Комбинированный линейно импульсный источник питания. Лабораторный блок питания: импульсный или линейный какой выбрать? Устройство, схемы и их сравнение. Импульсный блок питания. Высокий КПД

Наверное ни для кого не секрет, что большинство специалистов, радиолюбителей и просто технически грамотных покупателей блоков питания с опаской относятся к , оставляя предпочтение линейным.

Причина проста и понятна. Репутация импульсных блоков питания серьезно подорвана еще в 80-х годах, во времена массовых отказов отечественных цветных телевизоров, низкокачественной импортной видеотехники, оснащенных первыми импульсными модулями питания.

Что мы имеем на сегодняшний день? Практически во всех современных телевизорах, видеоаппаратуре, бытовой технике, компьютерах используются импульсные источники питания. Все меньше и меньше сфер применения линейных (аналоговых, параметрических) источников питания. сегодня в бытовой аппаратуре практически не найдешь. А стереотип остался. И это не консерватизм, несмотря на бурный прогресс электроники, преодоление стереотипов происходит очень медленно.

Недостатки источников питания

Давайте попробуем объективно посмотреть на сегодняшнее положение и попробуем изменить мнение специалистов. Рассмотрим «стереотипные» и присущие импульсным источникам питания недостатки: сложность, ненадежность, помехи.

Сложность

Да, они сложные, точнее сказать сложнее аналоговых, но намного проще компьютера или телевизора. Вам не нужно разбираться в их схемотехнике, так же как и в схемотехнике цветного телевизора. Оставьте это профессионалам. Для профессионалов там нет ничего сложного.

Недостатки источников питания - Ненадежность

Элементная база импульсных источников питания не стоит на месте. Современная комплектация, применяемая в источниках питания, позволяет сегодня с уверенностью сказать: ненадежность – это миф. В основном надежность блоков питания, как и любого другого оборудования, зависит от качества применяемой элементной базы. Чем дороже блок питания, тем дороже элементная база в нем. Высокая интеграция позволяет реализовать большое количество встроенных защит, которые порой недоступны в линейных источниках.

Недостатки источников питания - Помехи

Кроме этого, благодаря современным технологиям импульсные источники позволяют существенно сгладить пульсации сетевого напряжения.

А какие достоинства источников питания?

Достоинства источников питания - Высокий КПД (вплоть до 90-98%)

Высокий КПД связан с особенностью схемотехники. Основные потери в аналоговом источнике это сетевой трансформатор и аналоговый стабилизатор (регулятор). В импульсном источнике нет ни того ни другого. Вместо сетевого трансформатора используется высокочастотный, а вместо стабилизатора – ключевой элемент. Поскольку основную часть времени ключевые элементы либо включены, либо выключены, потери энергии минимальны.

КПД аналогового источника может быть порядка 50%, то есть половина его энергии (и ваших денег) уходит на нагрев окружающего воздуха, проще говоря, улетают на ветер.

Достоинства источников питания - Небольшой вес

Меньший вес за счет того, что с повышением частоты можно использовать трансформаторы меньших размеров при той же передаваемой мощности. Масса импульсного источника питания в разы меньше аналогового.

Достоинства источников питания - Меньшая стоимость

Спрос рождает предложение. Благодаря массовому выпуску унифицированной элементной базы и разработке ключевых транзисторов высокой мощности сегодня мы имеем низкие цены силовой базы импульсных источников питания. Чем больше выходная мощность импульсного источника питания, тем дешевле стоит источник по сравнению со стоимостью аналогичного линейного источника.

Кроме того, главные компоненты аналогового источника (медь, железо трансформатора, радиаторы из алюминия) постоянно дорожают.

Достоинства источников питания - Надежность

Вы не ослышались, надежность. На сегодняшний момент импульсные источники питания надежнее линейных за счет наличия в современных блоках питаниях встроенных цепей защиты от различных непредвиденных ситуаций, например от короткого замыкания, перегрузки, скачков напряжения, переполюсовки выходных цепей. Высокий КПД обуславливает меньшие теплопотери, что в свою очередь обуславливает меньший перегрев элементной базы источника, что так же является показателем надежности.

Достоинства источников питания - Требования к сетевому напряжению

Что творится в отечественных электросетях, вы наверно знаете не понаслышке. 220 Вольт в розетке скорее редкость, чем норма. А импульсные источники питания допускают широчайший диапазон питающего напряжения, недостижимого для линейного.

