Мощность по силе тока: 520: Web server is returning an unknown error

Перевести Амперы в Киловатты. Формулы рассчетов

Автор Alexey На чтение 4 мин. Просмотров 3.8k. Опубликовано 28.11.2015 Обновлено 27.10.2016

Часто, покупая новый электроприбор или устанавливая технику у себя дома, мы сталкиваемся с разного рода трудностями. И все потому, что инструкции к этим приборам написаны сложным техническим языком, который понятен далеко не всем.

Одной из основных проблем являются разные единицы измерения, которые и могут нас запутать.

Всем известно, что выключатели, розетки, предохранители, автоматы и счетчики имеют свой предел электрического напряжения, который они могут пропускать. Это надо учитывать при подключении к ним электроприборов, так каждый из них имеет свою мощность. Если мощность прибора будет превышать возможную проводимость розетки, это может привести к замыканию проводки и даже пожару.

Для того, чтобы узнать, можно ли подключить стиральную машину к розетке или предохранителю, нужно сравнить их технические данные. Но дело в том, что максимальная проводимость розетки измеряется в Амперах, а мощность стиральной машины в Ваттах. О том, как привести эти данные к одному значению, мы расскажем в нашей статье.

Как перевести киловатты в амперы

Для того, чтобы перевести амперы в киловатты и наоборот, необходимо также знать значение напряжения в сети. В этом нет особой трудности, так как в большинстве случаев вся сеть в наших домах находится под переменным напряжением в 220 В.

Итак, формулы перевода единиц в однофазной электрической сети следующие:

Р = I * U или I = Р/U,

Где Р – мощность измеряемая в Ваттах, I– сила тока в Амперах и U– напряжение в Вольтах.

Ниже в таблице приведены наиболее часто используемые показатели силы тока и соответствующие им показатели мощности для двух распространенных видов напряжения в 220 и 380 В:

Если вы не нашли свои значения в этой таблице, необходимо самостоятельно рассчитать данные согласно формуле.

Рассмотрим действие формулы на конкретном примере.

Допустим, вы приобрели пылесос мощность 1,5 кВт. Переменное напряжение в сети – 220 В. Теперь нужно рассчитать, какой силы ток будет идти по проводам при подключении пылесоса к розетке.

Сначала необходимо перевести киловатты мощности в ватты. Для этого показатель мощности умножаем на 1000, т.к. 1 кВт = 1000 Вт:

1,5 кВт * 1000 = 1500 Вт

Затем подставляем данные в вышеприведенную формулу. Так как нам нужно узнать силу тока, то выбираем формулу неизвестной I:

I = Р/ U (А)

I = 1500 / 220 ≈ 6,81 А

Как вы заметили, сила тока, необходимая для работы такого мощного пылесоса нужна немаленькая. Если проводка в вашем доме старая, она может не выдержать такой нагрузки. Поэтому стоит подумать о ее замене.

Как перевести амперы в киловатты

Если же замена проводки кажется вам слишком трудоемким делом, можно пойти другим путем. Для этого необходимо знать максимальную силу тока, которую может выдержать проводка в вашем доме и уже потом выбирать новую технику с соответствующей мощностью.

Допустим, проводка может выдержать силу тока в 25 А, переменное напряжение сети также равно 220 В. Подставляем данные в формулу с неизвестной Р:

Р = I * U (Вт)

Р = 25 * 220 = 5500 Вт или 5,5 кВт

Теперь, при выборе кабелей для новой проводки, автоматов и предохранителей необходимо помнить о максимальной силе тока, которую они будут пропускать.

В частности, при выборе кабеля для проводки нужно обратить внимание на его сечение. Кабель медного сечения выдерживает большие нагрузки нежели алюминиевого. Также роль играет и толщина кабеля. Следует с ответственностью подходить к выбору розеток, счетчиков, кабелей, предохранителей и, если вы не до конца уверены, посоветоваться со специалистом в магазине.

Как вы смогли заметить, ничего сложного в переводе Ампер в Киловатты и наоборот нет. Необходимо только знать все необходимые данные и делать расчеты по простой формуле, приведенной выше. Используя полученные данные вы сможете не только выбрать разного типа устройства и технику, но и рассчитать потребление электроэнергии отдельными приборами в течение определенного периода времени.

Определите мощность в электрической цепи при силе тока 0,2 А и напряжении 220В.

Определите размер заряда. Если напряженность поля на расстоянии 12 см от заряда составляет 1,9 * 10⁷ Н / Кл.​

Физика прям нужно срочно баллов нет пожалуйста помогите​

Если объем пара увеличивается с 3 м³ до 18 м³ при давлении 9 * 10⁵ Па, рассчитайте работу пара. ​

Если нагреть нагреватель до 900 K, через какое-то время температура снизится до 3 ° C, какова чистота идеального парового двигателя?​

[80 баллов за 1 вопрос] Одинаково ли расстояние между соседними черточками на динамометре и почему?

Рассмотрите динамометры, изображённые на рисунке 80. Определи- те цену деления каждого динамометра и вес каждого груза. Изобра- зите на рисунке в тет … ради вес каждого груза. Укажите точку его при- ложения, масштаб выберите самостоятельно.​

Помогите с контрошей даю много баллов ​

Уровни мыслительных навыков Применение Время выполнения 20 минут Задания 1. Пассажир, спокойно стоящий в автобусе при его равномерном движении, начал … падать: 1-случай: вперед по направлению движения автобуса. 2-случай: против направления движения автобуса. Как изменилось движение автобуса в каждом случае? 1-случай: 2-случай: 2. Тормозной путь грузового и легкового автомобилей, двигавшихся с одинаковой скоростью, различен. Объясните причину этого различия. 3. а) Дайте определение нейнерциальной системы отсчета. b) Система отсчета связана с автомобилем. В каком из приведенных ниже случаев систему отсчета можно считать инерциальной? A) Автомобиль движется равноускорено и прямолинейно по горизонтальной трассе; В) Автомобиль движется равномерно и прямолинейно по горизонтальной трассе; C) Автомобиль движется равномерно, делая поворот налево; D) Равноускорено с горы. 4. а) Сформулируйте первый закон Ньютона. b) Тело массой 50 кг движется с ускорением 4 м/ м/с2. Какое ускорение получит тело массой 100 кг под действием той же силы. 5. а) Определите вес тела массой 40 кг, движущегося вниз с ускорением 3 м/с2- (g=10 м/с2) 6. Автомобиль масса которого 500 кг движется с ускорением 2 — Чему равна сила тяги двигателя если коэффициент трения равен 0,3. (g = 10 =)

3. В процессе расширение газа от объема 300 л до 900 л была совершена работа, равная 80 кДж. При каком давлении находился газ, если в процессе соверше … ния работы оно не менялось. [3]​

в чем разница между геостационарной и полярной орбиты?​

Мощность в электрических цепях

Добавлено 1 октября 2020 в 05:59

Сохранить или поделиться

Помимо напряжения и тока, есть еще один важный параметр, связанный с электрическими цепями: мощность. Во-первых, прежде чем анализировать мощность в каких-либо схемах, нам нужно понять, что это такое.

