Классификация источников питания
Источник питания – это электрическое оборудование, которое предназначено для аккумулирования, производства или изменения параметров электроэнергии.
Источники питания классифицируются по:
- Виду используемой энергии и ее преобразования. По данному критерию источники питания делятся на выпрямители, трансформаторы и преобразователи.
- Роду электрического тока. По данному критерию источники питания делятся на источники переменного и постоянного тока.
- Силе сварочного тока и мощности.
- Количеству постов. По данному критерию источники питания делятся на однопостовые и многопостовые.
- Внешним характеристикам.
- Исполнению. По данному критерию источники питания делятся на стационарные, передвижные и переносные.
- Режиму работы. По данному критерию источники питания делятся на повторно-кратковременные, продолжительные и перемежающиеся.
- Виду сварки.
Электрическая мощность – это физическая величина, которая характеризует скорость преобразования и передачи электрической энергии.
Упрощенный расчет трансформаторного источника питания
Данный способ расчета позволяет рассчитать основные характеристики источника питания, такие как параметры диодов трансформатора, емкость сглаживающего фильтра. Он применим по отношению к источникам питания, у которых выходной ток не превышает один ампер. Для его осуществления необходимо знать максимально допустимый ток нагрузки, постоянное выходное напряжение и коэффициент пульсации. Сначала определяется переменное напряжение на вторичной обмотке трансформатора:
U = B • Uн
где, Uн - постоянное напряжение на нагрузке; В - коэффициент, который зависит от тока нагрузки (является табличным значением).
После этого рассчитывается электрический ток, который протекает через диод:
Iдиод = 0,5 • С • I,
где, С - коэффициент, который зависит от тока нагрузки (табличное значение); I - максимальный ток нагрузки.
Затем рассчитывают обратное напряжение, которое прилагается к диоду:
Uобр = 1,5 • Uн
По полученным значением осуществляется подбор диодов, у которых обратное напряжение и значение электрического тока равны или больше расчетных. Формула для расчета емкости конденсаторного фильтра выглядит следующим образом:
Сф = (3200 • I) / (Uн / Кп),
где, I - максимальный электрический ток нагрузки; Uн - напряжение на нагрузке; Кп - коэффициент пульсации.
Теперь переходим к расчету трансформатора. Сначала рассчитывается максимальный ток на вторичной обмотке:
Iт = 1,5 • I
А потребляемую мощность можно рассчитать по следующей формуле:
Р = U / Iт
Таким образом мощность трансформатора равняется:
Рт = 1,25 • Р
Из полученных данных рассчитывается площадь сечения провода:
Рисунок 1. Формула. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
если мы знаем площадь сечения провода, то можем рассчитать количество витков первичной вторичной обмотки:
W = 55 • U / S
W=50 • U1 / S
Расчет импульсного источника питания
В состав процесса проектирования импульсного источника питания входят следующие расчеты:
- Предварительная оценка параметров.
- Расчет магнитных элементов.
- Проектирование транзисторных ключей и схем управления.
- Тепловой расчет.
- Расчеты в составе проектирования фильтров и входного выпрямителя.
При предварительной оценке параметров импульсного усилителя рассчитываются результирующая выходная мощность, входная мощность, входной максимальный электрический ток, среднее значение входного электрического тока, максимальный постоянный входной ток.
В расчет магнитных составляющих входят выбор рабочего значения индукции, материала сердечника, формы магнитопровода, рассчитывается габаритная мощность трансформатора. Для правильного расчета габаритной мощности трансформатора оперируют с действующими значениями напряжения и электрического тока, зависящие коэффициента заполнения импульсов, формы токов и напряжений. Например, для прямоугольной формы сигнала эффективное значение напряжения можно рассчитать по следующей формуле:
Рисунок 2. Формула. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
где, U - амплитудное значение напряжения обмотки (первичной или вторичной); y - максимальное значение коэффициента заполнения импульсов.
Также в состав расчета параметров трансформатора входят расчет количества витков в обмотке, геометрических параметров самого трансформатора.
Выбор транзисторов осуществляется по максимальному напряжению и электрическому току, который коммутируется ключом (при учете коэффициента запаса, значение которого находится в диапазоне от 1,2 - 1,35). Конечная цель расчета ключа заключается в проверке температуры корпуса транзистора с учетом радиатора. Тепловой расчет заключается в расчете тепловых сопротивлений переходов, сопротивления радиатор-среда.
Расчет современных импульсных источников питания является трудоемким процессом, вероятность ошибки в котором достаточно велика, поэтому для исключения такого явления используются специальные программы, например, Forward, ExcellentIT, Flyback и другие.