Типовой нижний порог сетевого напряжения для импульсного источника 90-110 Вольт, любой аналоговый источник при таком напряжении в лучшем случае «сорвется в пульсации» или просто отключиться.

Итог - какой источник питания выбрать?

Итак, импульсный или линейный? Выбор в любом случае за вами, мы лишь хотели помочь вам объективно взглянуть на импульсные источники питания и сделать правильный выбор. Только не забывайте, что качественный источник – это источник сделанный профессионально, на базе качественных комплектующих. А качество это всегда цена. Бесплатный сыр только в мышеловке. Впрочем последняя фраза в равной мере относится к любому источнику, и к импульсному и к аналоговому.

Линейный источник - источник, выбрасывающий загрязняющие атмосферу вещества по установленной линии (например, аэрационный фонарь) .[ ...]

Источники выбросов подразделяют на точечные и линейные расположенные на значительной высоте от уровня земли, а также наземные. К точечным источникам относятся трубы, через которые удаляются промышленные выбросы, выбросные шахты вытяжных систем вентиляции, газоотводные трубы от аппаратов и т. п. К линейным источникам относятся аэрационные фонари, близко расположенные вытяжные шахты в покрытии здания, открытые окна, через которые удаляются вредные вещества и другие неорганизованные источники, имеющие значительную длину.[ ...]

Линейные источники имеют значительную протяженность в направлении, перпендикулярном к ветру. Это аэрационные фонари, открытые окна, близко расположенные вытяжные шахты и крышные вентиляторы.[ ...]

Линейные источники выбросов имеют в направлении, перпендикулярном ветру, значительную протяженность и расположены в наветренной циркуляционной зоне. К линейным относятся точечные источники, для которых области распространения примесей находятся в пределах примыкающей к зданию половины заветренной циркуляционной зоны (открытые оконные проемы, технологические линии и оборудование и т.д.).[ ...]

Линейный источник загрязнения. В отличие от точечного источника при линейном источнике загрязняющие газы поступают в атмосферу не из одной точки, а из ряда точек, расположенных на одной линии в непосредственной близости одна к другой. Мощность линейного источника Мл будет измеряться в г ¡сек м.[ ...]

Линейный источник - источник в виде канала (щели) для прохода газовоздушной смеси с поперечным сечением, имеющим значительную протяженность (длину): в несколько раз большую, чем ширина (высота).[ ...]

Для линейных источников, расположенных в межкорпусной зоне, коэффициент т= 1.[ ...]

Наземные источники загрязнений как самостоятельные выбросы в табл. 2 не включены, так как в зависимости от размеров они должны рассматриваться как линейные или как точечные источники выбросов, расположенные в зоне аэродинамической тени. Если наземный источник имеет удлиненную форму и вредные вещества’из него выделяются равномерно по всей длине, то его следует рассматривать как линейный. Источник, из которого вредные вещества выделяются в одном (или нескольких) фиксированном месте, рассматривается как точечный.[ ...]

В качестве источника загрязнения использовали двигатель внутреннего сгорания. Так как поток автомобилей на магистрали представляет собой ряд точек загрязнения, расположенных на близком расстоянии и составляющих как бы линию источников, моделировали линейный источник загрязнения.[ ...]

Для точечных источников расчет ведем по номограммам 4, 5, 6, а для линейного источника по номограмме 16 и формулам (5.11), (8,9), (8.10) табл. 8.1.[ ...]

При действии линейных источников (аэрационных фонарей, ряда близко расположенных шахт и труб) степень загрязнения воздуха в заветренной, единой и межкорпус-ной циркуляционных зонах достаточно рассчитать для любой точки этих зон, так как концентрации вредных веществ в их пределах одинаковы.[ ...]

Очевидно, что линейный источник (рис. 6.2) способен в течение продолжительного времени взаимодействовать когерентно с диполями колебательных мод частиц только в пределах углов нулевой зоны Френеля - ф. Конус ф определяет направление пространственно сосредоточенного (не плавающего) переменного электрического потенциала; (0 - частота индукционных ку-лоновских колебаний; у - направление силового поля пространственно-со-средоточенного потенциала (потенциала возбуждения выделенных колебательных мод); у - координата ветвления индукционного возбуждения аэрозольных частиц. Вне области углов ф возбуждение колебательных мод некогерентно, и следовательно, не обладает пространственной трансляцией.[ ...]

Уровень шума от линейного источника снижается примерно на 3 дБ А при удвоении расстояния от источника.[ ...]

Как и в случае точечных источников, по ожидаемым значениям скорости ветра и устойчивости атмосферы, а также по значению выброса с помощью приведенных формул можно определить прогнозируемые значения концентраций от линейных источников.[ ...]

