Введение
Схемную электронику условно делят на 2 класса.
-
Схемная электроника
I классI I класс
|
Электронные средства малой мощности, применяемые в системах авт. управления и регулирования. Это усилители, генераторы и т.д.
Назначение: генерирование и преобразование электрических сигналов, определение формы и амплитуды, осуществляют передачу информации.
Основные характеристики: АЧХ и ФЧХ, условия устойчивости работы и т.д. |
Электронные средства, применяемые в различных системах и источниках электропитания. Также это устройств, осуществляющие фильтрацию и стабилизацию тока и напряжения. Назначение: преобразование электрического тока и напряжения; переменный Iв постоянный; постоянныйIв переменный; переменныйIоднойfв переменныйIдругойf; низкого постоянного напряжения в высокое постоянное напряжение и т.д. Основные характеристики: КПД, коэффициент мощности и др. электрические характеристики. |
Схемная электроника IIкласса служит энергетическим целям, поэтому её часто называют энергетической электроникой, а устройства этого класса – преобразователями электрической энергии.
Преобразование электрической энергии – это изменение её параметров (напряжения, числа фаз, частоты, включая нулевую, т.е. постоянный ток), а также улучшение качества энергии, изменение формы напряжения и т.д.
Преобразование электрической энергии может осуществляться, как электромеханическими (динамическими), например электромашинными преобразователями, так и электронными (статическими) преобразователями.
Анализ электромашинных процессов в преобразователях электрического тока и разработка на этой основе методов расчёта схем преобразователей, являются главным содержанием курса основ преобразовательной техники.
Полупроводниковые преобразователи энергии применяются на транспорте, в электротехнологических установках, на электростанциях. Устройства преобразовательной техники являются основой бытовой электроники. Современный источники питания телевизоров, радиоприёмников, компьютеров неосуществимы без применения устройств преобразовательной техники.
Регулирование и стабилизация режима питания предполагают наличие устройств, автоматически поддерживающих заданную величину тока, напряжения или частоты при изменении внешних условий.
В электропитающих устройствах предусматриваются также средства, выполняющие вспомогательные операции: пуск, защиту, коммутацию и т.д.
Структурная схема замкнутой системы
преобразования переменного напряжения
в постоянное.
ИПрН – источник переменного напряжения
В – выпрямитель
Ф – фильтр
Н – нагрузка
Напряжение ИПрН с помощью В преобразуется в пульсирующее напряжение одного знака, затем сглаживается фильтром до приемлемого для нагрузки уровня.
Цепь обратной связи:
АР – автоматический регулятор
СУ – система управления,
осуществляет либо стабилизацию, либо автоматическое регулирование напряжения на нагрузке согласно программе, которая заложена в программное устройство автоматического регулятора.
БТО – блок токовой отсечки, предназначен для ограничения токов короткого замыкания при аварийных режимах работы. Через систему управления ограничивает ток выпрямителя до безопасного уровня.
Структурная схема замкнутой системы
преобразование постоянного напряжения
в переменное
ИПсН – источник постоянного напряжения
И – инвертор
ПУ – промежуточное устройство
Н – нагрузка
Система осуществляет преобразование постоянного напряжения от ИПсН с помощью инвертора в промежуточное напряжение, которое через промежуточное устройство подводится к нагрузке. Промежуточное устройство согласует инвертор с нагрузкой; включает в себя фильтры по переменному току, компенсаторы, а также элементы, обеспечивающие устойчивую работу инвертора при изменении нагрузки, выходной частоты и напряжения.
Обратная связь:
АР – автоматический регулятор.
СУ – система управления, в неё входит: генератор управляющих импульсов, преобразователь фаз и генератор задающей частоты.
САО – система аварийного отключения, с помощью которой производится отключение инвертора при аварийных режимах работы.
Структурная схема разомкнутой системы преобразования переменного напряжения в постоянное.
ИПрН – источник переменного напряжения
В – выпрямитель
Ф – фильтр
С – стабилизатор
Н – нагрузка
В полупроводниковой преобразовательной технике используются диоды, тиристоры и транзисторы в ключевом режиме. Приборы, работающие в ключевом режиме (открыт, закрыт), называются вентилями.
Преобразователи, выполненные на вентилях, называются вентильными преобразователями.
Основное применение вентильные преобразователи нашли в качестве источников питания различных устройств.
Вентильные преобразователи классифицируются:
По связи с сетью:
- ведомые сетью, в которых процессы происходят синхронно с частотой сети.
- автономные, которые либо не связаны с сетью, либо не зависят от частоты сети.
2) По назначению:
- выпрямители, преобразуют переменный ток в постоянный
- инверторы, преобразуют постоянный ток в переменный
- преобразователи частоты, преобразуют переменный ток одной частоты, в переменный ток другой частоты
- преобразователи переменного напряжения, изменяют величину переменного напряжения; при этом частота и число фаз остаются неизменными.
- преобразователи числа фаз, изменяют число фаз при неизменной частоте.
- преобразователи постоянного напряжения, изменяют величину постоянного напряжения.
- генераторы импульсов, формируют импульсы произвольной формы и частоты.