Электронные приборы и устройства Источники питания электронных устройств

Инверторы

Некоторые электронные устройства, входящие в состав автоматических систем управления производственными процессами, требуют для своей работы энергию переменного тока определенной частоты. Такие системы устанавливают на различных мобильных агрегатах, источниками питания которых служат устройства прямого преобразования энергии (топливные элементы, аккумуляторные батареи, термо- и фотоэлектрические преобразователи и др.).

В состав блока питания электронных устройств входят так называемые автономные инверторы, осуществляющие преобразование постоянного тока в переменный с неизменной или регулируемой частотой.

Рассмотрим устройство и работу инвертора на примере однофазного мостового автономного инвертора напряжения (рис. 17.9 а).


 а) б)

Рис. 17.9

Основными элементами инвертора являются тиристоры и конденсатор. Конденсатор обязателен в схеме для обеспечения запирания тиристоров и формирования выходного напряжения.

В автономном инверторе напряжения источник питания работает в режиме источника ЭДС. Напряжение на нагрузке  появляется при поочередном включении тиристоров VS1, VS4 и VS2, VS3, управление которыми осуществляется импульсами сигналов, поступающих от специальной схемы управления СУ.

Входной управляющий импульс  от СУ открывает первую пару тиристоров VS1 и VS4 и закрывает ранее открытые VS2 и VS3. На сопротивлении нагрузки возникает напряжение   положительной полярности, которое равно ЭДС Е источника питания (рис. 17.1 б). Второй управляющий импульс   запирает тиристоры VS1 и VS4 и открывает пару VS1 и VS4. В этом случае напряжение , также равное ЭДС, имеет отрицательную полярность. Таким образом, напряжение на нагрузке  переменное и имеет прямоугольную форму.

При открытии и закрытии тиристоров ток нагрузки  изменяется не скачкообразно, а плавно (вследствие активно-индуктивного характера нагрузки). При уменьшении до нуля и изменении затем направления ток не может протекать через тиристоры, так как одна их пара закрыта, а для другой он имеет обратное направление. Для прохождения тока нагрузки в схему включены диоды VD1– VD4 в направлении, обратном тиристорам.

Чтобы получить напряжение  на выходе инвертора, близкое к синусоидальному, необходимо последовательно с нагрузкой включить фильтр, отсекающий высшие гармоники напряжения.

Два проводника, соединенные последовательно, образуют один виток или одну катушку. ЭДС проводников, расположенных в зоне одного полюса, различны по величине. Наибольшая ЭДС индуктируется в проводнике, расположенном под срединой полюса, ЭДС, равная нулю, - в проводнике, расположенном на линии геометрической нейтрали.
           
                Если соединить все проводники обмотки по определенному правилу последовательно, то результирующая ЭДС якорной обмотки равна нулю, ток в обмотке отсутствует. Контактные щетки делят якорную обмотку на две параллельные ветви.       В верхней параллельной ветви индуктируется ЭДС одного направления, в нижней параллельной ветви - противоположного направления. ЭДС, снимаемая контактными щетками, равна сумме электродвижущих сил проводников, расположенных между щетками.
      На рис. 11.4 представлена схема замещения якорной обмотки.


Расчет неразветвленных магнитных цепей