Рассеяние газового облака линейного источника было проверено на эксперименте E. Н. Теверовским В]. На основании его экспериментов при п = 0 коэфициенты рассеяния находились в пределах 0,072-0,092 при г0=0,1 м и в пределах 0,024-0,030 при 20= 0,005 м. Шероховатость z0 в первом случае соответствовала слегка пересеченной и покрытой травой местности. По другим данным в таких случаях Сг =0,12. В целях получения надежных значений рассчитываемых концентраций в табл.[ ...]

Более точная оценка мощности линейного источника затруднительна, поскольку она является функцией давления и температуры газа, которые в рассматриваемом случае переменны во времени. Однако для приближенных расчетов значение М, по-видимому, можно оценить по максимальному значению объема газа, выделяющегося из газопровода, и средней продолжительности его истечения.[ ...]

Расчет индивидуального риска от линейного источника опасности/ С.В.Овчаров, Г.Э.Одишария, В.С.Сафонов, А.А.Швыряев//Морские и арктические нефтегазовые месторождения и экология. М.: ВНИИГАЗ, 1996.[ ...]

В графах 10-13 приводятся координаты (м) источников загрязнения атмосферы в условной (заводской) системе координат. Начало заводской координатной сетки и направление осей по сторонам света задается региональным Центром по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды в городской системе координат. Для точечного источника указываются координаты X, и К, а для линейного источника (аэрационного фонаря) - координаты начала Л", К, и конца Л", К2. Задание координат плоского источника инструкцией не предусмотрено. На наш взгляд, их рационально задавать так же, как и в используемой в практике нормативов предельно допустимых выбросов компьютерной программе расчета рассеивания выбросов. По одной из программ плоский источник представляется в виде прямоугольника, для которого задаются координаты середины противоположных сторон Л, К, Х2, У2 и ширина 2.[ ...]

Расчетные формулы для низких (точечных и линейных) источников применительно к узким и широким зданиям, а также к группе смежных зданий разработаны под руководством В. С. Никитина .[ ...]

Все, о чем сказано выше, относится к точечным источникам выбросов с круглым устьем. При аналогичных расчетах для линейных источников или для одиночных источников с прямоугольным устьем (например, шахт) вносятся некоторые коррективы.[ ...]

Поскольку в нашем расчетном случае оба точечных источника и фонарь загрязняют воздух одновременно, расчет начинаем с линейного источника.[ ...]

Определение опасной скорости ветра для линейного источника, расположенного на крыше отдельно стоящего узкого здания; номограмма построена по формуле (5.11).[ ...]

При равных валовых количествах загрязняющих веществ линейные источники создают меньшие максимальные концентрации, чем точечные, так как при линейных источниках общее количество загрязняющих веществ удаляется равномерно по длине здания и рассеивание происходит в большем объеме воздуха.[ ...]

Согласно выполненным расчетам, получено, что в случае линейного источника с длительностью действия Ти = 20 с и при ui = = 2 м/с, fei = 0,2 м/с, /i = 50 м в зависимости q ¡М от t выявляется отчетливый максимум. Соответствующее ему время t принимает разные значения для различных х. Так, при я = 40 м максимум достигается при ¿=32 с, при х, равных 20 и 10 м, значения t соответственно равны 23 и 16 с. Однако максимальные значения q ¡М уменьшаются с удалением от источника.[ ...]

Путем интегрирования уравнения (5-4) по у О. Г. Сэттон получил уравнения для линейного источника бесконечной и конечной длины .[ ...]

Если на изменение величины приземной концентрации, создаваемой точечными источниками, можно влиять увеличением высот труб или повышением скорости выхода ГВС, то линейный источник не поддается какому-либо воздействию в этом направлении.[ ...]

В табл. 6.12 сопоставлены приземные концентрации примесей, рассчитанные по формулам для линейных источников (фонарей), расположенных на крышах отдельно стоящих узких зданий.[ ...]

В 1975 г. под руководством В. С. Никитина разработаны расчетные формулы для низких точечных и линейных источников применительно к узким, широким и группе смежных зданий. Расчетные формулы вошли в , рекомендованный Главпромстройпроектом Госстроя СССР и Минздравом СССР для расчета загрязнения воздуха на промышленный площадках. Расчетные формулы сведены в табл. 2 и 4.[ ...]

