Схемы блоков питания
Напряжение лабораторного БП располагается в интервале от 0 до 35 вольт. Для этой цели подходят схемы, по которым можно собрать следующие БП:
- однополярный;
- двуполярный;
- лабораторный импульсный.
Конструкции подобных устройств обычно собраны либо на обычных трансформаторах напряжения (ТН), либо на импульсных трансформаторах (ИТ).
Внимание! Отличие ИТ от ТН в том, что на обмотки ТН подается синусоидальное переменное напряжение, а на обмотки ИТ приходят однополярные импульсы. Схема включения обоих абсолютно идентична
Импульсный трансформатор
Простой лабораторный
Однополярный БП с возможностью регулировать выходное напряжение можно собрать по схеме, в которую входят:
- понижающий трансформатор Tr ( 220/12…30 В);
- диодный мост Dr для выпрямления пониженного переменного напряжения;
- электролитический конденсатор С1 (4700 мкФ*50В) для сглаживания пульсации переменной составляющей;
- потенциометр для регулировки выходного напряжения Р1 5 кОм;
- сопротивления R1, R2, R3 номиналом 1кОм, 5,1 кОм и 10 кОм, соответственно;
- два транзистора: Т1 КТ815 и Т2 КТ805, которые желательно установить на теплоотводы;
- для контроля напряжения на выходе устанавливают цифровой вольтамперметр, с интервалом измерений от 1,5 до 30 В.
В коллекторную цепь транзистора Т2 включены: С2 10 мкф * 50 В и диод Д1.
Схема простого БП
К сведению. Диод устанавливают для защиты С2 от переполюсовки при подключении к аккумуляторам для подзарядки. Если такая процедура не предусмотрена, можно заменить его перемычкой. Все диоды должны выдерживать ток не менее 3 А.
Печатная плата простого БП
Двухполярный источник питания
Для питания усилителей низкой частоты (УНЧ), имеющих два “плеча” усиления возникает необходимость в применении двухполярного БП.
Важно! Если монтировать лабораторный БП, стоит остановить внимание именно на аналогичной схеме. Источник питания должен поддерживать любые форматы выдаваемого постоянного напряжения
Двухполярный ИП на транзисторах
Для такой схемы допустимо применять трансформатор с двумя обмотками на 28 В и одной на 12 В. Первые две – для усилителя, третья – для питания охлаждающего вентилятора. Если таковой не окажется, то достаточно двух обмоток равного напряжения.
Для регулировки выходного тока применены наборы резисторов R6-R9, подключаемые с помощью сдвоенного галетного переключателя (5 положений). Резисторы подбирают такой мощности, чтобы они выдерживали ток более 3 А.
Переменный резистор R нужно брать сдвоенный номиналом 4.7 Ом. Так проще осуществлять регулировку по обоим плечам. Стабилитроны VD1 Д814 соединены последовательно для получения 28 В (14+14).
Для диодного моста можно взять диоды подходящей мощности, рассчитанные на ток до 8 А. Допустимо устанавливать диодную сборку типа KBU 808 или аналогичную. Транзисторы КТ818 и КТ819 необходимо установить на радиаторы.
Подбираемые транзисторы должны иметь коэффициент усиления от 90 до 340. БП после сборки не требует специальной наладки.
Лабораторный импульсный бп
Отличительной чертой ИПБ является рабочая частота, которая в сто раз выше частоты сети. Это дает возможность получить большее напряжение при меньшем количестве витков обмотки.
Информация. Чтобы получить 12 В на выходе ИПБ с током 1 А для сетевого трансформатора достаточно 5 витков при сечении провода 0,6-0,7 мм.
Простой полярный ИП можно собрать, используя импульсные трансформаторы от компьютерного БП.
Лабораторный блок питания своими руками можно собрать по схеме приведенной ниже.
Схема импульсного блока питания
Данный источник питания собран на микросхеме TL494.
Важно! Для управления Т3 и Т4 используется схема, в которую входит управляющий Тr2. Это связано с тем, что встроенные ключевые элементы микросхемы не имеют достаточной мощности
Трансформатор Тr1 (управляющий) берут от компьютерного БП, он «раскачивается» при помощи транзисторов Т1 и Т2.
Особенности сборки схемы:
- для минимизации потерь при выпрямлении используют диоды Шоттки;
- ESR электролитов в фильтрах на выходе должен быть как можно ниже;
- дроссель L6 от старых БП применяют без изменения обмоток;
- дроссель L5 перематывают, намотав на ферритовое кольцо медный провод диаметром 1,5 мм, набрав 50 витков;
- Т3, Т4 и D15 крепят на радиаторы, предварительно отформатировав выводы;
- для питания микросхемы, управления током и напряжением применяют отдельную схему на Tr3 BV EI 382 1189.
Вторичная обмотка выдает 12 В, которые выпрямляются и сглаживаются при помощи конденсатора. Микросхема линейного стабилизатора 7805 стабилизирует его до 5 В для питания схемы индикации.