Что такое мощность и как ее измерить?

Мощность – это мера того, сколько работы можно выполнить за определенный промежуток времени. Работа обычно определяется как поднятие груза против силы тяжести. Чем больше масса, и/или чем выше она поднимается, тем больше работы должно быть выполнено. Мощность – это мера того, насколько быстро выполняется стандартный объем работы.

Для американских автомобилей мощность двигателя оценивается в единицах, называемых «лошадиные силы», которые изначально были придуманы производителями паровых двигателей для количественной оценки работоспособности своих машин с точки зрения самого распространенного в их время источника энергии: лошадей. Одна лошадиная сила определяется в британских единицах как 550 фут·фунтов работы в секунду. Мощность двигателя автомобиля не будет указывать на высоту холма, на которую он может подняться, или какую массу он может тащить, но она указывает, насколько быстро он может подняться на определенный холм или протащить определенную массу.

Мощность механического двигателя зависит как от скорости двигателя, так и от его крутящего момента на выходном валу. Скорость выходного вала двигателя измеряется в оборотах в минуту или об/мин (RPM). Крутящий момент – это величина вращательной силы, создаваемой двигателем, и обычно измеряется в ньютон-метрах (или в фунт-футах). Ни скорость, ни крутящий момент сами по себе не являются мерой мощности двигателя.

Дизельный тракторный двигатель мощностью 100 лошадиных сил вращает вал относительно медленно, но обеспечивает большой крутящий момент. Двигатель мотоцикла мощностью 100 лошадиных сил вращает вал очень быстро, но обеспечивает относительно небольшой крутящий момент. Оба будут производить 100 лошадиных сил, но с разной скоростью и разным крутящим моментом. Уравнение для мощности на валу простое:

\[\text{Лошадиная сила} = \frac{2 \pi ST}{33 000}\]

где

• S – скорость вращения вала в об/мин;
• T – крутящий момент в фунт-футах.

Обратите внимание на то, что в правой части уравнения есть только две переменных, S и T. Все остальные члены в этой части постоянны: 2, π и 33 000 – константы (они не меняют своего значения). Мощность в лошадиных силах меняется только при изменении скорости и крутящего момента, больше ничего. Мы можем переписать уравнение, чтобы показать эту взаимосвязь:

Лошадинная сила ∝ ST

∝ – означает «пропорциональна»

Поскольку единица «лошадиных сил» не совпадает в точности со скоростью в оборотах в минуту, умноженной на крутящий момент в фунт-футах, мы не можем сказать, что мощность равна ST. Однако они пропорциональны друг другу. По мере изменения математического произведения ST значение мощности изменится в той же пропорции.

Мощность как функция напряжения и тока

В электрических цепях мощность зависит как от напряжения, так и от тока. Неудивительно, что это соотношение имеет поразительное сходство с приведенной выше формулой «пропорциональной» мощности в лошадиных силах:

\[P= IE\]

Однако в этом случае мощность (P) точно равна силе тока (I), умноженной на напряжение (E), а не просто пропорциональна IE. При использовании этой формулы единицей измерения мощности является ватт, обозначаемый как «Вт» (или в англоязычной литературе «W»).

Следует понимать, что ни напряжение, ни ток сами по себе не составляют мощность. Скорее, мощность – это комбинация напряжения и тока в цепи. Помните, что напряжение – это удельная работа (или потенциальная энергия) на единицу заряда, а сила тока – это скорость, с которой электрические заряды проходят через проводник. Напряжение (удельная работа) аналогична работе, выполняемой при поднятии веса против силы тяжести. Сила тока (скорость) аналогична скорости, с которой поднимается этот груз. Вместе, как произведение, напряжение (работа) и ток (скорость) составляют мощность.

Так же, как в случае дизельного двигателя трактора и двигателя мотоцикла, цепь с высоким напряжением и низким током может рассеивать такое же количество мощности, что и цепь с низким напряжением и большим током. Ни напряжение, ни сила тока по отдельности не указывают на величину мощности в электрической цепи.

Мощность при разомкнутой / короткозамкнутой цепи

В разомкнутой цепи, когда между клеммами источника присутствует напряжение и нулевой ток, рассеиваемая мощность равна нулю, независимо от того, насколько велико это напряжение. Поскольку P = IE, и I = 0, и всё, что умножается на ноль, равно нулю, мощность, рассеиваемая в любой разомкнутой цепи, должна быть равна нулю. Точно так же, если бы у нас было короткое замыкание, состоящее из петли из сверхпроводящего провода (абсолютно нулевое сопротивление), у нас могло бы быть состояние с током в петле и нулевым напряжением, и аналогично, никакая мощность не рассеивалась бы. Поскольку P = IE, и E = 0, и всё, что умножается на ноль, равно нулю, мощность, рассеиваемая в сверхпроводящем контуре, должна быть равна нулю (мы рассмотрим тему сверхпроводимости в следующей главе).

Как лошадиная сила связана с ваттами?

Независимо от того, измеряем ли мы мощность в «лошадиных силах» или в «ваттах», мы всё равно говорим об одном и том же: сколько работы можно выполнить за данный промежуток времени. Эти две единицы численно не равны, но они выражают одно и то же. Фактически, европейские производители автомобилей обычно рекламируют мощность своих двигателей в киловаттах (кВт) или тысячах ватт, а не в лошадиных силах! Эти две единицы мощности связаны друг с другом простой формулой:

\[1\ \text{лошадиная сила} = 745,7 \ Вт\]

Таким образом, наши 100-сильные дизельные и мотоциклетные двигатели также могут быть оценены как двигатели мощностью «74570 Вт», или, точнее, как двигатели «74,57 кВт». В европейской технической документации этот параметр был бы скорее нормой, чем исключением.

Резюме

• Мощность – это мера того, сколько работы можно выполнить за определенный промежуток времени.
• Механическая мощность обычно измеряется (в Америке) в «лошадиных силах».
• Электрическая мощность почти всегда измеряется в «ваттах» и может быть рассчитана по формуле P = IE.
• Электрическая мощность зависит и от напряжения, и от тока одновременно, а не по отдельности.
• Лошадиная сила и ватт – это всего лишь две разные единицы для описания одного и того же физического параметра, при этом 1 лошадиная сила равна 745,7 Вт.

Оригинал статьи:

Теги

МощностьОбучениеРассеиваемая мощностьСхемотехникаЭлектрический токЭлектрическое напряжениеЭлектричество

Сохранить или поделиться

Мощность, ток и разность потенциалов на резисторе

Лампочки — это резисторы, преобразующие электрическую энергию в свет.

Закон Ома

Что бы вы могли сделать, если бы вы хотели экспериментально определить взаимосвязь между током, напряжением и сопротивлением?