Принцип защиты расстоянием осуществляется путем создания санитарно-защитной зоны (СЗЗ) между источником шума (железной или автомобильной дорогой, вентиляционной шахтой, строительной площадкой и т.д.) и жилой застройкой. Так, шум интенсивного автотранспортного многополосного потока в дневное время достигает 80...85 дБА на стандартном расстоянии 7,5 м. Автотранспортный поток (АТП) - линейный источник звука, поэтому его затухание равно ЗдБА при удвоении расстояния. Нетрудно подсчитать, что на расстоянии 100 м (при отсутствии зеленых насаждений и сооружений на пути распространения) шум АТП снижается приблизительно до 70...75 дБА при норме 55 дБА, т.е. требуемое дополнительное снижение шума составляет 15...20 дБА.[ ...]

Транспорт, особенно автомобильный, загрязняет также акустическую среду. В отличие от других точечных источников он является линейным источником, выделяющим вредные вещества и производящий шум по мере своего движения.[ ...]

Из приведенных данных нетрудно понять, что с математической точки зрения проблема моделирования неточечных источников является более сложной задачей, чем проблема точечных источников. Действительно, даже в простейшем случае моделирования диффузного загрязнения реки для схематизации изучаемой системы «река водосбор» требуется двумерное представление, по крайней мере, подсистемы «водосбор». Кроме того, неточечные источники, в отличие от точечных, требуют некоторой аппроксимации для применения в моделях качества воды и пространственной (например, в виде линейного источника вдоль береговой линии), и временной (постоянно действующая нагрузка или импульсный источник, возникающий в каких-то метеорологических условиях). Следовательно, если при учете точечных источников в детерминистических моделях качества воды достаточно было характеристик расхода источника, то в случае моделирования рассредоточенной нагрузки приходится одновременно проводить расчеты и самой этой нагрузки, и течений в русле (руслах), и параметров, определяющих качество воды.[ ...]

Приведенные в табл. 8.1 расчетные формулы для определения приземных концентраций вредностей, удаляемых точечными источниками, соответствуют направлению ветра, перпендикулярному продольной оси здания. Для направления ветра, совпадающего с продольной осью здания, в формулах для точечных источников следует заменить размер здания I размером Ь, а размер Ь размером I. Для линейных источников в таблице приводятся раздельные формулы определения приземных концентраций при направлении ветра, перпендикулярном продольной оси здания и совпадающем с ней.[ ...]

В этой же главе анализируются результаты расчетов по методикам В. М. Эльтермана и ЦНИИОТ , предложенным для затененных точечных и линейных источников выбросов, расположенных на крышах отдельно стоящих узких зданий. Причиной выполнения сопоставительных расчетов по этим методикам является возможность учета опасной скорости ветра и возвышения факела над устьем трубы, учитываемая в работе 4]. Чтобы избежать повторения в написании расчетных формул, в данной главе в некоторых случаях приводятся ссылки на номера формул, помещенных в табл. 8.1.[ ...]

Таким образом, отношение /м /« в действительности не что иное, как денсиметрическое число Фруда (уравнение (4.38)). Приведенный подход оказался полезным при анализе линейных источников (погруженные выводные коллекторы) (см., например, ). При выполнении такого анализа масштабы длин должны быть определены заново для линейного источника (сравни уравнения (4.55) - (4.57) для точечного источника). Робертс и Маттюс применили этот метод к измерению распространения притоков с очень слабой плавучестью в линейно стратифицированном водоеме. Согласно полученным ими выводам, ширина струи и расстояние до ее полного смешения с окружающей водной средой могут быть прямо связаны с указанными масштабами длин. Более подробный анализ результатов этого имитационного моделирования приводится в работе Робертса и Маттюса .[ ...]

За расчетное принимается направление движения ветра, перпендикулярное продольной стороне здания. - При продольном направлении движения ветра н размещении на крыше линейного источника выброса вредных вещест! или группы точечных источников концентрации вредных веществ будут меньшими и ориентировочно могут быть определены по формулам (8) - (59).[ ...]

При разработке мероприятий по улучшению санитарно-экологической обстановки на территориях нефтедобычи необходимо учитывать латентный (скрытый) характер действия многих нефтепромысловых источников загрязнения, особенно в начальный период их функционирования. Для таких источников характерна определенная инерционность действия. Ликвидация точечных, очаговых и линейных источников нефтепромыслового загрязнения сказывается на улучшении санитарно-экологического состояния почв, растительности, поверхностных и подземных вод спустя определенный промежуток времени. Длительность инерционного периода (например, для подземных вод) зависит от геофильтрационных свойств покровных и других отложений, слагающих зону аэрации, а также от гидрогеологических условий водоносных горизонтов.[ ...]

