Режим работы электрических конденсаторов характеризуют максимальным рабочим постоянным напряжением, которое должно быть (с определенным запасом) ниже пробивного, и значением переменной составляющей напряжения, которая должна быть меньше допустимой для данного типа конденсатора.
Для расчета трансформатора и дросселя необходимо знать напряжения на их обмотках, действующие значения токов в обмотках и постоянный ток подмагничивания.
1.8. Преобразователи постоянного тока.
Если в качестве первичных источников питания применяются аккумуляторы, гальванические элементы, термогенераторы, атомные и солнечные батареи, т. е. источники, чаще всего используемые для питания нестационарной аппаратуры, то возникает необходимость преобразования постоянного напряжения одного номинала в постоянное или переменное напряжение другого номинала. Эти напряжения можно получить от нескольких источников постоянного напряжения или от одного источника через гасящие резисторы и резисторы-делители. Неприемлемость этих способов очевидна из-за малого КПД, больших габаритов и массы. Эти причины и вызвали появление различных преобразователей постоянного тока электромашинных (умформеров), вибрационных и полупроводниковых.
В настоящее время полупроводниковые преобразователи практически вытеснили электромашинные и вибрационные из-за своих малых габаритов и массы, большого срока службы, высокого КПД (до 85-90%), высокой надежности, большой механической прочности и ряда других преимуществ.
К недостаткам полупроводниковых преобразователей следует отнести подверженность влиянию температуры окружающей среды.
Гальванические элементы являются первичными химическими источниками, в которых химическая энергия непосредственно преобразуется в электрическую. Их работа основана на использовании свойства положительных ионов металлов переходить в растворы кислот и щелочей, называемых электролитами.
Наиболее распространен электролит в пастообразном состоянии. При погружении в него металла в результате химического взаимодействия атомы металла переходят в электролит, теряя часть своих электронов. Поэтому на металлическом электроде возникает избыток электронов и относительно электролита создается разность потенциалов, которая зависит от химической активности металла. Таким образом, если в электролит поместить две металлические пластины с различной химической активностью, то между ними будет создаваться ЭДС, определяемая разностью потенциалов положительного электрода и электролита. Металл, менее активный химически, будет иметь более высокий потенциал относительно металла более активного. Например, если в электролит поместить медную и цинковую пластины, то положительным электродом будет медная пластина, а отрицательным-цинковая. Величина ЭДС зависит от материала электродов и концентрации электролита и не зависит от размеров и конструкции электродов.
Применение находят следующие гальванические элементы: 1) марганцево-цинковые (МЦ), малогабаритные, герметизированные; 2) воздушно-марганцево-цинковые (ВМЦ); 3) окисно-ртутные, отличающиеся постоянством выходного напряжения во времени; 4) медно-окисные с большим сроком службы (до двух десятков лет); 5) ртутно-цинковые (РЦ) малых габаритов; 6) серебряно-окисные и серебряно-цинковые.
Наибольшее применение для питания аппаратуры связи находят сухие элементы типа МЦ и ВМЦ. Недостатком элементов типа ВМЦ являются узкий температурный интервал их работы и большая чувствительность к перегрузкам, хотя они по сравнению с элементами МЦ имеют меньшие габариты при одинаковой емкости.
1.10. Непосредственные преобразователи энергии.
1.10.1. Термоэлектрические генераторы.
Принцип работы таких генераторов основан на явлении термоэлектричества, сущность которого заключается в следующем. Если соединить (спаять) несколько проводников из разных металлов и поддерживать места их соединения при различных температурах T1 и T2, то на свободных концах появится термоэлектродвижущая сила, величина которой составит Е = a(T1-T2), где a. - коэффициент, зависящий от материала контактируемых проводников.
Образование термо-ЭДС можно объяснить тем, что в местах контактов проводников с разной температурой создается различная концентрация электронов, что приводит к перемещению электронов из зоны с повышенной концентрацией электронов (горячий спай) в зону с более низкой концентрацией (холодный спай). Перемещение электронов из одной зоны в другую, в свою очередь, приводит к появлению разности потенциалов. Одновременно с перемещением электронов происходит теплообмен между горячим и холодным проводниками. Из-за высокой теплопроводности металлов и низкого значения коэффициента к термо-ЭДС, получаемая при металлических проводниках, очень мала.
Применение полупроводниковых материалов с разной проводимостью (типа р и п) позволяет резко увеличить термо-ЭДС. Так, если у чистых металлов коэффициент термо-ЭДС а. не превышает 100 мкВ на 1° С, то у полупроводников он достигает 1000 мкВ/1° С. Меньшая теплопроводность полупроводников позволяет получить большую разность T1 - T2, что также увеличивает термо-ЭДС и КПД генератора.