Хороший способ определить эту взаимосвязь — измерить ток в цепи, состоящей из источника напряжения, такого как батарея, и резистора.Вы можете изменить величину напряжения, возможно, изменив количество используемых батарей, и посмотреть, как в ответ изменится ток.

При измерении таких величин, как напряжение, сопротивление и ток, очень важно убедиться, что вы используете правильные единицы измерения. Обычно ток измеряется в амперах (А), напряжение измеряется в вольтах (В), а сопротивление измеряется в омах.

После того, как вы измерили ток (в А) и напряжение (в В), график может помочь вам понять данные.Если вы построили график напряжения на оси y и тока на оси x , вы получите график, аналогичный показанному ниже:

Этот график дает вам довольно важную информацию о том, что происходит в цепи. Во-первых, вы заметили, что график представляет собой прямую линию? Это означает, что для этого резистора существует прямая зависимость между током и напряжением. Мы называем это соотношение

Законом Ома , который гласит, что ток через резистор прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению резистора.

Закон Ома:

Ток = Напряжение / Сопротивление

I = V / R

Это означает, что при повышении напряжения увеличивается и ток. Однако по мере увеличения сопротивления ток уменьшается. Вспомните автомобили, пытающиеся избежать аварии на шоссе. Чем больше полос будет заблокировано аварией, тем медленнее сможет двигаться транспорт. Увеличение сопротивления резистора так же влияет на ток в цепи.

Наклон линии на этом графике также важен.Закон Ома можно переставить и записать как В = I x R . Поскольку ток был нанесен на ось x , а напряжение было нанесено на ось y , наклон этой линии равен сопротивлению резистора, поэтому сопротивление этого конкретного резистора должно быть 10 Ом.

Омические и неомические резисторы

Резисторы, соответствующие закону Ома, известны как омические . Многие резисторы омические, а другие нет, и они называются неомическими .Вы также можете определить, является ли резистор омическим или неомическим, посмотрев на график зависимости тока от напряжения. Если график представляет собой прямую линию, значит, резистор подчиняется закону Ома. Если это НЕ прямая линия, значит, резистор неомический.

Омические и неомические резисторы

Резисторы и мощность

Резисторы всегда преобразуют электрическую энергию в другие формы энергии, такие как световая и тепловая энергия.Скорость преобразования энергии известна как мощность , а мощность обычно измеряется в ваттах (1 Вт = 1 Джоуль энергии / сек). Таким образом, мощность 25 Вт будет означать, что 25 Джоулей электрической энергии преобразуется в другие формы каждую секунду. Эта скорость меняется при изменении как тока, так и напряжения.

Мощность = Ток x Напряжение

P = I x В

Резюме урока

Скорость, с которой протекают заряды через цепь, называется током .Заряды могут двигаться, потому что они получили некоторую энергию, перемещаясь через разность потенциалов, также известную как напряжение . Когда резистор находится в электрической цепи, он замедляет поток заряда, уменьшая ток в цепи.

Закон Ома гласит, что ток через резистор прямо пропорционален приложенному напряжению и обратно пропорционален его сопротивлению. Резисторы, которые подчиняются закону Ома, известны как Ом и имеют график зависимости напряжения отток через омический резистор будет прямолинейным. Если график не прямой, то резистор неомический .

Закон Ома: V = I x R

Скорость, с которой электрическая энергия преобразуется в другие формы с помощью резистора, известна как мощность .

Мощность: P = I x V

Переменный ток Напряжение Мощность Энергия Частота Коэффициент мощности Коммуникационный модуль Измеритель Амперметр 100 А Вольтметр Мультиметр с интерфейсом RS485 USB и разделенным током ядра: Amazon.com: Инструменты и товары для дома

3.0 из 5 звезд Установлен аварийный генератор на 240В … Работает (пока), но инструкция нечеткая и неполная.
Шелли Холлра, 14 марта 2019 г.

Я установил дисплей в коробку ручного отключения для обслуживания, чтобы я мог считывать нагрузки на моем аварийном генераторе мощностью 6500 Вт.

Экран немного размыт. Не такие четкие и читаемые, как на рекламируемых картинках. Чтобы увидеть цифры, нужно находиться близко и под правильным углом обзора. Пластиковые зажимы, удерживающие устройство на месте, очень хрупкие! Это все, что я могу прокомментировать по поводу продукта, так как я не тестировал функции дисплея под нагрузкой генератора. На фотографии, которую я сделал, питание дисплея подавалось от моей домашней панели (через отдельный выключатель «аварийный генератор», который я обычно оставляю ОТКРЫТЫМ), а ручной сервисный разъединитель также был ОТКРЫТ, поэтому нагрузки не было. … поэтому на дисплее отображается 245 вольт, но 0 ампер.

Инструкции были написаны (или переведены) кем-то, кто явно использует английский как пятый язык. Очень неполный и лишенный всех, кроме самых поверхностных напоминаний о безопасности. Ради всего святого, отключите все линии, на которых вы устанавливаете это устройство … и дважды проверьте, нет ли электричества, с помощью измерителя.

Хотя устройство рассчитано на 260 В, инструкции предполагают, что вы используете двухжильный провод (обычно черный = горячий, белый = нейтральный) в качестве источника питания независимо от вашего напряжения. Однако в США трехжильный провод (черный = горячий, красный = горячий, белый = нейтральный) обеспечивает питание 240 В внутри вашего дома. Каждый «горячий» провод передает 120 В относительно нейтрали, и вы получаете 240 В через две «точки». «. Итак … при подключении этого дисплея к питанию 240 В по 3-проводной цепи … вместо того, чтобы подключать к дисплею горячий и нейтральный (черный и белый) провод, как при стандартной проводке 120 В, вы оставляете нейтральное соединение и запускаете оба горячих источника (черный и красный) … один горячий к каждой из двух клемм питания на дисплее.Опять же, это ОДНО горячо для КАЖДОЙ клеммы питания.

ОПАСНО !! Если проводка на 240 В с трехжильным проводом …. НЕ подключайте обе точки к одной клемме, думая, что вы получите 240 В, соединив два провода вместе, или что вы должны освободить другую клемму для нейтрального соединения. Соединение двух точек доступа вызовет короткую !! … и большую вспышку света, и, возможно, отключит прерыватели . .. в лучшем случае. Это могло расплавить провода, поджарить дисплей или намного хуже. Получите помощь специалиста, если у вас нет знаний и опыта работы с электричеством.

Обзор Current-Fed Power Processing

Импульсные источники питания в диапазоне мощности в несколько десятков киловатт постепенно вытесняют традиционные топологии на основе кремниевого управляемого выпрямителя (SCR) в течение последних нескольких десятилетий. Преимущества и недостатки хорошо известны. Высокочастотная работа импульсных источников питания позволяет уменьшить размер и вес магнитных компонентов, а также сократить время отклика на возмущения линии и нагрузки.Принципиальный недостаток состоит в том, что требования, предъявляемые к коммутационным устройствам, делают импульсные источники питания высокой мощности менее надежными, чем их аналоги на основе SCR.