Так, границы зон аэродинамической тени для отдельно стоящего узкого здания нами приняты по работе , а для широкого здания, или группы последовательно расположенных зданий по ; формулы для определения размеров зон аэродинамической тени, хотя и проработаны достаточно подробно, нами не приводятся, так как они усложняют расчет. Формулы для определения опасной скорости ветра для затененных источников приняты по . При этом вводятся многие ограничения, часть из которых носит условный характер. В целом расчет значительно усложняется. Поскольку возвышение факела над устьем трубы в работах принято по и результаты расчета опасной скорости резко не различаются, в таблице 8.1 включены формулы как более простые. В работе приводятся указания для определения местоположения точки максимальной концентрации и концентрации у заветренной стены только для линейного источника. Поскольку эти данные необходимы при проектировании, автор включил эти формулы и для точечных источников с учетом результатов, полученных в исследованиях В. Т. Титова и В. С. Тишкина.[ ...]

Среди технологических объектов газовой промышленности одно из важнейших мест занимают трубопроводы различного назначения. В связи с этим трубопроводы являются потенциально опасными объектами и в силу своей линейной макрогеометрии получили в рамках теории промышленного риска название линейных источников опасности.[ ...]

Газовоздушная смесь, удаляемая из цеха через окна и другие проемы, поступает в зону разрежения, которая ввиду возникновения в ней обратных токов воздуха является также зоной завихрения. Уже в зоне завихрения благодаря хорошему размыванию и перемешиванию концентрация газа в удаляемой газовоздушной смеси выравнивается и сильно падает; она может составлять около 6-7% от средней концентрации в местах выброса из цеха (С. А. Клюгин). Подмешивание незагрязненного воздуха к воздуху в зоне завихрения происходит в основном за счет вовлечения воздуха, перетекающего через крышу здания. На некотором расстоянии от здания с подветренной стороны поток приходит в свое первоначальное состояние; надо полагать, что размывание загрязненного потока при этом будет уже менее активным, и падение концентрации газа будет приближенно определяться по формуле (43). Как видно из формулы (43), падение концентрации газа с расстоянием при линейном источнике происходит обратно пропорционально первой степени х (прия=0).

Лабораторный блок питания представляет собой востребованное среди профессионалов оборудование, которое активно используется инженерами, занимающимися разработкой и ремонтом различных электронных устройств. В настоящий момент существует огромное количество лабораторных источников питания . Число самых разных вариаций столь велико, что новичку будет непросто сориентироваться в таком многообразии оборудование. Чтобы выбрать оптимальный источник питания для определенных целей, рекомендуется разобраться в особенностях различных типов блоков, а уже после принимать решение о покупке.

Классификация лабораторных источников питания

Лабораторные источники питания можно классифицировать по самым разным параметрам. Наиболее популярный метод классификации – по принципу действия, в соответствии с которым все источники питания можно разделить на импульсные и линейные. Последние также называют трансформаторными.

Каждый из типов блоков имеет свои преимущества. Так, к примеру, импульсный блок питания характеризуется высоким коэффициентом полезного действия и значительно большей мощностью по сравнению с трансформаторными агрегатами. В тоже время линейный источник питания обладает такими достоинствами как простота и надежность конструкции, а также низкая стоимость ремонта и ценовая доступность запчастей.

Линейный блок питания

Традиционным блоком питания является линейный блок. Его конструкция состоит из автотрансформатора и понижающего трансформатора. Также имеется выпрямитель, который преобразует переменное напряжение в постоянное. Преимущественное большинство моделей укомплектовано выпрямителем, состоящим из одного или четырёх диодов, составляющих так называемые диодный мост. При этом есть и другие конструкционные схемы, но они используются гораздо реже. В некоторых моделях после выпрямителя может быть инсталлирован специальный фильтр, который стабилизирует колебания в сети. Как правило, эту функцию выполняет высокоемкостный конденсатор. В некоторых моделях предусмотрены фильтры высокочастотных помех, стабилизаторы тока и напряжения и многое другое. Простейший линейный блок питания, возможно, сделать своими руками, при этом, основным и самым дорогим компонентом является понижающий трансформатор – Т1.

