У майстерні радіоаматора крім інструментів для виготовлення і монтажу РЕУ, призначених для використання в побуті, повинні бути різноманітні джерела електроживлення з широким набором регульованих напруг і струмів.

В даний час існує значна кількість промислових джерел живлення, але практично жоден з них не відповідає вимогам, які постають перед радіоаматором в процесі його творчості. Тому мета даної глави вирішити цю проблему за допомогою самостійного виготовлення таких пристроїв і джерел живлення, які повинні бути максимально простими при експлуатації.

Джерела електроживлення є одними з головних вузлів будь-якої апаратури та приладів. Вони визначають всі основні параметри і технічні характеристики створюваних РЕУ, їх надійність і стійку роботу в різних кліматичних умовах. Найбільш поширеними джерелами первинного електроживлення для побутової апаратури є мережі змінного струму, ХІТ, а також термо-і фотоелектричні перетворювачі. При цьому велике значення мають стандартизовані параметри і характеристики вхідних електроенергії.

Джерела харчування, про яких розповідається в цьому розділі, дають досить повне уявлення про їх експлуатації при різних впливах дестабілізуючих факторів. Нормальна робота РЕА і створюваних електронних приладів вирішується за допомогою засобів вторинного електроживлення, які підключаються до джерел первинного електроживлення, перетворюють їх змінне або постійна напруга в ряд вихідних напружень різних номіналів як постійного, так і змінного струму з характеристиками, відповідними вимогам державних стандартів. Для вирішення всіх завдань електроживлення побутової РЕА і приладів домашнього майстра до складу пристроїв вторинного електроживлення входять основні і додаткові вузли та блоки, що забезпечують їх нормальну роботу.

Радіоаматор при виготовленні УЕП повинен мати на увазі, що до них висуваються певні вимоги, які дозволяють у кінцевому рахунку забезпечити високі параметри і надійну експлуатацію виробів. Одночасно необхідно враховувати, що джерела електроживлення в останні роки істотно змінилися за рахунок застосування найбільш економічних схем, використання високочастотного перетворення енергії постійного струму, радикального зниження масогабаритних характеристик, раціональних імпульсних методів регулювання та застосування ИС. Зокрема, підвищилися вимоги до первинних годує напруженням у всьому діапазоні напруг і струмів. Змінні напруги однофазного і трифазного струму відповідно до вимог державного стандарту відповідають таким значенням:

Номінальна напруга мережі живлення

змінного струму, В ……………………………. 220

Межі зміни напруги:

при харчуванні апаратури від промислової

мережі змінного струму, В ……………………………. 187-242

при харчуванні через пристрої регулювання

і перетворення, В. ………………………………….. 213-227

Номінальна частота живильної мережі

змінного струму, Гц ………………………….. 50

Межі зміни частоти живильної мережі

змінного струму, Гц ………………………….. 47,5-52,5

Допустимий коефіцієнт нелінійних спотворень живильної мережі,%, не більше 1

При виготовленні вторинних джерел електроживлення керуються затвердженими в установленому порядку основними нормами на електричні параметри первинної та вторинної електроенергії, а також стандартизованими рядами. Найважливіші з них:

1. Номінальне значення первинної промислової мережі змінного струму – 220 В.

2. Номінальні значення вихідних напруг і частот вторинних уніфікованих УЕП наведені в табл. 2.1.

3. Номінальні значення вихідних напруг постійного струму встановлені таким рядом: 0,25; 0,4; 0,6; 1,2; 2,4; 3, 4, 5, 6; 6,3; 9; 10; 12; 12, 6; 15; 20; 24; 27; 30; 40; 48; 60; 80; 100; 125; 140; 150; 200; 250; 300; 400; 500; 600;

Таблиця 2.1. Номінальні значення вихідних напруг і частот уніфікованих УЕП

Вихідні

Постійне

Змінна напруга

параметри

напруга

однофазне

трифазне

Напруга, в

6, 12, 27

40

115

220

40

200

220

380

Частота, Гц

 

400, 1000

400, 1000

50, 400

400, 1000

50, 400

50, 400, 1000

50

800; 1000; 1250; 1500; 2000; 2500; 3000; 4000; 5000; 6000; 8000; 10 000; 12000, 15 000; 20000, 25 000 В.