В настоящее время используются многочисленные топологии силовых цепей для мощных импульсных приложений. Наиболее распространенные конфигурации состоят из трех ступеней преобразования мощности:

• Преобразователь переменного тока в постоянный, который преобразует трехфазную входящую сеть в постоянное напряжение.
• Преобразователь или преобразователь постоянного тока в переменный, который преобразует напряжение на шине постоянного тока в высокочастотное переменное напряжение.
• Вторичный преобразователь переменного тока в постоянный, который преобразует высокочастотное переменное напряжение в постоянное.

Два преобразователя переменного тока в постоянный очень похожи по функциям, за исключением рабочих частот; преобразователи состоят в основном из выпрямителей, фильтров нижних частот и демпферов. Демпферы ограничивают коммутационные переходные напряжения и поглощают энергию паразитных компонентов. Вторая ступень, преобразователь постоянного тока в переменный, генерирует высокочастотное напряжение, которое приводит в действие трансформатор с частотой обычно 20 кГц или выше.Трансформатор необходим для омической развязки и выработки выходного напряжения, определяемого соотношением витков трансформатора. Преобразователь постоянного тока в переменный является наиболее сложной ступенью, и в настоящее время в производстве используется множество топологий обработки энергии.

В большинстве высокомощных преобразователей постоянного тока в переменный используется H-мостовая конфигурация, четыре силовых устройства для возбуждения высокочастотного трансформатора. H-мост управляется с помощью широтно-импульсной модуляции (PWM) или других стратегий модуляции для создания напряжения с ограниченной шириной или амплитудой импульса.Модуляция H-моста дает регулируемое выходное напряжение.

Топологии преобразователей постоянного тока в переменный ток

делятся на три группы: преобразователи с жесткой коммутацией, преобразователи с мягкой коммутацией и резонансные преобразователи. Основное различие между топологиями — линия нагрузки коммутирующего устройства в период коммутации (коммутационный переход). Именно в период коммутации силовые устройства рассеивают больше всего энергии.

Преобразователи с жесткой коммутацией позволяют силовым устройствам и / или демпферам поглощать энергию коммутации.Преобразователи с мягкой коммутацией имеют дополнительную пассивную схему для формирования формы сигнала мощности и уменьшения потерь во время периода коммутации. Преимущество снижения коммутационных потерь компенсируется повышенной сложностью схемы, дополнительными потерями в открытом состоянии (из-за изменения формы сигнала) и чувствительностью к условиям нагрузки. Резонансные преобразователи мощности имеют хорошо настроенные цепи резервуара, которые вызывают синусоидальное напряжение устройства или тока. Преимущества и недостатки аналогичны преобразователям с мягкой коммутацией.Резонансные преобразователи мощности являются преобразователями второго порядка, и синхронизация более важна, чем преобразователи с мягкой коммутацией.

Преобразователи с жесткой коммутацией, мягкой коммутацией и резонансные преобразователи обычно предназначены для работы от источника постоянного напряжения и обычно называются преобразователями с питанием от напряжения. Как правило, преобразователи с питанием от напряжения склонны к возникновению проблем, которые могут возникнуть, когда одно устройство не выключается до того, как включится другое устройство, подключенное последовательно. Хотя схема защиты может быть спроектирована так, чтобы свести к минимуму катастрофические проблемы, обычно такая схема защиты должна быть эффективной для обнаружения проблем с пробегом за одну-две микросекунды.Изменение параметров устройства и аномальная модуляция преобразователей с питанием от напряжения могут вызвать дисбаланс полупериодного напряжения, что может привести к насыщению сердечника трансформатора. Защитная схема также должна иметь реакцию для обнаружения этих условий, прежде чем может произойти повреждение силовых полупроводников.

Преобразователи энергии с питанием от тока [1] — [3], двойное электрическое преобразование с преобразователями с питанием от напряжения, является еще одной, но менее известной и используемой альтернативой силовой цепи для преобразования энергии. Преимущество этих преобразователей мощности перед их аналогом с питанием от напряжения заключается в том, что сквозная симметрия и полупериодная симметрия не могут вызвать отказ устройства или насыщение сердечника.Это характерно для преобразователей на основе SCR и является одной из основных причин, почему преобразователи с током имеют тенденцию быть более надежными. Основным недостатком преобразователей с питанием от тока является то, что для преобразования напряжения шины постоянного тока в постоянный ток требуется четвертая ступень преобразования мощности. Хотя добавленная ступень приводит к дополнительной сложности и потерям, ступени преобразования энергии могут работать более эффективно. Топологии силовых преобразователей с питанием по току реализуются реже, чем преобразователи с питанием от напряжения, в первую очередь из-за стоимости.

В этой статье описываются различия между преобразователями с питанием по напряжению и по току, а также их чувствительность к условиям, вызывающим нагрузку на силовые полупроводники. Также обсуждаются вопросы реализации четвертого каскада преобразования мощности — преобразователя напряжения в ток.

Характеристики преобразователей с питанием от напряжения

Упрощенная схема преобразователя с питанием от напряжения показана на рисунке 1. Преобразователь состоит из H-образного моста, биполярных транзисторов с изолированным затвором (IGBT) с Q1 по Q4, силового трансформатора T1 и выходных выпрямительных диодов с D5 по D8.Источником входного напряжения может быть батарея, источник постоянного тока или выпрямленная шина переменного тока. По практическим соображениям конденсатор C1 необходим для обеспечения шины с низким импедансом на более высоких частотах. Катушка индуктивности L1 и конденсатор C2 образуют фильтр нижних частот, который удаляет компоненты переменного тока на выходе.

Рисунок 1.Преобразователь напряжения

При использовании обычных схем ШИМ-модуляции с жесткой коммутацией, Q1, Q4 проводят в течение части полупериода, а Q2, Q3 проводят в течение части другого полупериода. Это возбуждает трансформатор T1 одинаково на чередующихся полупериодах.Усреднение выпрямленного напряжения на вторичной обмотке трансформатора дает выходное напряжение постоянного тока, которое пропорционально периоду проводимости IGBT.

Время на преобразователях с питанием от напряжения имеет решающее значение. Если IGBT Q1, Q2 или Q3, Q4 проводят одновременно, ток в проводящих устройствах быстро возрастает, что приводит к отказу устройства за микросекунды. Чтобы предотвратить это критическое рабочее состояние, разработчики вводят задержки включения в схемы модуляции, контролируют токи шины постоянного тока и определяют состояние включенного состояния силовых устройств.Проблема успешной реализации этих защитных схем состоит в том, что схемы должны быть чувствительны как к высокоскоростным сбоям, так и нечувствительны к электрическим шумам. Это серьезная проблема, особенно когда уровни мощности составляют порядка десятков киловатт.