Схема линейного блока питания

Среди мастеров, которые специализируются на ремонте и обслуживании электроники и радиотехники, самым востребованным линейным блоком питания считается модель с выходными характеристиками напряжения в регулируемом диапазоне 0-30 В и тока в диапазоне 0-5А, например - источник питания постоянного тока . Этот блок представляет собой высокоточный агрегат, с помощью которого можно легко и тонко настраивать параметры переменного тока и напряжения в установленных номинальных рамках. Оборудование функционирует в двойном режиме – цифровой индикатор одновременно показывает актуальные показатели напряжение и выходного тока. Кроме того, данная модель имеет режим защиты от короткого замыкания (кз), перегрузки по току и функцию самовосстановления.

Импульсный блок питания

В наши дни преимущественное большинство используемых блоков питания – это агрегаты импульсного типа. Эти блоки представляют собой фактически инверторную систему. Принцип их работы прост – происходит предварительное выпрямление входного напряжения, после чего оно преобразуется в импульсы с увеличенной частотой и необходимыми параметрами скважности. В импульсных блоках питания используются небольшие трансформаторы, которых более чем достаточно, поскольку увеличение частоты повышает эффективность трансформатора, а значит нет необходимости в больших габаритах. Нередко сердечник трансформатора изготавливается из ферромагнитных материалов, что, помимо всего прочего, существенно облегчает конструкцию.

Что же обеспечивает стабилизацию напряжения? Эту функцию берёт на себя отрицательная обратная связь, которая поддерживает выходное напряжение на одном уровне. При этом не учитывается величина нагрузки и колебания входного напряжения. Импульсный блок питания, также возможно сделать, своими руками, но в этом случае основными компонентами являются, линейный регулятор - LM7809, либо ШИМ контроллер TL494, а также импульсный трансформатор Т1.

Схема простого импульсного блока питания

Наиболее востребованным среди профессионалов импульсным агрегатом, который пользуется спросом и среди любителей, и среди профессионалов, считается импульсный блок питания – эталон компактности и удобства. Этот лабораторный источник импульсного типа идеально подходит для стабильной работы самых разных электронных схем и устройств. Конструкцией предусмотрена возможность настраивать параметры переменного тока в диапазоне от 0 до 5 А и напряжения от 0 до 30 В, защита от кз, перегрева и перегрузки по току. Данная модель укомплектована плавными регуляторами, которые облегчают точный подбор напряжения и тока. Прибор оснащен удобным цифровым дисплеем, на котором в реальном времени отображаются параметры напряжения и переменного тока.

Что же выбрать? Преимущества и недостатки линейных и импульсных блоков питания.

На сегодняшний день импульсные блоки питания используются повсеместно, и они активно вытесняют с рынка менее удобные линейные агрегаты. Теме не менее, только в работе можно оценить сильные и слабые стороны импульсных и трансформаторных блоков питания.

К достоинствам импульсных агрегатов нужно отнести:
Высокий коэффициент стабилизации;
Высокий коэффициент полезного действия;
Более широкий диапазон входных напряжений;
Более высокая мощность по сравнению с линейными устройствами.
Отсутствие чувствительности к качеству электропитания и частоте входного напряжения;
Небольшие габариты и достойная транспортабельность;
Доступная цена.

К явным недостаткам импульсных источников питания стоит отнести:
Наличие импульсных помех;
Сложность схем, что негативно сказывается на надежности;
Ремонт далеко не всегда удается произвести своими руками.

Трансформаторные блоки питания также имеют ряд плюсов, среди которых:
Простота и надежность конструкции;
Высокая ремонтопригодность и дешевизна запчастей;
Отсутствие радиопомех;

Как вы понимаете, у трансформаторных блоков питания есть и недостатки, среди которых:
Большой вес и габариты, что часто делает транспортировку очень неудобной;
Обратная зависимость между КПД и стабильностью выходного напряжения;
Металлоемкость конструкции.

Лабораторные блоки питания на сегодняшний день представлены огромным ассортиментом агрегатов. Спросом пользуются и импульсные, и трансформаторные блоки. Удачный выбор оборудования напрямую зависит от того, какие цели вы преследуете, приобретая блок питания. Если вы хотите всегда иметь под рукой надежный агрегат с отсутствием радиопомех, который редко ломается и легко поддается ремонту, тогда стоит обратить внимание на трансформаторные блоки питания. Если же для вас важна мощность и коэффициент полезного действия, тогда вам стоит подробнее изучить импульсные устройства.

