Kintamosios srovės (AC) supratimas kuriant maitinimo šaltinį
Norint suprojektuoti maitinimo šaltinį naudojant kintamąją srovę (AC), pirmiausia reikia nustatyti įvesties srovę. Dauguma tinklo energijos šaltinių yra kintamoji srovė, kuri paprastai rodo sinusinę bangos formą.
1 pav. AC bangos forma ir pagrindiniai parametrai
Dirbant su kintamosios srovės šaltiniu, reikia atsižvelgti į šiuos parametrus:
Didžiausia įtampa / srovė: didžiausia bangos formos amplitudė.
Dažnis: bangos formos ciklų skaičius per sekundę. Vieno pilno ciklo laikas vadinamaslaikotarpį.
Vidutinė įtampa / srovė: vidutinė visų įtampos taškų vertė per vieną ciklą. Grynoje kintamosios srovės bangos formoje be nuolatinės srovės poslinkio ši vertė yra lygi nuliui, nes teigiamos ir neigiamos pusės panaikina viena kitą.
RMS (vidutinė kvadratinė šaknis) įtampa/srovė: vieno ciklo momentinės įtampos verčių vidutinis kvadratas. Grynajai AC sinusinei bangai tai galima apskaičiuoti naudojant formulę.
RMS atitinka nuolatinės srovės galią, reikalingą tam pačiam šildymo efektui sukurti. Šis apibrėžimas, nors ir sudėtingas, suteikia kintamosios srovės „efektyviąją vertę“ ir yra plačiai naudojamas elektros inžinerijoje, dažnai vadinamas VAC.
Fazė: kampinis skirtumas tarp dviejų bangos formų. Visas kintamosios srovės ciklas apima 360 laipsnių , o smailės yra 90 laipsnių (teigiamas) ir 270 laipsnių (neigiamas), o nulio kirtimai 180 laipsnių ir 360 laipsnių kampu.
Jei dvi bangos formos brėžiamos kartu ir viena pasiekia teigiamą, o kita pasiekia neigiamą (pvz., 90 laipsnių prieš . 270 laipsnį), jos turi 180 laipsnių fazių skirtumą ir yra vadinamos nefaze. 0 laipsnių fazių skirtumas rodo, kad bangos formos yra fazėje.
AC energijos perdavimo sistemoje
Kintamoji srovė yra pagrindinis būdas perduoti elektrą iš elektrinių galutiniams vartotojams. Taip yra todėl, kad kintamoji srovė leidžia efektyviai transformuoti įtampą perdavimo metu.
Jėgainės gamina ~40 000 V (40 kV) elektros energiją, kuri vėliau padidinama iki150-800kVperdavimui dideliais{0}}atstumais, siekiant sumažinti varžos nuostolius.
Netoli paskirties vietos įtampa sumažinama iki4-35kV, ir galiausiai120V arba 240Vgyvenamosioms patalpoms.
DC negali lengvai pasiekti tokių įtampos transformacijų, nes linijiniai transformatoriai (kurie priklauso nuo įtampos svyravimų) veikia tik su kintamąja srove.
AC/DC linijiniai maitinimo šaltiniai
AC/DC linijinis maitinimo šaltinis atlieka šiuos veiksmus:
2 pav. Funkcinė blokinė schema
Žemyn{0}}transformatorius: Sumažina kintamosios srovės įėjimo įtampą.
Ištaisymas: konvertuoja kintamąją srovę į pulsuojančią nuolatinę srovę.
Filtravimas: išlygina nuolatinės srovės bangos formą.
Privalumai: Paprastas dizainas, brandintas dešimtmečius, pagerintas efektyvumas ir galios diapazonas.
Apribojimai:
Dydis: Žemo -dažnio (pvz., 50 Hz) veikimui reikalingi dideli, sunkūs transformatoriai, kad būtų galima perduoti galią tarp pirminės ir antrinės ritės.
Įtampos reguliavimas: Linijiniai reguliatoriai išsklaido energijos perteklių kaip šilumą. Esant didelei galiai, tam reikia didžiulių aušintuvų, todėl šilumos valdymas yra nepraktiškas.
AC/DC perjungimo{0}}režimo maitinimo šaltiniai
Siekiant pašalinti linijinio dizaino apribojimus, buvo sukurti perjungimo{0}}režimo maitinimo šaltiniai:
Įvesties ištaisymas/filtravimas: kintamoji srovė tiesiogiai konvertuojama į DC.
Smulkintuvo grandinė: DC konvertuoja į aukšto{0}}dažnio impulsus.
Žemyn{0}}transformatorius: naudojamas kompaktiškas, aukšto{0}}dažnio transformatorius.
Išvesties rektifikavimas/filtravimas: Gamina stabilią DC.
Privalumai:
Kompaktiškas dydis: aukšto{0}}dažnio veikimas leidžia naudoti mažesnius transformatorius.
Didelis efektyvumas: Minimalūs energijos nuostoliai, palyginti su linijine konstrukcija.
Šiluminis valdymas: Sumažėjęs šilumos išsklaidymas pašalina didelių gabaritų aušintuvus.
Iššūkiai:
Triukšmas: perjungus aukštą{0}}dažnį, atsiranda elektromagnetinių trukdžių (EMI), todėl reikalingas pažangus filtravimas.
Sudėtingumas: Valdymo grandinės yra sudėtingesnės, tačiau jas galima valdyti naudojant šiuolaikinius integruotus komponentus.
Santrauka
AC / DC maitinimo šaltiniai yra visur, paverčiantys kintamąja nuolatine nuolatine srove elektroniniams įrenginiams. Pagrindiniai punktai:
AC vs DC transmisija: AC dominuoja tinkluose dėl efektyvios įtampos transformacijos.
Vienos{0}}fazės ir trijų{2}}fazių sistemos:
Vienfazė{0}}: paprastesnė, pakanka namų ūkiams.
Trijų{0}}fazių: užtikrina stabilią, didelę galią pramoninėms reikmėms.
Dizaino evoliucija:
Linijiniai reikmenys: Riboja dydis ir efektyvumas, bet paprasta.
Režimo{0}}priedų perjungimas: Kompaktiškas, efektyvus ir dominuojantis šiuolaikinėse programose.