Второстепенная проблема преобразователей с питанием от напряжения — это выработка постоянного напряжения с вариациями напряжений в открытом состоянии, с изменениями времени нарастания и спада и с ошибочными состояниями переключения. Возбуждение трансформатора постоянным напряжением вызывает насыщение сердечника и отказ силового устройства, как описано ранее.Типичными методами предотвращения катастрофических событий являются размещение воздушных зазоров в трансформаторе, размещение блокирующих конденсаторов постоянного тока последовательно с первичной обмоткой трансформатора и использование модуляции режима тока для циклической балансировки тока.

Характеристики преобразователей тока с питанием

Преобразователи с питанием от тока — это двойная электрическая система преобразователей с питанием от напряжения. Как показано на рисунке 2, преобразователи с питанием от тока состоят из H-моста, транзисторов IGBT с Q1 по Q4, силового трансформатора T1 и выходных выпрямительных диодов с D5 по D8.Источник входного тока должен быть создан с помощью дополнительной силовой электронной схемы. По практическим соображениям, индуктор L1 необходим для обеспечения шины с высоким импедансом на более высоких частотах. В отличие от преобразователя с питанием от напряжения, выходной фильтр состоит из единственного компонента — конденсатора C1.

Рисунок 2.Преобразователь тока

Преобразователи с питанием от тока работают в режиме, в котором формы сигналов напряжения и тока транспонированы из преобразователей с питанием по напряжению. Для работы требуется, чтобы транзисторы IGBT с Q1 по Q4 имели ШИМ-модуляцию, но в этом случае с ограничением, что Q1, Q3 или Q2, Q4 никогда не могут быть одновременно переведены в непроводящее состояние.Ограничение гарантирует, что входной импеданс H-моста всегда конечен; в противном случае источник тока, подаваемый в разомкнутый ток, произвел бы разрушительное высокое напряжение. (Следует отметить, что ограничения, накладываемые на состояния переключения и условия ненормальной работы, являются двойным электрическим током топологии с питанием от напряжения.) Усреднение выпрямленного тока на вторичной стороне трансформатора дает выходной постоянный ток, который пропорционален проводимости. период IGBT.

Трансформатор T1, возбуждаемый сигналом ШИМ тока, в основном нечувствителен к изменениям напряжений в открытом состоянии, изменениям времени нарастания и спада и ошибочным состояниям переключения.В преобразователях с питанием по току можно предотвратить насыщение сердечника, пока ампер-виток возбуждения находится в пределах нормального режима работы, даже если ток постоянный.

Недостатком преобразователей с питанием от тока является то, что источники тока обычно не доступны, и такие источники должны быть созданы из источника напряжения. Развертывание понижающих преобразователей или прерывателей — очевидный выбор, поскольку они очень эффективно используют силовые полупроводники. С помощью этого дополнительного каскада преобразования мощности управление может быть выполнено в преобразователе с питанием от тока, прерывателе или обоих.На рисунке 3 показан преобразователь большой мощности с трехфазным входным выпрямителем, прерывателем, преобразователем с питанием от тока и выходным выпрямителем.

Рисунок 3. Выпрямитель, прерыватель и преобразователь с питанием от тока

Новой особенностью преобразователя с питанием от тока в сочетании с входным прерывателем является его работа в ненормальных условиях эксплуатации.Трансформатор T1, транзисторы IGBT с Q1 по Q5 и диоды с D1 по D8 могут работать в закороченном состоянии с защитой на уровне системы. В таких условиях скорость нарастания тока является функцией приложенного напряжения на катушке индуктивности L1, деленной на ее индуктивность. Катушка индуктивности L1 обычно имеет размер, позволяющий поддерживать пульсирующий ток от пика до пика в пределах части его максимального значения. Если отключение системы происходит в течение периода переключения прерывателя, пиковые токи хорошо контролируются. Разрешение расширенного периода обнаружения неисправностей позволяет хорошо отфильтровать схемы защиты от неисправностей, обеспечивая надежную, беспрепятственную операцию отключения в условиях высокого электрического шума.

Еще одна ключевая особенность комбинации прерывателя и преобразователя с питанием от тока состоит в том, что каждая цепь может защищать друг друга от аномально высоких токов с помощью единой схемы обнаружения. Отказ в ступени преобразователя может быть защищен отключением прерывателя, а отказ в ступени прерывателя может быть защищен отключением преобразователя с питанием по току.

Предыдущие ограничения, наложенные на состояния переключения преобразователя с питанием от тока, можно обойти с помощью ограничивающего диода D16.Этот компонент обеспечивает обратный ток для IGBT Q1, Q3 или Q2, Q4, когда устройства выключены. Диод D16 ограничивает максимальное напряжение в выключенном состоянии H-моста до напряжения на конденсаторе C1.

Заключение

В этой статье описаны общие характеристики мощных преобразователей с питанием по напряжению и по току и их чувствительность к изменениям параметров устройства и ошибочным состояниям переключения. Преобразователи с питанием от напряжения обычно имеют устройства питания, подключенные последовательно через входной конденсатор.Аномальные состояния переключения могут привести к одновременному прохождению через устройство проводимости, что приведет к очень быстрому увеличению токов. Кроме того, преобразователи с питанием от напряжения могут также создавать смещения постоянного тока, которые могут вызвать насыщение магнитного сердечника основного трансформатора. Для защиты силовых полупроводников в этих условиях требуется высокоскоростное обнаружение неисправностей. Защита силовых полупроводников в условиях высокого электрического шума является сложной задачей.

Преобразователи с питанием от тока представляют собой двойную электрическую схему преобразователей с питанием от напряжения и предпочитают короткое замыкание открытому состоянию работы.Эти топологии не могут создавать быстро нарастающие всплески тока и не могут вызвать насыщение магнитного сердечника при ошибочных условиях. Преобразователи с питанием от тока работают с надежностью источников питания на основе тринистора, но с высокой частотой. Для преобразователей с питанием от тока требуется дополнительный каскад обработки мощности, который можно использовать для управления и усиленной защиты системы.

Список литературы

• А. И. Прессман, Дизайн импульсного источника питания — второе издание, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: McGraw-Hill, 1998.
• P. Wood, Switching Power Converter, New York, NY: Van Nostrand Reinhold Company, 1981.
• DW Shimer, AC Lange, JN Bombay, «Мощный импульсный источник питания постоянного тока для динамических нагрузок». на ежегодном собрании IEEE-IAS, октябрь 1994 г.