Отличаются предельной простотой и надежностью, отсутствием высокочастотных помех. Высокая степень доступности комплектующих и простота изготовления делает их наиболее привлекательными для повторения начинающими радио-конструкторами. Кроме того, в некоторых случаях немаловажен и чисто экономический расчет -- применение линейных ИП однозначно оправдано в устройствах, потребляющих до 500 мА, которые требуют достаточно малогабаритных ИП. К таким устройствам можно отнести:

• * зарядные устройства для аккумуляторов;
• * блоки питания радиоприемников, АОНов, систем сигнализации и т.д.

Некоторые конструкции, не требующие гальванической развязки с промышленной сетью, можно питать через гасящий конденсатор или резистор, при этом потребляемый ток может достигать сотен мА.

Эффективность и рациональность применения линейных ИП значительно снижается при токах потребления более 1 А. Причинами этого являются следующие явления:

• * колебания сетевого напряжения сказываются на коэффициенте стабилизации;
• * на входе стабилизатора приходится устанавливать напряжение, которое будет заведомо выше минимально допустимого при любых колебаниях напряжения в сети, а это значит, что когда эти колебания высоки. Необходимо устанавливать завышенное напряжение, что в свою очередь влияет на проходной транзистор (неоправданно большое падение напряжения на переходе, и как следствие -- высокое тепловыделение);
• * большой потребляемый ток требует применения габаритных радиаторов на выпрямляющих диодах и регулирующем транзисторе, ухудшает тепловой режим и габаритные размеры устройства в целом.

В настоящее время традиционные линейные источники питания все больше вытесняются импульсными. Однако, несмотря на это, они продолжают оставаться весьма удобным и практичным решением в большинстве случаев радиолюбительского конструирования (иногда и в промышленных устройствах). Причин тому несколько: во-первых, линейные источники питания конструктивно достаточно просты и легко настраиваются, во-вторых, они не требуют применения дорогостоящих высоковольтных компонентов и, наконец, они значительно надежнее импульсных ИП.

Типичный линейный ИП содержит в своем составе:

• · сетевой понижающий трансформатор
• · диодный мост с фильтром
• · стабилизатор, который преобразует нестабилизированное напряжение, получаемое со вторичной обмотки трансформатора через диодный мост и фильтр, в выходное стабилизированное напряжение, причем, это выходное напряжение всегда ниже нестабилизированного входного напряжения стабилизатора.

Основным недостатком такой схемы является низкий КПД и необходимость резервирования мощности практически во всех элементах устройства (т.е. требуется установка компонентов допускающих большие нагрузки, чем предполагаемые для ИП в целом, например, для ИП мощностью 10 Вт требуется трансформатор мощностью не менее 15 Вт и т.п.). Причиной этого является принцип по которому функционируют стабилизаторы линейных ИП. Он заключается в рассеивании на регулирующем элементе некоторой мощности.

Ppac = Iнагр * (Uвх - Uвых)

Из формулы (1) следует, что чем больше разница между входным и выходным напряжением стабилизатора, тем большую мощность необходимо рассеивать на регулирующем элементе. С другой стороны, чем более нестабильно входное напряжение стабилизатора, и чем больше оно зависит от изменения тока нагрузки, тем более высоким оно должно быть по отношению к выходному напряжению. Таким образом видно, что стабилизаторы линейных ИП функционируют в достаточно узких рамках допустимых входных напряжений, причем эти рамки еще сужаются при предъявлении жестких требований к КПД устройства. Зато достигаемые в линейных ИП степень стабилизации и подавление импульсных помех намного превосходят другие схемы.

Уравнение, описывающее приращение температур в пластине, получим так же, как в случае точечного источника теплоты. При­ращение температуры в точке А от мгновенного линейного источ­ника теплоты, который действовал в точке О’, составит в соот­ветствии с уравнением (6.6)

где r2 = x2—y2.

Уравнение (6.25) выражает приращение температур в пласти­не в стадии теплонасыщения. Предельное квазистационарное состояние достигается при оо. В этом случае уравнение (6.25) интегрируется и принимает вид

лг—=т^"да, Ытгл/’+^)’ <6-26>

где Ко-функция Бесселя 1-го рода нулевого порядка;

Ь = -~ (см. п. 5.2 и 6.1).

Предельное состояние. При нагреве пластины линейным ис­точником теплоты распределение температуры по ее толщине согласно уравнению (6.26) равномерно. Следует, однако, иметь в виду, что в действительности из-за наличия теплоотдачи с по­верхности пластины всегда наблюдается некоторая неравномер­ность распределения температуры по ее толщине. Эта неравно­мерность будет тем значительнее, чем больше величина 4ba/v2. Кроме того, при расчете температуры с учетом теплоотдачи коэф­фициент теплоотдачи а принимался не зависящим от темпера-

туры и имел некоторое среднее значение. Фактически это озна­чает, что в области высоких температур теплоотдача на самом деле будет происходить интенсивнее, а в области низких темпе­ратур слабее, чем это получается из расчета.