В настоящее время проводятся работы по созданию термогенераторов, использующих солнечную энергию, отработанные газы автомобилей, тракторов, котельных, атомных реакторов и т. д. Промышленностью выпускаются термоэлектрогенераторы типа УГМ80М с выходной мощностью до 100 Вт, типа УГМ200К и УГМ200Тмощностью до 200 Вт. Последовательно-параллельное включение термогенераторов УГМ80 позволяет обеспечивать мощность потребителя до 200 Вт, а включение УГМ200 - до 3 кВт. Указанные термоэлектрогенераторы снабжены устройством токовой и тепловой защиты.
Устройcтво выпрямительное тиристорное (в дальнейшем именуемое ВУТ) с автоматической стабилизацией выпрямленных напряжения и тока предназначается для питания аппаратуры связи одновременно с автоматическим зарядом и подзарядом кислотных аккумуляторных батарей, а также для питания аппаратуры связи без аккумуляторных батарей в статическом режиме работы.
Примечание. При статическом режиме работы не допускается, скачкообразное изменение нагрузки на ЭПУ более чем на 10% от установленного значения, включение и отключение параллельно работающих ВУТ, а также работа на импульсную нагрузку и нагрузку, имеющую отрицательное входное сопротивление.
Устройства разработаны следующих типов: ВУТ 31/60 и ВУТ 90/25 - с условной мощностью 2 кВт, ВУТ 31/125 и ВУТ 67/60 - с условной мощностью 4 кВт, ВУТ 31/250, ВУТ 67/125, ВУТ 152/50 и ВУТ 280/25 - с условной мощностью 9 кВт, ВУТ 31/500 и ВУТ 67/250 - с условной мощностью 16 кВт, ВУТ 70/600 - с условной мощностью 40 кВт.
ВУТ с номинальным напряжением 24В применяются для питания аппаратуры линейно-аппаратных цехов (ЛАЦ) междугородных телефонных станций (МТС) и обслуживаемых усилительных пунктов (ОУП) линий междугородной телефонно-телеграфной связи, для питания аппаратуры телеграфов и районных узлов связи (РУС). ВУТ с номинальным напряжением 60В применяются для питания аппаратуры автоматических телефонных станций (АТС) городской телефонной сети, аппаратуры, междугородной автоматики, питания, аппаратуры телеграфов и РУС. ВУТ 152/50 применяются для питания моторных цепей. ВУТ 280/25. применяются для питания резервных цепей РРЛ станций.
ВУТ предназначаются для эксплуатации в закрытых отапливаемых и вентилируемых помещениях с температурой окружающего воздуха от +5 до +40°С и относительной влажностью его до 80% (при +25°С) при отсутствии в окружающем воздухе вредных примесей, вызывающих коррозию.
2.1. Технические данные.
Основные электрические параметры ВУТ приведены в табл. 1.
Таблица 1 Основные технические параметры ВУТ.
| Тип ВУТ | Выходная мощность, кВт | Выпрямленное напряжение, В | Выпрямленный ток, А | ||||
| Услов-ная | Макси-мальная | Мини-мальное | Номи-нальное | Макси-мальное | Номи-нальный | Мини-мальный | |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| ВУТ 31/60 | 2 | 1,86 | 22 | 24 | 31 | 60 | 6 |
| ВУТ 90/25 | 2 | 2,25 | 56 | 60 | 90 | .25 | 1,25 |
| ВУТ 31/125 | 4 | 3,88 | 22 | 24 | 31 | 125 | 12,5 |
| ВУТ 67/60 | 4 | 4,2 | 56 | 60 | 70 | 60 | 3,0 |
| ВУТ 31/250 | 9 | 7,75 | 22 | 24 | 31 | 250 | 25 - |
| ВУТ 67/125 | 9 | 8,75 | 56 | 60 | 70 | 125 | 6,25 |
| ВУТ 31/500 | 16 | 15,5 | 22 | 24 | 31 | 500 | 50 |
| ВУТ 67/250 | 16 | 17,5 | 56 | 60 | 70 | 250 | 12,5 |
| ВУТ 70/600 | 40 | 42,0 | 56 | 60 | 70 | 600 | 30 |
| ВУТ 152/50 | 9 | 7,6 | 126 | - | 152 | 50 | 2,5 |
| ВУТ 280/25 | 9 | 7,0 | 226 | - | 280 | 25 | 2,5 |
Питание ВУТ осуществляется от трехфазной сети переменного тока номинальной частоты 50 Гц и номинального напряжения 380 или 220 В для ВУТ с условной мощностью 2, 4, 9 кВт и, только - 380В для ВУТ с условной мощностью 16 и 40 кВт. При включении в сеть с номинальным напряжением 380 В к устройству подключается «нулевой» провод сети.