Измерение тока, напряжения и мощности, том 7

Описание

Эта авторитетная новая книга посвящена последним разработкам в области измерительных приборов для передачи напряжений и токов. Он охватывает новые тенденции и проблемы в этой области, такие как измерения биотоков, увеличение скорости работы компонентов для сбора данных, тестирование компьютеров и интегральных схем, где необходимо измерение быстрых изменений напряжения и тока в очень небольшом геометрическом масштабе.Первая глава концентрируется на новейших методах измерения напряжений и токов, в то время как остальная часть книги исследует прикладную сторону, охватывая, например, измерения электрической мощности и энергии. Основная цель этого тома — проиллюстрировать обычно используемые методы, а не отслеживать научную эволюцию и достоинства, и поэтому в основном охватывает патентную литературу, предназначенную для промышленного применения. Это захватывающее дополнение, оправдывающее стремление серии охватить самые современные разработки как в прикладной, так и в теоретической областях датчиков и исполнительных механизмов.Измерение напряжений и токов — обычная задача в области электричества и электроники. С технической точки зрения полезно схематически обозначить различные этапы такого измерения. На первом этапе измеряется напряжение или ток, затем могут следовать промежуточные этапы, такие как усиление, передача и дальнейшая обработка, чтобы дать результат на последнем этапе. Сегодня в большинстве случаев микропроцессоры выполняют заключительные этапы таких измерений. Аналого-цифровые преобразователи оцифровывают напряжение, пропорциональное измеряемому значению, а процессор выполняет дальнейшие вычисления и обрабатывает сохранение и отображение результатов.Предпосылкой для таких измерений являются датчики или преобразователи, которые известным образом реагируют на измеряемое напряжение или ток. Основное внимание в этой книге уделяется последним разработкам измерительных приборов для измерения напряжения и тока. Помимо общей тенденции к меньшим, более дешевым и надежным приборам, возникли новые требования. Новые приложения, такие как измерение биотоков, требуют более высокой чувствительности. Компьютеры и интегральные схемы ставят новые задачи. Чтобы использовать повышенную скорость компонентов для сбора данных, требуются подходящие датчики.Достигаемая точность больше, чем когда-либо, зависит от первого шага — получения необработанных данных. Влияние процесса измерения на результаты становится все более решающим. Тестирование самих интегральных схем — это совершенно новое приложение. Для таких испытаний необходимо измерять быстрые изменения напряжения и тока в очень маленьких геометрических масштабах. Здесь, как и в традиционных высоковольтных приложениях, важную роль играют бесконтактные измерения. Книга построена следующим образом: В первой главе описаны различные методы измерения напряжений и токов.Для полноты картины упомянуты наиболее часто используемые методы, однако мы сосредоточимся на недавно разработанных. В главах рассматривается тема со стороны различных приложений, в которых измеряются напряжения и токи. Поскольку основная цель данной публикации — проиллюстрировать обычно используемые методы, а не отслеживать научную эволюцию и достоинства в конкретных областях, в целом тех публикаций, которые лучше всего иллюстрируют конкретный принцип измерения.Таким образом, цитирование конкретной ссылки не означает, что это первая или наиболее подходящая публикация в соответствующей области.

Об авторах

K. Iwansson

Информация о филиалах и экспертиза

European Patent Office, r. 1813, Patentlaan 2, NL-2280 HV Rijswijk, Нидерланды

G. Sinapius

Филиалы и экспертиза

r. 6414, Rschorrhöfe, Europäisches Patentamt, Erhardtstrasse 27, D-80298 München, Германия

W.Хорнарт

Связи и экспертиза

р. 1850, Европейское патентное бюро, Patentlaan 2, NL-2280 HV Rijswijk, Нидерланды

С. Миддельхук

Информация о филиалах и знаниях

Делфтский технологический университет, Нидерланды

Как измерить напряжение, ток и мощность

Трансформаторы тока (ТТ)

Трансформаторы тока (ТТ) — это датчики, используемые для линейного понижения тока, проходящего через датчик, до более низкого уровня, совместимого с измерительными приборами.Сердечник трансформатора тока имеет тороидальную или кольцевую форму с отверстием в центре. Проволока оборачивается вокруг сердечника, образуя вторичную обмотку, и покрывается кожухом или пластиковым кожухом. Количество витков провода вокруг сердечника определяет коэффициент понижения, или коэффициент ТТ, между током в измеряемой линии (первичной) и токовым выходом, подключенным к приборам (вторичным). Нагрузочный провод, который необходимо измерить, пропускают через отверстие в центре трансформатора тока.Пример: CT с соотношением 500: 5 означает, что нагрузка 500 ARMS на главной линии приведет к выходу 5 ARMS на вторичной цепи CT. Прибор будет измерять 5 ARMS на терминалах и может применять коэффициент масштабирования, введенный пользователем, для отображения полных 500 ARMS. Для трансформаторов тока указано номинальное значение, но часто указывается точность, превышающая 100% от номинала. ТТ могут быть с разделенным сердечником или сплошным сердечником. ТТ с разъемным сердечником открываются шарнирно или имеют съемную секцию, чтобы установщик мог подключить ТТ вокруг провода нагрузки без физического отсоединения измеряемого провода нагрузки.

Предупреждение о безопасности: хотя ТТ может физически подключаться к установленной линии, перед установкой ТТ следует безопасно отключить питание. Открытые соединения вторичной обмотки при включенном питании первичной обмотки могут привести к возникновению чрезвычайно опасных потенциалов напряжения.

Приобретаемые опции

CT включают номинальный диапазон, диаметр отверстия, разъемный / сплошной сердечник, тип выхода (напряжение / ток) и выходной диапазон (0,333VRMS, ± 10V, 1ARMS, 5ARMS и т. Д.). Поставщики трансформаторов тока часто могут настроить датчик для конкретных нужд, таких как диапазон входного или выходного сигнала.

Рис. 5. ТТ с разъемным сердечником обычно имеют шарнир или съемную секцию для установки вокруг линии без физической разборки, хотя питание все равно следует отключать. (Изображение любезно предоставлено Magnelab)

Рис. 6. ТТ с твердым сердечником дешевле, но могут потребовать больше труда для установки в уже работающих цепях.
(Изображение любезно предоставлено Magnelab)

Ширина полосы измерения CT

Полоса пропускания от 1 кГц до 2 кГц достаточна для большинства приложений контроля качества электроэнергии в цепях переменного тока.Для высокочастотных приложений подключайтесь напрямую к NI 9246 или NI 9247, чтобы получить полосу пропускания до 24 кГц, или выберите более дорогие трансформаторы тока с более высокой частотой. Все модули, перечисленные в таблице выше, имеют полосу пропускания приблизительно 24 кГц для сигналов, подключенных напрямую. Высокочастотные трансформаторы тока более специализированы и имеют характеристики полосы пропускания в диапазоне сотен МГц. Измерительные модули NI 9215, NI 9222 и NI 9223 имеют диапазон частот дискретизации от 100kS / s / ch до 1MS / s / ch при разрешении 16 бит для более высокочастотных измерений.

Для высокочастотных измерений, выходящих за рамки возможностей NI 9223, NI рекомендует осциллограф или дигитайзер для PXI, предназначенный для лабораторных, исследовательских и испытательных систем.