4. Номінальні напруги змінного струму, діючі значення яких встановлені таким рядом: 1,2; 2,4; 3,15; 5; 6; (6,3); 12; (12,6); 15; 24; 27; 36; 40; 60; 80; 110; (115); 127; 200; 220; 380 В. Напруга, зазначені в дужках, не застосовуються.

5. Номінальні значення струму навантаження для уніфікованих джерел вторинного електроживлення широкого застосування встановлені стандартом.

6. Коефіцієнт пульсацій вихідної напруги постійного струму визначається в кожному конкретному випадку вимогами створюваної апаратури і вибирається з наступного ряду: 0,01; 0,02; 0,03; 0,05; 0,1; 0,2; 0,3; 0,5; 1; 2; 3; 5%.

7. Допустиме зміна вихідної напруги при заданих межах зміни вхідного напруги живильної мережі і незмінному струмі навантаження визначається як нестабільність по напрузі і задається у відсотках від номінальної напруги виходячи з наступного ряду: 0,1; 0,5; 1, 2, 3, 5, 10%.

8. Нестабільність по струму, обумовлена ​​як припустима зміна вихідної напруги при заданих межах зміни струму навантаження і незмінному вхідному напрузі живильної мережі, задається при розробці ТЗ і забезпечується при виготовленні.

9. Температурний коефіцієнт нестабільності (ТКН) задається спільно з приватними нестабільності по напрузі і струму і визначається як допустимий зміна вихідної напруги при зміні температури навколишнього середовища в заданих межах.

10. Сумарна нестабільність вихідної напруги при дії всіх дестабілізуючих факторів є найважливішим параметром, істотно впливає на масогабаритні характеристики УЕП і вибирається з наступного ряду: 0,1; 0,5; 1, 2, 3, 5, 10% від номінального значення.

11. Кпд уніфікованих УЕП з вихідним напругою до 1000 В і потужністю до 1 кВт не менше значень, зазначених у табл. 2.2.

Таблиця 2.2. Значення ККД пристроїв електроживлення

Вихідна напруга, В

Кпд пристрої електроживлення

зі змінним регулюванням

з імпульсним регулюванням

з багаторазовим перетворенням і регулюванням

0,1—2,4

0,3

0,4

0,35

2,4—6

0,4

0,5

0,45

6—15

0,5

0,7

0,55

Понад 15

0,6

0,8

0,65

12. Надійна електрична захист УЕП від перевантаження або короткого замикання з автоматичним відновленням працездатності пристрою при знятті перевантаження або короткого замикання в навантаженні.

13. Гальванічна розв'язка ланцюгів управління і навантаження УЕП від високовольтної мережі змінного струму.

14. Задана частота перетворень.

15. Електричний захист споживача від перевищення вихідної напруги електроживлення, допустимий рівень перевищення живлячої напруги.

16. Задане значення ймовірності безвідмовної роботи УЕП протягом заданого проміжку часу або середнє значення часу напрацювання на відмову.

17. Тривала робота в умовах впливу кліматичних навантажень: максимальної і мінімальної температури, тиску, вологи, інею, роси, зміни температур.

18. Безперебійна експлуатація в умовах впливу механічних навантажень – вібрації, відцентрового прискорення, ударів під час перевезення різними видами транспорту.

19. Мінімальний час готовності УЕП або мінімальний час виходу його на режим, коли вихідні значення досягають заданого значення.

20.Обеспеченіе дистанційного управління УЕП, сигналізації про його включення і вимиканні.

21. Наявність сигналізації про несправності в УЕП, контролю значень вихідних напруг і струмів.

22. Встановлення режиму і тривалості роботи (безперервного, повторно-короткочасного або імпульсного).

23. Ремонтопридатність.

24. Мінімальні значення масогабаритних характеристик.

Усім цим умовам повинні відповідати універсальні джерела електроживлення з великим числом вихідних параметрів. Для оснащення майстерні радіоаматора такі вимоги не пред'являються. Проте з урахуванням техніко-економічних факторів, що застосовуються комплектуючих ЕРЕ, УЕП, використовувані домашнім майстром, повинні володіти певними і необхідними параметрами: високим ступенем універсальності при експлуатації, високим ККД, високою технологічністю при виготовленні, малою вартістю, легкої повторюваністю і ін

У технічній літературі часто застосовуються поняття: блок живлення, джерело живлення, пристрій живлення, вторинний джерело живлення і т. д., які не мають точних визначень, і тому тут використовується поняття «пристрій електроживлення» (УЕП), повністю відповідне стандартизованого.

