3

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Цели и задачи дисциплины

Цель преподавания дисциплины

Цель курса - изучение принципов построения систем электропитания, их структур, а также функционирования отдельных ее узлов, вырабатывающих различные номиналы напряжений для электропитания телекоммуникационной аппаратуры. Основное внимание при изучении дисциплины должно уделяться физическим процессам, происходящих в рассматриваемых устройствах и системах, вопросам выбора структуры

системы и ее элементов.

Задачи изучения дисциплины «ЭЛУ иСТК» в результате изучения дисциплины студенты должны:

телекоммуникации, объектов подвижной электросвязи и основные параметры и требования к источникам электроснабжения;

фзнать принципы функционирования основных узлов систем

электропитания;

Фзнать теорию, принципы построения и методы расчета

выпрямителей, инверторов, конверторов; линейных и импульсных стабилизаторов; трансформаторов; дросселей; основные характеристики

электрических машин;

Ф уметь проводить компьютерное моделирование узлов системы

электропитания;

фуметь оценивать надежность различных вариантов систем

электропитания и их узлов;

ф иметь навыки практической работы с лабораторными макетами узлов системы электропитания, а также с современной измерительной аппаратурой.

Межпредметная связь

Курс базируется на ранее изученных дисциплинах «Основы теории цепей», «Электроника», «Схемотехника аналоговых устройств», «Схемотехника цифровых устройств».

4

Объем курса и виды учебной работы

«Электропитание устройств и систем телекоммуникаций» выполняют одну контрольную работу и четыре лабораторные работы. Условием успепшого проведения лабораторного практикума является выполнение домашнего задания. Номер варианта домашнего задания соответствует последней цифре зачетной книжки. При подготовке к лабораторным работам составляют и вычеркивают структурные и принципиальные схемы изучаемых устройств, делают расчеты. Оформляют отчет по лабораторной работе в соответствии с требованиями СТП КГТУ 01-02.

Отчет включает:

1)цель работы;

2)домашнее задание;

3)лабораторное задание с перечием используемого оборудования,

кратким изложением выполняемых операций, схемами, результатами эксперимента (таблицами, графиками);

4) выводы.

Графики и зарисовки следует выполнять аккуратно в соответствующих масштабах. На координатные оси необходимо нанести масштабные метки, стандартные обозначения и размерности измеряемых величин. Схемы в контрольной работе и отчетах по лабораторным работам выполняют по ГОСТ ЕСКД и ГОСТ ЕСКД.

1. Электропитание устройств связи' Под ред. В.Е.Китаева. М.: Радио и связь, 1988.

2. Электропитание устройств связи .1 О.А.ДомарацкиЙ, А.с.Кратиров и др. М.: Радио и связь, 1981.

3 . Иванов-Цыганов А.И. Электропреобразовательвые устройства РЭС. М.: Высш.шк., 1991.

4.Источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры: Справочник ,' Г.С.lIаЙвельт и др. М.: Радио и связь, 1986.

5.Выпрямители и фильтры: Методические указания к выполнению лабораторных работ N21-4 дЛЯ студентов направлений подготовки

дипломированных специалистов 654200 - «Радиотехника» (спец. 200700, 201500) и 654400 - «Телекоммуникации» (спец.200900) всех форм обучения / Сосу. НЛ. Лисовская.; Красноярск: ИГЩ КГТУ, 2003. 34с.

6. Преобразователи напряжения. Трансформаторы: Методические указания по лабораторным работам 7, 8 для студентов специальности 23. 01

5

"Радиотехника" всех форм обучения / Сост. Н.н.лисовская; КрШI. Красноярск, 1988 (442).

7.Стабилизаторы напряжения: Методические указания по лабораторным работам для студентов специальности 23,01-"Радиотехника" / Сост. н.н.Лисовская; КрПИ. Красноярск, 1990 (602).

8.Стабилизаторы напряжения на интегральных микросхемах: Учебно­ методическое пособие для студентов специальностей 200700,200900,201500

/Сост. Н.н.Лисовская; КГТУ. Красноярск, 2000.

