Главная Регистрация Статистика Контакты
   
 
Разделы
Автомобильные устройства Автоматические выключатели Стабилизаторы напряжения Источники питания Генераторы напряжения Маркировка компонентов Зарубежная схемотехника Радиотехника Вентиляция Оборудование Полезная информация Статьи и публикации
 
Последние материалы
Термопары

Ремонт посудомоечной машины

Реактор электрический

Электродвигатели на 220 и 380 вольт

Низковольтное оборудование и его применение

Роторные и диафрагменные насосы

Частотный преобразователь

 
Автоматические выключатели
Автоматический выключатель - УЗО.

Варианты применения УЗО в системах заземления.

Защита электропроводки в домах и квартирах.

Схемы распределительных щитов с использованием УЗО.

УЗО - Устройства защитного отключения.
 
Стабилизаторы напряжения
Выбор стабилизатора напряжения для коттеджа, дачи.

Принцип регулировки напряжения в стабилизаторах.

Стабилизатор напряжения Ресанта.

Регулировка напряжения в стабилизаторах.

Cхема питания ноутбука от автомобиля.
 
Зарубежная схемотехника
Регулируемые блоки питания и преобразователи.

Акустический выключатель.

Преобразователи напряжения.

Усилитель мощности на TDA2005.

Схема усилителя на 300 Ватт.
 
Полезная информация
Спутниковое телевидение и оборудование.

Подключение трехфазного двигателя в однофазную сеть.

Условные обозначения в электрических схемах (ГОСТ 7624-55).

Обозначения условные графические в схемах (ГОСТ 2.721-74). Часть I.

Обозначения условные графические в схемах (ГОСТ 2.721-74). Часть II.
 
 
» » Коэффициент мощности однофазного бестрансформаторного импульсного


Источники питания : Коэффициент мощности однофазного бестрансформаторного импульсного
28-06-2009, 17:28 просмотров: 12043

Беcтрансформаторный импульсный блок питания компьютера или другого офисного и бытового оборудования представляет собой однофазный мостовой выпрямитель, нагруженный на емкостной фильтр и высокочастотный импульсный преобразователь, и характеризуется негармонической формой потребляемого тока (см.рис. 1).



Рис. 1. Схема однофазного импульсного источника питания

alt

При синусоидальном входном напряжении сети потребляемый ток iВХ каждый полупериод принимает форму импульса, длительность tИ и амплитуда IИМ которого зависят от момента отпирания диодов и входного сопротивления выпрямителя на интервале потребления им тока, и характеризуется коэффициентом амплитуды (см.рис. 2).

alt

Рис.2. Форма напряжения и тока на входе выпрямителя

Коэффициент амплитуды тока KА представляет отношение пикового значения тока IИМ к действующему значению потребляемого тока:

alt   (1)

где:

alt   (2)

 

  alt                - действующее значение первой (основной) гармоники;
alt - действующее значение высшей n-гармоники.

В зарубежной литературе принято название аналогичного коэффициента - крест-фактор (crest-factor) или пик-фактор (peak-factor).

Для гармонического (синусоидального) тока коэффициент амплитуды равен 1,41.

При негармоническом (импульсном) токе коэффициент амплитуды возрастает. Это отрицательно сказывается на работе устройств, генерирующих электроэнергию ограниченной мощности. Так если источник бесперебойного питания, подключенный на входе компьютерных систем, выбран с недостаточно высоким показателем коэффициента амплитуды, то он не сможет обеспечить необходимую величину импульса тока в нагрузку. При этом форма его выходного напряжения искажается и становится негармонической, что может быть нежелательным для других линейных потребителей, подключенных к тому же источнику. Кроме того, снижаются энергетические показатели оборудования, в частности коэффициент мощности KP:

alt   (3)

где: P - активная мощность, Вт; S - полная мощность, ВА.

Установим зависимость коэффициентов амплитуды и мощности от длительности импульса потребляемого тока (tИ иначе угла отсечки тока вентиля [1]). Для вывода аналитических зависимостей примем два варианта аппроксимации формы импульса тока на полупериоде сетевого напряжения:

  • в виде синусоиды с частотой bw (рис.3, а), где b > 1 - показатель длительности импульса тока, характеризующий отношение частоты гармоники тока к частоте сети.
  • в виде усеченной синусоиды с частотой основной гармоники w (рис.3, б).