У довідник включені УЕП, необхідні радіоаматорові в практичній діяльності і є самостійними складальними одиницями. Одна частина таких виробів працює локально, забезпечуючи заданими живлячими напругами і струмами окремі вузли та блоки РЕА у відповідності зі своїм функціональним призначенням, а інша частина вбудовується в РЕА і прилади і від них невіддільна.

УЕП, що представляють інтерес для радіоаматора, який хотів би мати їх у своїй майстерні, можуть бути повторені на основі представленої інформації і виготовлені в необхідній кількості. У цьому випадку домашньому майстрові необхідно виконати певну конструкторську доопрацювання, зробити розрахунки та здійснити підбір і перевірку основних комплектуючих ЕРЕ відповідно до наведених рекомендацій.

Для випробування, регулювання і налагодження різних пристроїв, що виготовляються в домашній лабораторії, необхідний високостабілізірованний джерело живлення з регулюванням вихідної напруги в широких межах і при значних змінах струму навантаження. Таке джерело живлення повинен задовольняти більшості вимог, викладених вище.

Розглянуті в цьому розділі практичні схеми джерел живлення задовольняють найвищим вимогам радіоаматорів і одночасно представляють досить прості УЕП постійної напруги, працюють від мережі змінного струму напругою 220 В частотою 50 Гц. Тут слід сказати, що існує велика кількість джерел живлення, що працюють від мережі змінного струму напругою 110, 115 або 127 В, наприклад імпортних, що виготовляються в США, де діють мережі змінного струму 115 В частотою 60 Гц для харчування більшості побутових виробів та приладів. Але завжди треба орієнтуватися на вітчизняні аналоги і використовувати тільки відповідні комплектуючі ЕРЕ.

Виготовлення пристроїв, приладів, їх вузлів, блоків і збірок, а також різних деталей непромисловим способом пов'язане з численними труднощами, які викликані відсутністю необхідної технологічної оснащення, обмеженнями у виборі матеріалів і комплектуючих виробів, а іноді і браком досвіду чи практичних навичок. У цій главі пропонуються матеріали, що публікувалися в науково-технічній та науково-популярної літератури, посібниках галузевого характеру, а також рекомендації практичного використання УЕП.

Радіолюбителі повинні взяти до уваги, що наведені рекомендації, схеми та конструкції дано у варіантах, що допускають їх вдосконалення та доопрацювання в певних рамках, обумовлених в тексті, але вони не є офіційними, не можуть замінити ТУ і технологічних карт на виготовлення і ремонт.

УЕП з вихідним постійним струмом можна назвати будь-який пристрій, якщо в електричному ланцюзі при підключеній до вихідних висновків цього пристрою навантаженні електричний струм протікає в одному напрямку, т. е. діє постійний струм. До них можна віднести різні генератори, акумулятори або складні електронні схеми, в основі дії яких лежить змінний струм.

Застосування покупних джерел живлення, що працюють від мережі змінного струму, розроблених і створених для конкретної апаратури та побутової техніки або працюють в її складі для інших цілей, як правило, не допускається. Такі живлять пристрої та джерела живлення мають використовуватися за своїм прямим призначенням. Існує обмеження вибору і застосування покупних пристроїв електроживлення, обумовлений умовами експлуатації, що відрізняються від тих, для яких вони створювалися, а також продиктоване тим, що дане конкретне пристрій живлення має властиві лише йому особливості.

При створенні УЕП дотримуються норми і основні параметри, що забезпечують повну сумісність виробів промислового і саморобного виготовлення по електричним характеристикам. Важливо, щоб застосовувалися нормовані значення цих параметрів, встановлені параметричними рядами. У табл. 2.3 наведені ряди значень номінальних напруг, за рамки яких виходити не рекомендується. Розширення цих рамок можливо тільки за рахунок полів допусків.