Измерение постоянного тока

ТТ

не измеряют ток постоянного тока или компонент смещения постоянного тока в сигнале переменного тока. Для большинства источников питания переменного тока в этом нет необходимости. Когда необходимо измерение постоянного тока, NI 9227 имеет встроенные калиброванные шунты и может измерять постоянный ток до 5 ампер. Для измерения постоянного тока более 5 А используется шунт для измерения тока большой мощности (см. Ниже) или датчик Холла (см. Ниже), подключенный к соответствующему измерительному модулю.

Катушки Роговского

Катушки

Роговского, иногда называемые «тросовыми трансформаторами тока», представляют собой еще один вариант датчика для измерения тока в линии. Катушки Роговского похожи в том, что они наматываются на провод нагрузки, но они гибкие, имеют гораздо большее отверстие, чем стандартные трансформаторы тока, и принцип измерения отличается. Катушки Роговского индуцируют напряжение, которое пропорционально скорости изменения тока и, следовательно, требуется в цепи интегратора для преобразования в пропорциональный ток.Интегратор представляет собой отдельный блок / компонент, который обычно устанавливается на панели или на DIN-рейке, требует источника питания постоянного тока и выдает сигналы низкого напряжения или тока на приборы. Размер и гибкость катушек Роговского делают их подходящими для обхода более крупных шин, используемых в коммерческих зданиях или на заводах, особенно когда они уже построены и измерение мощности добавлено в качестве модернизации, но они дороже, чем ТТ с сопоставимым входом. диапазон.

Рисунок 7.Катушки Роговского требуют внешнего источника питания, интегральной схемы (расположенной в черном монтажном блоке на изображении выше) и являются более дорогими, чем типичные трансформаторы тока с твердым / разделенным сердечником, но обеспечивают быструю фазовую характеристику и подходят для модернизации установок и измерений на больших сборных шинах. к их большому гибкому открытию. (Изображение любезно предоставлено Magnelab)

Датчики на эффекте Холла

Датчики

на эффекте Холла основаны на «эффекте Холла», названном в честь Эдвина Холла, когда ток, протекающий через полупроводник, расположенный перпендикулярно магнитному полю, создает потенциал напряжения на полупроводниковом материале.Для измерения тока схема на эффекте Холла размещается перпендикулярно сердечнику магнитного поля и выдает напряжение, которое масштабируется с учетом токовой нагрузки в измеряемой линии. ТТ на эффекте Холла обычно имеют лучшую частотную характеристику и могут измерять смещение постоянного тока, но они более дороги, требуют питания и могут подвергаться температурному дрейфу.

Рис. 8. Датчики на эффекте Холла имеют чувствительную цепь, перпендикулярную магнитному полю, и требуют питания.Датчики на эффекте Холла не подчиняются ограничениям насыщения, как ТТ, и могут измерять постоянный ток, но они более дорогостоящие.

Резисторы токового шунта

Токоизмерительные шунты или резисторы токового шунта — это резисторы, включенные в цепь с целью измерения тока, протекающего через шунт. Это довольно распространенные электрические компоненты, которые могут использоваться в самых разных областях. Размер шунта будет зависеть от диапазона измерения тока, выходного диапазона и мощности, протекающей по цепи.Для большей точности доступны более дорогие прецизионные резисторы. Шунты не наматываются на провод цепи, а размещаются на линии как компонент. Это устраняет изолирующий барьер между измеряемой схемой и измерительным оборудованием и может сделать установку более сложной, чем трансформатор тока или катушка Роговского. Однако шунты могут измерять постоянный ток, иметь лучшую частотную характеристику и лучшую фазовую характеристику. Модуль NI 9238 для CompactRIO и CompactDAQ был разработан с аналоговым интерфейсом низкого диапазона (± 0.5 В) специально для токовых шунтирующих резисторов. Кроме того, NI 9238 имеет межканальную изоляцию 250 В.

Понимание основ электричества, думая о нем как о воде

«Мы считаем, что электричество существует, потому что электрическая компания продолжает присылать нам счета за нее. Но мы не можем понять, как он перемещается по проводам ». — Дэйв Барри

Основные законы электричества сложны с математической точки зрения. Но использование воды в качестве аналогии предлагает простой способ получить базовое понимание.

Электричество 101 — напряжение, ток и сопротивление

Три основных компонента электричества — это напряжение, ток и сопротивление.

• НАПРЯЖЕНИЕ похоже на давление, которое проталкивает воду по шлангу. Он измеряется в вольтах (В).
• ТОК как диаметр шланга. Чем он шире, тем больше воды будет проходить через него. Он измеряется в амперах (I или A).
• СОПРОТИВЛЕНИЕ — это как песок в шланге, который замедляет поток воды. Он измеряется в омах (R или Ω).

Напряжение, ток и сопротивление взаимосвязаны. Если вы измените один из них в цепи, другие тоже изменятся. В частности, напряжение равно току, умноженному на сопротивление (V = I x R). Думая о воде, если вы добавите песок в шланг и сохраните давление на том же уровне, это будет похоже на уменьшение диаметра шланга … меньше воды будет течь.

Электричество 201 — постоянного и переменного тока, батареи и трансформаторы

Как электричество работает в электронике и электросети?

ПРЯМОЙ ТОК или постоянный ток похож на обычный поток воды в шланге — он течет в одном направлении, от источника до конца.Исторически сложилось так, что DC изначально защищал Томас Эдисон в знаменитых Текущих войнах конца 1800-х годов. DC проиграл войну за энергосистему, но нашел еще более захватывающую роль в современной электронике, такой как компьютеры, телефоны и телевизоры.

ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК или переменный ток похож на воду, текущую по шлангу вперед и назад много раз в секунду. Аналогия с водой здесь немного нарушается, но переменный ток легко создается электрическими генераторами (также называемыми генераторами переменного тока). Никола Тесла и Джордж Вестингауз отстаивали AC над DC, и в конце концов они победили.В настоящее время кондиционер является мировым стандартом для подачи электроэнергии в дома и здания через сеть.

БАТАРЕИ

можно рассматривать как водяные насосы, которые перекачивают воду по шлангу, который по замкнутому контуру возвращается к батарее. Для определения емкости батарей используется множество показателей, и не все сразу логичны. Они включают ампер-часы и киловатт-часы. Батареи могут генерировать только постоянный ток.

ТРАНСФОРМАТОРЫ

похожи на удерживание большого пальца руки над концом шланга, чтобы вода распылялась дальше.Объем воды (мощность) остается прежним, но давление (напряжение) увеличивается с уменьшением диаметра (силы тока). Именно это и делают трансформаторы для воздушных линий электропередач. Электричество может перемещаться дальше с меньшими потерями, потому что сопротивление (песок) не препятствует подаче электричества (воды), когда сила тока ниже (шланг меньшего диаметра). Трансформаторы работают только с переменным током. Способность передавать электричество на большие расстояния — основная причина, по которой переменный ток превзошел постоянный ток столетие назад.

Электричество 301 — Энергетика

А теперь давайте продолжим использовать аналогию со шлангом, чтобы погрузиться в мутные воды схем (каламбур, извините).

