Источники вторичного питания радиоэлектронных устройств

Источники первичного электроснабжения радиотехнических устройств

Аппаратура связи как потребители электрической энергии

Организация электроснабжения телекоммуникационных устройств и сетей

Электропитание устройств и систем телекоммуникаций

На правах рукописи

П. И. Поленичкин

Конспект лекций

Волгоград, 2009

Лекция 1

Современные радиотехнические устройства представляют собой сложные комплексы аппаратуры, состоящие из разнообразных комбинаций электронных, ионных и полупроводниковых приборов, активных и реактивных сопротивлений, трансформаторов, дросселей и магнитных усилителей, а также большого количества различных измерительных, коммутационных, сигнальных и других приборов и аппаратов. Все эти элементы радиотехнических устройств потребляют электрическую энергию в виде как постоянного, так и переменного тока. Подавляющая часть радиотехнических устройств потребляют электрическую энергию в виде постоянного тока.

В связи с большим разнообразием элементов, используемых в радиотехнических устройствах, мощности источников электропитания этих устройств могут иметь величины, начиная с долей Вт до нескольких сотен кВт; напряжение – с долей В до нескольких десятков кВ; тока - с долей мА до нескольких кА.

Большая часть современных радиотехнических установок представляют собой точные измерительные устройства, что предъявляет весьма высокие требования к стабильности питающих напряжений.

Требуемую для питания радиотехнических устройств электрическую энергию можно получить различными способами. Основной из них – способ получения требуемых величин напряжений переменного и постоянного тока путём преобразования электрической энергии генераторов переменного тока.

Для стационарных радиотехнических устройств основным источником электрической энергии являются электрические сети энергетических систем. Эти сети получают питание от синхронных генераторов переменного 3-фазного тока промышленной частоты 50 Гц, установленных на электростанциях, и обеспечивают передачу и распределение электрической энергии между потребителями.

Рис. 1-1. Принципиальная схема электроснабжения радиотехнических устройств.

ЭС – электростанция; ТП – трансформаторная подстанция

Использование высоких напряжений и многократная их трансформация обеспечивают передачу больших мощностей на большие расстояния при относительно малых потерях энергии в системе передачи и распределения электрической энергии.

Описанная на рис. 1-1 схема применяется для электроснабжения мощных стационарных радиотехнических устройств (радиопередающие центры, радиолокационные станции и др.). В этом случае подстанция ТП3 обычно размещается в одном здании с радиотехническим устройством и является его неотъемлемой частью. При потребляемой мощности Р<300…400 кВА питание обычно осуществляется по той же схеме, но только с шин 380 В. При небольших мощностях (несколько десятков кВА и менее) питание осуществляется с шин 380 и 220 В существующих подстанций по отдельному фидеру.

В централизованных сетях, питающихся от мощных генераторов электростанций, частота переменного тока поддерживается с большой точностью (примерно плюс-минус 0,25…0,5 %). Колебания напряжения на шинах оконечной ТП3 обычно не превышает плюс-минус 5 % от номинала; изменение напряжения на зажимах источников питания радиоаппаратуры вторичных источников питания не должны при этом превышать +5…-10 %.Для питания передвижных радиотехнических устройств используются автономные агрегаты, с генераторами переменного 1-фазного и 3-фазного переменного тока промышленной (50 Гц) и повышенной (400 Гц) частоты. Применение повышенной частоты позволяет значительно сократить вес и габаритные размеры трансформаторов, сглаживающих фильтров, дросселей насыщения и др. элементов выпрямительных устройств.

В автономных агрегатах повышенной частоты используются синхронные и индукторные генераторы переменного тока на 115, 230 или 380 В. Мощности генераторов автономных агрегатов относительно невелики (от единиц кВА до нескольких десятков кВА).

Автономные агрегаты питания применяют для питания передвижных радиотехнических устройств, а также стационарных установок, расположенных в местах, где отсутствуют стационарные электрические сети переменного тока.