Картины распределения приращения температуры в пластине (рис. 6.9) и в плоскости хОу массивного тела (см. рис. 6.8) качественно имеют много общего. Отличие заключается в том, что изотермы в пластине еще более вытянуты, чем в полубеско — иечном теле. Степень вытянутости изотерм зависит не только от условий сварки и теплофизических свойств материала, но и от теплоотдачи в воздух.

Неподвижный источник. Если в уравнении (6.26) принять v = 0, то получим уравнение стационарного температурного поля в пластине:

Температурное поле осесимметрично. В отличие от полубеско — нечного тела, где стационарное состояние достигается благодаря значительному теплоотводу в трех направлениях, стационарное состояние в пластине возможно лишь при наличии теплоотдачи в окружающее пространство. Если теплоотдача отсутствует, т. е.

0, температура АТпр возрастает беспредельно, так как при

V6F/W0 значение функции Ка{л1 Ьг2/а) стремится к бесконеч­ности. Распределение температуры при стационарном процессе в пластине зависит не только от мощности и коэффициента теп­лопроводности К, но и от коэффициента теплоотдачи а и толщи­ны пластины 6.

Пример 5. Построить график изменения температуры в пластине на участке от *=2см до х=-8 см, р= 2 см (см. рис. 6.7,6) при нагреве ее движущимся линейным источником теплоты, когда достигнуто предельное квазистационар — ное состояние; (?=4000Вт, п = 0,1 см/с, 6=1 см; а = 0,085 см2/с, Х=0,42 Вт/(см-К); ср = 4,9 Дж/(см3-К).

Коэффициент теплоотдачи а находим по графику, приведенному на рис. 5.6 для Т=900 К; о=6- 1(Г3 Вт/(см2-К).

Перед вычислением определяем необходимые коэффициенты:

6 = 2а(ср6) = 2,45-10-3 с-1; V v’^/^a’1) + Ь/а = 0,612 см-1;

V/(2a)- -0,59 см"’; q/(2лЩ= 1515 К-

Температуры определяем для точек л=2; 0; -2; -4; -6; -8 см по формуле (6.26). Для удобства вычислений результаты вносим в таблицу в такой последо­вательности: Ко (и) « e-“VV(2^ [ 1 — 1/(8“)]. ПЛОСКИЙ ИСТОЧНИК В БЕСКОНЕЧНОМ СТЕРЖНЕ Представим, что плоский источник теплоты ПОСТОЯННОЙ мощ­ности q равномерно распределен по поперечному сечению стерж­ня F и перемещается с постоянной скоростью v в направлении вдоль стержня (см. рис. 6.7, б). Боковая поверхность отдает теплоту в окружающую среду при постоянном коэффициенте теплоотдачи а. Приращение температуры в точке А от мгновенного плоского источника, который действовал в точке О’ t с назад, составит Начало координат движется вместе с источником теплоты и находится в точке О. Интегрируем приращения температуры от всех мгновенных источников теплоты в пределах от 0 до t„- (6.29) Уравнение (6.29) описывает приращение температуры в плас­тине в стадии теплоиасыщения. Предельное квазистационарное состояние достигается при tH оо. В этом случае уравне­ние (6.29) после введения замены t = и2 и интегрирования при­нимает вид 22- (см. п. 6.1). Предельное состояние. При нагреве стержня плоским источ­ником теплоты распределение температуры по поперечному сече­нию стержня согласно уравнению (6.30) равномерно. В действи­тельности из-за теплоотдачи с поверхности стержня всегда бу­дет наблюдаться некоторая неравномерность распределения тем­пературы по его поперечному сечению. Распределение температуры вдоль стержня будет характери­зоваться быстрым нарастанием температуры впереди источника теплоты и весьма плавным спадом температуры позади источ­ника (рис. 6.10). Если 4ba/v2 - 0, т. е. теплоотдача отсутствует, То температура позади ис­ точника теплоты будет ос­таваться постоянной. Неподвижный источ­ник. Если в уравнении (6.29) v = 0, то получим уравнение стационарного температурного поля в стержне: Стационарное состоя­ние в стержне возможно лишь при наличии тепло­отдачи в окружающую среду. Распределение приращений температуры при стационар­ном процессе в стержне зависит от к, b, F и eg.