9.Расчет источников электропитания устройств связи: Учеб. пособие для вузов / Под ред. А.А.Бокуняева. М.: Радио и связь, 1993.

10.Полупроводниковые приборы: диоды, транзисторы, оптоэлектронные приборы: Справочник / Под ред. Н.н.горюнова. М,: Энергоиздат, 1982.

11.Полупроводниковые приборы: транзисторы. Справочник / Под ред. Н'Н'Горюнова. М.: Энергоиздат, 1983.

12.Справочник радиолюбителя-конструктора / В.г.Белкин,

В.к.Бондаренко и др. М.: Радио и связь, 1988.

13. Инструкция по проектированию электроустановок предприятий и сооружений электросвязи, проводного вещания, радиовещания и телевидения

(ВСН 332-93).

14. Прянишников В.А. Электроника: Курс лекций. СПб.: КОРОНА принт, 1998.

ПРОГРАММА КУРСА

Тема 1. Введение

Предмет и задачи курса.

Основные понятия и определения устройств и систем электропитания и требования, предъявляемые к ним. Связь курса "Электропитание устройств и систем телекоммуникаций" со смежными дисциплинами. Взаимосвязь развития устройств и систем электропитания с задачами повышения эффективности техники СВЯЗи.

Электроснабжение предприятий связи. Структурные схемы систем электропитания: классификация, основные характеристики и требования, предъявляемые к ним. Основные элементы систем электроснабжения

постоянного и переменного тока, связь их характеристик с характеристиками

потребителей электрической энергии на предприятиях связи: особенности построения и функционирования.

Литература: [1, с.8-23].

8

9. Магнитопроводы каких форм используются в трансформаторах, дросселях и магнитных усилителях?

Тема 3. иьшрямвтельные устройства (ВУ)

Назначение (роль и место в источниках электропитания). Структурная схема ВУ. Классификация, характеристики. Возможные режимы работы выпрямительных устройств в зависимости от вида нагрузки.

Работа однотактного и двухтактного неуправляемых выпрямителей на

активную, активно-индуктивную и активно-емкостную нагрузки.

Особенности функционирования ВУ при учете влияния внутренних активных и индуктивных сопротивлений.

Схемы выпрямления при питании от однофазной и трехфазной сетей перемениого тока. Сравнительная оценка схем. Область применения.

Управляемые выпрямители: назначение, особенности функциональной схемы, работа на индуктивную нагрузку. Однофазные и многофазные схемы выпрямления. Принципы управления вентилями.

Основы расчета характеристик выпрямнтельных устройств.

Литература: [1, C.87-129; 2, c.79-121; 3, с.б5-108; 5, с.30-34, 3-17].

!Vl'СТI[)JIИЧССКI'IС указания

Выпрямитель является статическим преобразователем персменного

напряжения в постоянное и звеном источника вторичного электропитания.

Выпрямление переменного тока осуществляется е помощью вентилей. После ознакомления с классификацией выпрямителей и основными требованиями, предъявляемыми к ним, изучают простейшую однополупериодную схему

выпрямления, затем двухполупериодную схему с нулевым выводом и

мостовую, их работу на активную нагрузку, Следует построить временные диаграммы напряжений и токов, а также получить расчетные данные для выбора вентилей и трансформатора. Далее изучают трехфазные схемы

выпрямления.

В реальных условиях выпрямители редко работают на активную нагрузку, а вентили не ЯВЛЯЮТСЯ идеальными. Наличие ИНДУКТИВНЫХ и емкостных элементов в фильтре выпрямителя оказывает существенное влияние на процесс выпрямления, Необходимо выяснить, как изменяются расчетные соотношения, если выпрямитель работает на нагрузку с индуктивной и емкостной реакцией.

Для питания высоковольтных цепей используют схемы удвоения и

умножения напряжения.