Автономные агрегаты питания снабжаются специальными устройствами, позволяющими автоматически поддерживать частоту и напряжение на выходе генератора с достаточно высокой точностью (примерно плюс-минус 1…2 % по частоте и плюс-минус 2…3 % по напряжению). То позволяет при соединительных линиях небольшой длины обеспечить колебания напряжения на зажимах вторичных источников питания примерно плюс-минус 5 %.

Использование агрегатов и преобразователей имеет преимущество по сравнению с питанием радиоаппаратуры непосредственно от централизованных сетей, т. к. в автономные электросети не передаются быстрые, скачкообразные изменения напряжения, обусловленные резкими изменениями нагрузки других потребителей. Это достигается путём увеличения момента инерции вращающихся частей автономных и преобразовательных агрегатов.

В связи с большими преимуществами, получаемыми при питании радиоаппаратуры напряжением повышенной частоты, наблюдается стремление к широкому использованию генераторов частотой 400 Гц в стационарных установках. В этих случаях в качестве приводных двигателей преобразовательных агрегатов используются электродвигатели (синхронные и асинхронные); мощности агрегатов достигают нескольких сотен кВА. Дополнительное преимущество – возможность использования приводного двигателя, питающегося непосредственно от сети высокого напряжения, что исключает необходимость установки специальных понижающих трансформаторов.

Однако передача напряжения частотой 400 Гц даже на небольшие расстояния сопряжена со значительным удорожанием электрических сетей вследствие большой величины индуктивного сопротивления электрических кабелей и проводов на этой частоте. Поэтому при питании радиоаппаратуры стационарных установок следует стремиться размещать электромашинные преобразователи в непосредственной близости к месту установки радиотехнической аппаратуры, хотя это усложняет эксплуатацию из-за большого уровня шума, создаваемого вращающимся преобразователем.

В связи с промышленным освоением статических преобразователей (инверторов), стало возможным их размещение вместе с радиотехнической аппаратурой. Это позволяет создать более экономичную систему распределения энергии повышенной частоты, при которой может быть использована питающая сеть с частотой 50 Гц.

Лекция 2

Значительная часть элементов РЭУ потребляет электрическую энергию в виде постоянного тока: в радиоприёмных устройствах – 60…70 %, в радиопередающих – 80…90 %.

Для получения различных величин напряжения постоянного тока, в основном, используется метод преобразования переменного тока в постоянный при помощи выпрямителей с электрическими вентилями. Основное преимущество этого метода – возможность получения любой необходимой величины напряжения переменного тока при помощи трансформаторов, а также простота и надёжность выпрямителей с электрическими вентилями.

В зависимости от требований, предъявляемых радиотехническим схемами к вторичным источникам электрического питания, объёма радиоаппаратуры, её конструктивного исполнения и потребляемой мощности все системы вторичного электропитания могут быть разделены на индивидуальные и централизованные.

В устройствах, потребляющих до нескольких сотен ВА (радиоприёмники, измерительные приборы и др.), элементы системы питания размещаются непосредственно в устройстве. В этом случае в устройстве имеется один «силовой» трансформатор, обеспечивающий получение всех необходимых напряжения переменного тока и набор выпрямителей с фильтрами и стабилизирующими элементами.

В устройствах, потребляющих до нескольких десятков кВА (сложные измерительные приборы, радиолокационные станции небольшой мощности и др.), элементы системы питания часто выделяют в отдельные конструктивные элементы (блоки питания), на выходе которых имеются все необходимые напряжения постоянного и переменного тока. Система питания этого вида может содержать несколько типов блоков питания, обслуживающих функциональные узлы радиоустройств.

В устройствах, потребляющих мощность до сотен кВА блоки питания выполняются лишь на один номинал выходного напряжения. Это позволяет сократить количество требуемых для устройства типов блоков питания путём их унификации и удешевить таким образом общую стоимость системы питания.

Дата добавления: 2014-01-07