Внимание! Допустимо использовать в этом БП любую схему вольтамперметра. В таком случае микросхема для стабилизации 5 В не понадобится
технические науки
- , кандидат наук, доцент, старший преподаватель
- , магистр, студент
- Уфимский государственный авиационный технический университет
- ВОЗДУШНЫЕ И КАБЕЛЬНЫЕ ЛИНИИ
- ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СЕТИ
- НАПРЯЖЕНИЕ
- ПОТЕРИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
Рассмотрены вопросы применения в распределительных электрических сетях напряжения класса 20 кВ. Напряжения класса 20 кВ позволяет снизить потери электроэнергии, поскольку применяются воздушные провода и кабели с большим поперечным сечением. Рассматриваемое напряжение увеличивает пропускную способность линии как минимум в 2–2,5 раза и уменьшает потери электроэнергии в 1,5 раза по сравнению с сетями 6–10 кВ. Приведены результаты сравнительных расчетов потерь электроэнергии для напряжений 6, 10 и 20 кВ.
Системы накопления энергии в контейнерном исполнении
Основные параметры:
- большая мощность: от 100 кВт до нескольких МВт (масштабируемость);
- накопление энергии и ее выдача в случае необходимости;
- время работы от нескольких минут до нескольких часов (в зависимости от выбранной емкости и мощности под стоящие задачи);
- возможна работа в режиме оff-line или оn-line;
- высокая перегрузочная способность и стойкость к короткому замыканию;
- эффективная подзарядка батарей;
- предоставление информации о режимах работы системы в АСУТП;
- защита от обратного протекания тока.
Назначение:
- сглаживание графиков нагрузки;
- повышение качества электроэнергии и надежности электроснабжения;
- регулирование частоты в системе/замена вращающегося резерва;
- резервирование критичной нагрузки;
- оптимизация графика нагрузки и режима работы генерации.
Технические характеристики:
| Типология ИБП | Онлайн (оффлайн) | ||
| Номинальная выходная мощность | кВА | 100-120-160-200-250-300-400-500-600 | |
| Эффективность (АС÷АС), (онлайн) | нагрузка 25% нагрузка 50% нагрузка 75% нагрузка 100% |
% | > 93 > 94 > 94 > 93 |
| Вентиляция | Принудительная | ||
| Степень защиты | IP 20 | ||
| Ввод и вывод кабеля | Снизу | ||
| Параллельная работа (опционально) | 7+1 (избыточность +1) 8 (параллельная работа) |
||
| Ввод | 3 фазы | ||
| Номинальное напряжение Диапазон |
ВАС % |
400 +20/-10 (100% нагрузка) +20/-20 (85% нагрузка) +20/-30 (75% нагрузка) +20/-40 (65% нагрузка) |
|
| AC-DC преобразователь | IGBT | ||
| Аппараты защиты | Предохранители | ||
| Тип батареи (стандартный, другой по запросу) | Li-Ion | ||
| Напряжение подзаряда при 25оС | ВDC | 590 | |
| Минимальное напряжение разряда | ВDC | 360 | |
| Аппараты защиты АБ | Предохранители | ||
| Номинальное выходное напряжение | ВАС | 400 (360-420 регулируемое) |
|
| Выход | Три фазы + нейтраль | ||
| Стабилизация выходного напряжения: — статическая — динамическая — время восст. напряжения (при набросе) — IEC EN 62040-3 |
% % мс |
+/- 1 +/- 5 < 20 Класс 1 |
|
| Выходная частота | Гц | 50/60 | |
| Перегрузочная способность | 60 мин >110% 10 мин >125% 1 мин >150% 6 сек 200% (одна фаза) |
||
| Форма выходного напряжения | Синусоида | ||
| КПД в режиме работы от батареи | % | 94 | |
| Автоматический статический байпас | Электронный тиристорный переключатель | ||
| Переключение на байпас | Без прерываний | ||
| Перегрузочная способность при работе на статическом байпасе | 125%- постоянно 150% — 10 минут 200% — 1 минута |
||
| Ручной байпас | Стандартный: Электронное управление, переключение без прерываний. |
Масса и габаритные размеры оборудования СНЭ:
| Наименование | Размеры (ШхГхВ), мм | Масса, кг |
| Блок-контейнер | 12192х2438х2895 | 15000 |
| Шкаф ИБП (ШИБП) 300кВА 270кВт | 1500*1000*1900 | 1550 |
| Шкаф для подключения АБ (ШПБ) | 400*800*1900 | 150 |
| Шкаф АБ (ШАБ) 100кВтч | 1731*864*2505 | 2500 |
| Шкаф управления АБ (ШУАБ) | 612 х 456 х 1573 | 188 |
Блок аварийного электроснабжения БАРС-6-3.1 и БАРС-12-3.1
Основные параметры:
- используется для питания потребителей электроэнергии;
- преобразует переменное напряжение питающей сети 380В в стабилизированное выходное синусоидальное напряжение переменного тока 220 В;
- в случае недостатка выделенной мощности сети, блок позволяет увеличить установленную мощность за счет использования энергии аккумуляторов.