Рис.3. Аппроксимация импульса тока в виде синусоиды с частотой bw(а)
и усеченной синусоиды с частотой w (б)

alt

В первом случае (рис. 3, а) аппроксимирующая функция импульса тока представляется выражением:

alt   (4)

где: b - начальная фаза импульса тока,

alt   (5)

Выражение действующего значения периодического импульсного тока найдем следующим образом:

alt   (6)

Подставив выражение i из (4) и произведя необходимые математические вычисления, находим аналитическую зависимость действующего значения тока от параметра b:

alt

 

(7)

Откуда коэффициент амплитуды имеет зависимость:

alt   (8)

Полная мощность, потребляемая нелинейной нагрузкой, определяется выражением:

alt   (9)

Активная мощность, потребляемая нелинейной нагрузкой при гармоническом напряжении, определяется активной мощностью только первой (основной) гармоники тока:

alt   (10)

Произведя необходимые математические преобразования, получим выражение:

alt

 

(11)

Подставив выражение IИМ из (7) и выразив амплитуду напряжения Um через действующее значение, получим выражение коэффициента мощности при первом виде аппроксимации импульса тока:

alt   (12)

При аппроксимации импульса тока усеченной синусоидой основной частоты (рис. 3, б) выражение для действующего значения тока примет вид:

alt   (13)

Откуда найдем выражение для коэффициента амплитуды :

alt   (14)

Активная мощность определяется выражением

alt   (15)

Подставив значение IИМ из выражения (13) и выразив Um через действующее значение, найдем выражение коэффициента мощности при втором виде аппроксимации импульса тока:

alt   (16)

На рис. 4 приведены графики зависимостей KА и KР от параметра b или относительной длительности импульса тока tn.

alt   (17)

Сравнение реальной формы импульсов тока нелинейной нагрузки типа однофазного выпрямителя с рассмотренными выше идеализированными импульсами позволяет считать, что разброс реальных значений коэффициентов мощности лежит в области между приведенными кривыми.



Рис. 4. Зависимости Kр и Kа от длительности импульса тока

alt

Полученное на практике значение KР при использовании бестрансформаторных импульсных источников питания составляет 0,6 - 0,7 при коэффициенте амплитуды потребляемого тока KА = 2,5...3,2 [2]. Для повышения KР используются различные корректоры коэффициента мощности, в том числе пассивные и активные [3]. Активные корректоры можно подразделить на низкочастотные и высокочастотные. Низкочастотные активные корректоры включаются на входе мостового выпрямителя, а высокочастотные - на его выходе. В качестве высокочастотных корректоров используются повышающие преобразователи DC/DC (бустеры) или резонансные преобразователи, однако их подробное рассмотрение выходит за рамки данной публикации.

Климов В.П., Смирнов В.Н.

Литература.

1. Рогинский В.Ю. Расчет устройств электропитания аппаратуры электросвязи.- М.: Связь, 1972.- 360 с.
2. Hunter P. Solve Switcher Problems With Power - Factor Correction
// Electronic Design, Febr. 6, 1992. Р. 67, 68, 72-74, 76-78.
3. Жданкин В. Коррекция гармоник входного тока в маломощных сетевых источниках питания
// Современные технологии автоматизации - СТА. 1998. № 1. С. 110-112.


 
Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь. Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо зайти на сайт под своим именем.

Другие новости по теме:

  • Моновибратор с точной регулировкой задержки импульса
  • Топологии источников бесперебойного питания переменного тока (ИБП)
  • Трехфазные ИБП: схемотехника и технические характеристики
  • Схемотехника однофазных корректоров коэффициента мощности
  • Отечественные однофазные ИБП


  • Комментарии (0)   Напечатать
     
    Информация
    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.
     
     
     
     
    Авторизация
    Логин:
    Пароль:
     
     
    Генераторы напряжения
    Миниэлектростанция. Вопросы и ответы.

    Обеспечение длительного времени бесперебойного электроснабжения.

    Портативные бензиновые и дизельные генераторы.

    Построение дистанционной системы подачи топлива для дизель-генераторной установки.

    Стационарный дизельный генератор.
     
    Источники питания
    Коэффициент мощности однофазного бестрансформаторного импульсного источника питания.

    Многомодульный источник бесперебойного питания. Схемы, решения.

    Отечественные однофазные ИБП. Характеристики.

    Схемотехника однофазных корректоров коэффициента мощности.

    Схемотехника и технические характеристики ИБП малой и средней мощности.

    Трехфазные ИБП: схемотехника и технические характеристики.

    Топологии источников бесперебойного питания переменного тока (ИБП).
     
    Маркировка компонентов
    Резисторы. Цветовая маркировка.

    Резисторы. Кодовая маркировка.

    Кодовая маркировка электролитических конденсаторов.

    Кодовая маркировка конденсаторов.

    Конденсаторы. Допуски и температурный коэффициент.

    Корпуса компонентов для поверхностного монтажа.

    Сквозная нумерация наиболее популярных корпусов SMD.

    Индуктивность. Цветовая и кодовая кодировка.

    Транзисторы. Цветовая и кодовая кодировка.
     
    Наш опрос
    Каких материалов не хватает на сайте?

    Техническая документация
    Электрические схемы
    Справочная информация
    Я нашел то, что искал
    Мне без разницы
     
    Статистика
     
    Вся информация находится в свободном доступе и размещена не для коммерческого использования.
    Copyright © 2009 - «Электропортал»