Материал этого раздела изложен достаточно полно во всех учебниках. Примеры paCLleTa выпрямителей приведены в [2,4J.

10

10. Изобразите внешние характеристики выпрямителей с нагрузкой

различного характера.

11.Какими способами осуществляется регулирование па стороне перемениого тока?

12.Какими способами осуществляется регулирование на стороне

ПОСТОЯННОГО тока?

13.Приведите регулировочные характеристики управляемого выпрямителя с активной и активно-индуктивной нагрузкой.

14.В чем причина повышенного потребления реактивной мощности управляемым выпрямителем?

15.Какие меры применяются для повышения коэффициента мощности управляемого выпрямителя?

16.Какие требования предъявляются к управляющим импульсам, поступающим со схемы управления?

Тема 4. Сглаживающие

Требования, предъявляемые к сглаживающим фильтрам и их характеристики. Однозвенные сглаживающие фильтры, их характеристики, влияние частоты на массогабаритные показатели, Переходвые процессы в ВУ с лассивными сглаживающими фильтрами. Многоавенные фильтры. Взаимосвязь характеристик фильтра с режимами работы нагрузки. Резонансные фильтры. Активные фильтры.

Литература: [Т, С.129-1 2, С.121-129, 201-203; 3, с.108-] 14].

Метолическве указания

Сглаживающим фильтром называется устройство, служащее для уменьшения амплитуды переменной составляющей. Пассивные сглаживающие фильтры состоят из дросселей и конденсаторов, соединенных по разЛИЧНЫМ схемам. Изучение этого раздела следует началь с определения основных параметров фильтра: коэффициента сглаживания и коэффициента пульсации, затем нужно рассмотреть схемы пассивных фильтров. Необходимо выяснить, почему емкостные фильтры эффективно сглаживают пульсации при больших сопротивлениях и малых токах нагрузки, а индуктивные фильтры - при малых сопротивлениях и больших токах

нагрузки.

Активные (транзисторные) фильтры обеспечивают независимость коэффициента сглаживания ОТ' тока нагрузки и имеют меньшие габариты, чем' пассивные. Транзистор в этих фильтрах выполняет ту же роль, что дроссель в пассивном фильтре, так как выходное сопротивление транзистора

11

ДЛЯ переменной составляющей тока значительно больше, чем ДЛЯ постоянной составляющей.

При подключении и отключении выпрямителя с фильтром или изменении величины нагрузки наблюдаются переходные процессы на элементах фильтра, которые могут сопровождаться значительными превышениями тока и напряжения вентилей. Значения перенапряжений и бросков тока зависят от внутреннего сопротивления выпрямителя и волнового сопротивления фильтра.

Материал этого раздела можно изучать по любому учебнику, указанному в еписке основной литературы.

Вопросы для самопроверки

1.Что называется коэффициентом фильтрации?

2.Каковы основные недостатки RС-фильтров по сравнению с с­ фильтрами?

3.Исходя из каких условий производится раздельный выбор индуктивности и емкости LС-фильтра?

4.Почему не рекомендуется выбирать большое число звеньев в многозвенных фильтрах?

5.В чем преимущества и недостатки активных фильтров?

6.Поясните принцип действия транзисторного фильтра.

7.Какие меры применяются для защиты выпрямителей от сверхтоков и перенапряжений?

Тема 5. Статические преобразователн постоянного напряжения

Назначение (роль и место в источниках электропитания). Структурные схемы, классификация, требования и возможные пути их

выполнения.

Транзисторные инверторы е самовозбуждением и внешним возбуждением. Особенности их функционирования, математические модели.

Нерегулируемые и регулируемые транзисторные преобразователи постоянного напряжения. Пути повышения их технико-экономических показателей: резонаненые, многофазные преобразователи.

Оеобенности функционирования транзисторных преобразователей в источниках электропитания с бестрансформаторным входом.

Тиристорные преобразователи напряжения.

Литература: [1, С.138-166; 2, C.39-171; 3, с.208-242; 4, С.346-401].