Технические характеристики:
| Наименование | БАРС-6-3.1 | БАРС-12-3.1 |
|---|---|---|
| Входное напряжение, В | 3×380 ±20% | |
| Входная частота, Гц | 50(60) | |
| Выходное напряжение, В | 1х220 | |
| Выходная частота, Гц | 50 | |
| Форма выходного напряжения | Синусоидальная | |
| Выходная мощность, кВт | 6 | 12 |
| Запасенная энергия, кВтч | 6 | 12 |
| Тип АКБ | Литий-ион SE175-384-A Secure+ | |
| Габариты, ВхШхГ, мм. | 2040х600х600 |
Назначение:
- питание потребителей электроэнергии стабилизированным синусоидальным напряжением переменного тока 220 В;
- обеспечение за счет энергии аккумуляторной батареи питания приоритетных бытовых потребителей в случае отсутствия сетевого напряжения;
- стабилизация напряжения питания бытовых потребителей при возможных отклонениях входного напряжения от номинального значения;
- симметрирование фазных нагрузок;
- компенсация пиков мощности, потребляемой из сети, за счет добавления энергии накопленной в аккумуляторной батареей.
Преимущества применения:
- значительное увеличение установленной мощности у потребителя ;
- идеальное качество электроснабжения;
- обеспечение бесперебойного электроснабжения;
- возможность интеграции источников ВИЭ, ДГУ, когенерационных установок;
- не требует согласования с энергоснабжающей организацией.
Блоки аварийного электроснабжения
Блок БАРС – это линейка энергосберегающих источников электропитания, созданная для решения задач бесперебойного питания промышленного, бытового и IT – оборудования. Блок БАРС соответствует стандарту VFI-SS-111, может использоваться для увеличения установленной мощности подключения питания потребителей электроэнергии. В случае недостатка выделенной мощности сети блок позволяет увеличить установленную мощность за счет использования энергии аккумуляторов, тем самым, уменьшить нагрузку на источник переменного тока. Архитектура блока Барс позволяет наращивать мощность путем параллельного подключения блоков (до 10 на фазу), перегрузочная способность 200% (0,1сек).
Блок аварийного электроснабжения Барс-3-1.1, Барс-5-1.1, Барс-8-1.1, Барс-10-1.1
Технические характеристики:
| Наименование | Барс-3-1.1 | Барс-5-1.1 | Барс-5-1.1 | Барс-10.1.1 |
|---|---|---|---|---|
| Входное напряжение, В | 180-260 | |||
| Выходное напряжение, В | 230 | |||
| Выходная частота, Гц | 50 | |||
| Форма выходного напряжения | Синусоидальная | |||
| Мощность, кВт | 3 | 5 | 8 | 10 |
| Емкость АКБ, кВт*час (опц.) | 3(7) | 7(10) | 14 | 21 |
| Тип АКБ | Li-Ion | |||
| Пользовательский интерфейс | ЖК-дисплей | |||
| Степень защиты | IP20 | |||
| Рабочая температура, ºС | 25±5 | |||
| Влажность при 25ºС, % | 85 | |||
| Модули подключения ДГУ, ВИЭ | Опционально | |||
| Коэффициент активной нагрузки | 0,9 |
Назначение:
- обеспечения бесперебойности электроснабжения объектов;
- повышения установленной мощности электроснабжения потребителя;
- обеспечения за счет энергии аккумуляторной батареи питания приоритетных бытовых потребителей в случае отсутствия сетевого напряжения;
- стабилизации напряжения питания бытовых потребителей при возможных отклонениях входного напряжения от номинального значения;
- симметрирования фазных нагрузок;
- компенсации пиков мощности, потребляемой из сети за счет добавления энергии, накопленной в аккумуляторной батарее;
- создания автономных систем электроснабжения на основе ВИЭ;
- ограничения входного тока.
Выбор числа трансформаторов
Однотрансформаторные подстанции используются в двух случаях. Во-первых, для объектов III категории электроснабжения. Во-вторых, для потребителей, имеющих возможность резервирования электроснабжения с помощью АВР (автоматического включения резерва) с другого источника питания.
При питании потребителей I и II категории в аварийном режиме на двухтрансформаторной подстанции после срабатывания АВР целый трансформатор принимает на себя нагрузку неисправного. Поэтому его перегрузочной способности должно хватить на время замены вышедшего из строя трансформатора. В нормальном режиме трансформаторы работают недогруженными, что экономически нецелесообразно. Поэтому при аварийной ситуации некоторые потребители III категории электроснабжения отключают от сети.
Перерыв питания объектов II категории ограничен временем в одни сутки. Для восстановления схемы необходим стратегический складской резерв оборудования необходимого для ликвидации аварии. При этом мощность нового трансформатора должна быть идентична заменяемому. Таким образом, сокращается количество резервного оборудования.