Таблиця 2.3. Значення номінальних напруг, дозволених до застосування в джерелах електроенергії

Рід напруги живлення

Значення напруги, В

джерел та перетворювачів енергії

мереж і приймачів енергії

Змінна:

 

 

однофазний

6; 12; 28,5; 42; 62;

6; 12; 27; 40; 60; 110;

115; 230

220

трифазний

42; 62; 230; 400; 690;

40; 60; 220; 380; 660

Постійне

6; 12; 28,5; 42; 62;

6; 12; 27; 48; 60; 110;

 

115; 230; 460

220; 440

Примітка. Для джерел струму та перетворювачів електроенергії в таблиці вказані міжфазні значення трифазного струму.

У табл. 2.4 наведено номінальні значення напруг, що застосовуються для електроживлення конкретних видів електронної та електротехнічної апаратури і виробів побутової техніки. Тут розглядаються найбільш загальні товари, включаючи і ті вироби, які виготовляються в домашніх майстерень. Необхідність дотримуватися рекомендованих номінальних значень напруг і струмів продиктована тим, що в більшості випадків передбачається комбіноване

Таблиця 2.4. Номінальні значення напруг постійного і змінного струму, дозволені до застосування в уніфікованих пристроях побутової техніки

Найменування

Основні значення напруги

Додаткові значення

видів джерел

ний, В

напруг, В

ков і приймально

 

 

 

 

 

 

 

 

ков електроенергії

постійного

змінного

постійного

змінного

гии

струму

струму

струму

струму

Джерела і

6; 12; 28,5;

однофазний:

24; 57

однофазний:

перетворювач

48; 62; 115;

6; 12; 28,5;

 

24 (50 Гц);

Чи побутового

230; 460

42; 62; 115;

 

36 (50 і

призначення

 

230

трифазний: 42; 62; 230; 400; 600

 

200 Гц); 133

Мережі і при

6; 12; 27;

однофазний:

24; 54

однофазний:

приймачі загально

48; 60; 110;

6; 12; 27;

 

24 (50 Гц);

промислово

220; 440

40; 60; 110;

 

42; 36 (50 і

го призначення

 

220

трифазний: 40; 60; 220; 380; 660

 

200 Гц); 127

Джерела

6; 12; 24

7; 14; 24; 28

7

живлення авто

 

 

 

 

мобілів, мото

 

 

 

 

циклів, трак

 

 

 

 

торів, генера

 

 

 

 

тори

 

 

 

 

Преобразо

/ ______________

220

однофазний:

Ватель еле

 

 

 

26 (50 і

рооборудова

 

 

 

400 Гц)

ня катерів,

 

 

 

 

яхт, кораблів

 

 

 

 

Приймачі

220

однофазний:

електроустаткування

 

 

 

24 (50 і

нання кате

 

 

 

400 Гц)

рів, яхт і дру

 

 

 

 

гих річкових су

 

 

 

 

дов

 

 

 

 

Приймачі,

2,4; 4,5; 9;

1,2; 4; 12;

працюючі

24

 

ерс хіт

 

від ХІТ

 

 

 

 

електроживлення або харчування від автономних джерел енергії.

Важливе місце в РЕУ, створюваних радіоаматорами, займають ІВ або БІС. Напруги і струми харчування цих виробів не повинні перевищувати значень, зазначених у табл. 2.5. Необхідно враховувати ту обставину, що навіть незначне перевищення допустимих значень напруги і струму може викликати вихід з ладу дорогої мікросхеми. Тому в книзі даються необхідні рекомендації при монтажі кожного РЕУ, створеного на основі ППП і мікросхем.

Таблиця 2.5. Номінальні значення напруг електроживлення побутових пристроїв, в яких застосовані мікросхеми

Група мікросхем

Ряди номінальних значень напруг, В

ІМС загального

12

15

застосування

1,2

1,3

1,5

(12,6)

18

100

150

 

2,4

24

27

200

БІС

3

30

36

 

4

4,5

48

—.

 

5

5,2

 

 

 

 

 

 

6

6,3

60

 

9

 

 

 

 

 

 

ІМС, що працюють від ХІТ

1,3

1,5

4,5

5,2

___

___

___

Примітка. Допустимі відхилення напруги живлення від номінальних значень вибираються з наступного ряду: ± 5, 10, 20%.

Нижче розглядаються конкретні УЕП різного функціонального призначення та області їх застосування.

Тут є й прості, і складні технічні рішення, але всі вони доступні для повторення.

Література:

Сидоров І. Н. С34 Саморобні електронні пристрої для будинку: Довідник домашнього майстра .- СПб.: Лениздат, 1996 .- 352 е.. мул.