение параллельно работающих ВУТ, а также работа на импульсную нагрузку и нагрузку, имеющую отрицательное входное сопротивление.

Устройства разработаны следующих типов: ВУТ 31/60 и ВУТ 90/25 - с условной мощностью 2 кВт, ВУТ 31/125 и ВУТ 67/60 - с условной мощностью 4 кВт, ВУТ 31/250, ВУТ 67/125, ВУТ 152/50 и ВУТ 280/25 - с условной мощностью 9 кВт, ВУТ 31/500 и ВУТ 67/250 - с условной мощностью 16 кВт, ВУТ 70/600 - с условной мощностью 40 кВт.

ВУТ с номинальным напряжением 24В применяются для питания аппаратуры линейно-аппаратных цехов (ЛАЦ) междугородных телефонных станций (МТС) и обслуживаемых усилительных пунктов (ОУП) линий междугородной телефонно-телеграфной связи, для питания аппаратуры телеграфов и районных узлов связи (РУС). ВУТ с номинальным напряжением 60В применяются для питания аппаратуры автоматических телефонных станций (АТС) городской телефонной сети, аппаратуры, междугородной автоматики, питания, аппаратуры телеграфов и РУС. ВУТ 152/50 применяются для питания моторных цепей. ВУТ 280/25. применяются для питания резервных цепей РРЛ станций.

ВУТ предназначаются для эксплуатации в закрытых отапливаемых и вентилируемых помещениях с температурой окружающего воздуха от +5 до +40°С и относительной влажностью его до 80% (при +25°С) при отсутствии в окружающем воздухе вредных примесей, вызывающих коррозию.

Похожие работы

Описание работы электрической схемы охранного устройства с автодозвоном по телефонной линии

Скачать

79440

25

0

... . Инверсный выход напряжения звуковой частоты. Напряжение питания. (Ucc< 32 В). Вход напряжения переменного тока. Рис.4.7. Схема включения ИС ВУ КР1064ПП1. 4.3. Описание работы электрической схемы охранного устройства с автодозвоном по телефонной линии. В состав схемы входят: -          узел датчика на элементах DD1, R1, R2, C1; -          узел счёта и выбора выходных ...

Специализированный источник питания для АТС

Скачать

106372

17

6

... Л.П. Задание принял к исполнению 01.09.98 г. Студент гр. 260831 Вяткин И.Н. Справка-отчет о патентном исследовании. Тема дипломного проекта: «Специализированный источник питания для АТС». Начало поиска 01.09.98 г. Окончание поиска 10.09.98 г. Таблица 1.2. Предмет поиска Страна, индекс /МКИ, НКИ/ № заявки, патента Сущность ...

Совершенствование систем электроснабжения подземных потребителей шахт. Расчет схемы электроснабжения ЦПП до участка и выбор фазокомпенсирующих устройств

Скачать

179075

32

127

... (от передвижения источников загрязнения) 1180,48 Всего за год: 211845,25 10. Совершенствование системы электроснабжения подземных потребителей шахты Расчет схемы электроснабжения ЦПП до участка и выбор фазокомпенсирующих устройств Основными задачами эксплуатации современных систем электроснабжения горных предприятий являются правильное определение электриче­ ...

Электронные схемы для дома и быта

Скачать

143686

5

84

... , Тайваня, США. Телефон-трубка собрана на семи транзисторах. Питание схемы снимается с диодного моста VD4 — VD7 через герконовый (или другого типа) переключатель SA1. На транзисторах VT1, VT2, VT3 собраны дифференциальная схема и электронный ключ для набора номера. Питание разговорной части схемы снимается с делителя R5, R8 и зависит от номинала резистора R8, (150 — 200 Ом). На транзисторе VT4 ...