МОЩНОСТЬ похожа на объем воды, который представляет собой , вытекающую из шланга, при заданном давлении и диаметре. Электрическая мощность измеряется в ваттах (Вт). А более крупные системы измеряются в киловаттах (1 кВт = 1000 Вт) или мегаваттах (1 МВт = 1 000 000 Вт).

ENERGY похожа на измерение объема воды, которую протекает через через шланг за период времени , как на заполнение 5-галлонного ведра за минуту. Электроэнергию часто путают с электроэнергией, но это две разные вещи: мощность измерения мощности и реализация меры энергии.Электроэнергия измеряется в ватт-часах (Втч), но большинство людей более знакомо с измерением в своих счетах за электроэнергию, киловатт-часами (1 кВтч = 1000 ватт-часов). Электроэнергетические компании работают в более крупном масштабе и обычно используют мегаватт-часы (1 МВт-ч = 1000 кВт-ч).

Надеюсь, это будет полезным введением в основы электричества. Мы будем рады услышать ваши отзывы и предложения, поэтому оставляйте их ниже и оставляйте комментарии.

Входной ток переменного тока и гармоники

Источники питания AC-DC ЭМС

В результате методов выпрямления пиков, используемых в источниках питания, генерируются гармонические токи.Для ограничения этих гармоник было принято законодательство. Соответствующий стандарт — EN61000-3-2 для оборудования с входным током ≤16 А на фазу.

EN61000-3-2 устанавливает четыре класса оборудования, каждый из которых имеет свои собственные ограничения на излучение гармоник.

Класс D — ТВ, персональные компьютеры и мониторы, потребляющие ≤600 Вт

Класс C — Осветительное оборудование

Класс B — Переносные инструменты

Класс A — все остальное

Оборудование классов A и B имеет абсолютные пределы для гармоник независимо от входной мощности, оборудование класса C имеет ограничения, выраженные в процентах от потребляемого тока 50 Гц, а для оборудования класса D пределы гармоник по току пропорциональны потребляемой мощности сети.Оборудование, отнесенное к классам C и D, обычно требует источника питания с активной коррекцией коэффициента мощности.

На диаграмме внизу справа форма волны входящего переменного напряжения обозначена как VLINE, пунктирная линия представляет выпрямленное напряжение переменного тока после мостового выпрямителя.

Конденсатор большой емкости заряжается под углом проводимости и медленно разряжается силовым каскадом источника питания (VCAP). Как только входное синусоидальное напряжение падает ниже напряжения конденсатора большой емкости, диод в мостовом выпрямителе смещается в обратном направлении, и ток не течет до тех пор, пока входящая выпрямленная синусоида снова не станет выше напряжения конденсатора большой емкости.Угол проводимости обычно составляет 2-3 мс.

Комплексная форма волны входного тока генерирует гармоники, которые важны для генератора энергии. Гармоники влияют на полную мощность. Более подробная информация о реальной и полной мощности приводится ниже. Показанная форма волны тока дает коэффициент мощности около 0,5 — 0,6.

Почему возникают проблемы с гармоническими искажениями?

Поставщик коммунальных услуг должен подавать напряжение и весь ток, даже если часть тока не превращается в полезную выходную мощность — см. Раздел «Реальная мощность, кажущаяся мощность и КПД» на стр. 37 Основного руководства по подаваемому питанию.У провайдера нет средств для зарядки дополнительного тока, потому что мощность оплачивается в кВтч.

Объединенный эффект миллионов источников питания заключается в ограничении переменного напряжения, поскольку весь ток проходит на пике синусоидальной волны. Силовые провода должны иметь такой размер, чтобы пропускать дополнительный ток, вызванный низким коэффициентом мощности. Нейтральные проводники могут перегреваться, поскольку они обычно не рассчитаны на пропускание всех гармонических токов, которые не существуют для нагрузок с высоким коэффициентом мощности.

Решения для источников питания

Для соответствия законодательству в отношении гармонических искажений для источников питания доступны два основных решения:

Пассивная коррекция коэффициента мощности

Пассивная коррекция коэффициента мощности обычно включает добавление индуктора или резистора сетевой частоты в линию переменного тока.Действие катушки индуктивности заключается в сужении формы волны тока, поскольку она является реактивным компонентом, который сопротивляется изменению тока. Эффект резистора заключается в уменьшении пикового тока.

Чем плавнее форма волны тока, тем меньше гармонических искажений.

Это очень простое решение, имеющее как преимущества, так и недостатки. В источниках питания мощностью более 300 Вт это нецелесообразно из-за размера компонентов, необходимых для обеспечения адекватной индуктивности при 50/60 Гц и поддержания достаточно низких резистивных потерь.Это решение не подходит для приложений освещения, персональных компьютеров или цветного телевидения, но является жизнеспособным решением для оборудования класса А. На приведенной ниже диаграмме показано измерение в реальном времени пассивной коррекции коэффициента мощности и уровней гармонических токов.

Активная коррекция коэффициента мощности

Активная коррекция коэффициента мощности использует повышающий преобразователь, работающий на высокой частоте, для электронного управления формой волны входного тока. Входящее переменное напряжение контролируется и используется в качестве эталона для определения ширины каждого импульса тока высокочастотного коммутируемого тока.

Ток подается в виде серии импульсов с частотой около 100 кГц, что соответствует 2000 импульсам на цикл сетевого напряжения.

Фильтр ЭМС нижних частот берет высокочастотный элемент и отфильтровывает его, так что ток, воспринимаемый сетью, является синусоидальным. Система регулирует выход постоянного тока примерно на уровне 400 В постоянного тока. На диаграмме ниже показано измерение активной коррекции коэффициента мощности в реальном времени.

Активная коррекция коэффициента мощности

Активная коррекция коэффициента мощности использует повышающий преобразователь, работающий на высокой частоте, для электронного управления формой волны входного тока.Входящее переменное напряжение контролируется и используется в качестве эталона для определения ширины каждого импульса тока высокочастотного коммутируемого тока.

Ток подается в виде серии импульсов с частотой около 100 кГц, что соответствует 2000 импульсам на цикл сетевого напряжения.

Фильтр ЭМС нижних частот берет высокочастотный элемент и отфильтровывает его, так что ток, воспринимаемый сетью, является синусоидальным. Система регулирует выход постоянного тока примерно на уровне 400 В постоянного тока. На диаграмме ниже показано измерение активной коррекции коэффициента мощности в реальном времени.

Сравнение пассивной и активной коррекции коэффициента мощности

Пассивная коррекция коэффициента мощности

Преимущества

Простой

Прочный и надежный

Шум (EMI)

Помогает фильтровать

Недостатки

Тяжелые и громоздкие детали

Требуется переключение диапазона переменного тока

Низкий коэффициент мощности

Невозможно использовать несколько блоков питания в системе

Активная коррекция коэффициента мощности

Преимущества

Высокий коэффициент мощности> 0.