ЖУРНАЛ СТА №3/2021

I ном – номинальный выходной ток ис- точника питания высокого напряже- ния, R t – последовательное сопротив- ление, показанное на рис. 3, то требу- ется установка защитного диода. Диодно-резистивная защита Типовая схема нагрузки с дополни- тельным защитным диодом приведена на рис. 5. Правильный выбор байпасного диода очень важен для обеспечения надёжно- сти и эффективной защиты от обратно- го тока. Пользователь должен убедить- ся, что выбранный диод удовлетворяет следующим трём условиям: ● номинальное обратное напряжение диода должно быть больше, чем рабо- чее напряжение цепи нагрузки и рабо- чее напряжение источника питания; ● среднеквадратичное значение тока, протекающего через диод, меньше, чем номинальная цифра, заявленная производителем; ● прямое падение напряжения на диоде в проводящем состоянии должно быть меньше падения напряжения на диодах блока питания (если R t не ис- пользуется). В целях безопасности пользователь должен принять коэффициент номи- нального напряжения равным 1,5 для обеспечения запаса на случай перена- пряжения вследствие переходных про- цессов в цепи нагрузки. То есть в случае номинала питания 20 кВ диод обратной защиты должен быть рассчитан при- мерно на 30 кВ. Средний допустимый ток через защит- ный диод ( I RMS ) должен быть выше тока из-за реверсирования напряжения на- грузки. Значение I RMS можно опреде- лить, выполнив следующие действия. Пиковый ток I PK при реверсировании напряжения определяется: I V R PK R t = , где R t – резистор, показанный на рис. 5. Импульсный обратный ток одного цикла составляет: Для периодических импульсов в на- грузке общее среднеквадратичное зна- чение тока через защитный диод мож- но определить по формуле: VR можно измерить осциллографом с помощью высоковольтного зонда. На- чинать измерение надо с источником питания, настроенным на низкое выход- ное напряжение, без байпасного диода. Для этих условий требуется определить величину обратного импульса. Затем ис- пользовать полученные значения как ру- ководство, чтобы понять, чего ожидать от полного рабочего напряжения, что позволит избежать аварийной ситуации. Прямое падение напряжения на защит- ном диоде критически важно для дости- жения эффективной защиты. Схема на рис. 6 иллюстрирует эквивалентную вы- ходную цепь источника питания с ре- версом напряжения. Обратный ток I R определяется по формуле: Сопротивление R ' t должно быть вы- брано таким, чтобы поддерживать I R на уровне, меньшем или равном номи- нальному выходному току источника питания. Ключевым моментом при вы- I I PK RMS одного импульса ( ) = . 2 I V V R R f t = − ' . 1 боре защитного диода является обес- печение значения реверсивного напря- жения V f настолько низким, насколько это возможно ( V 1 – напряжение источ- ника питания). Ч ТО ТАКОЕ КОРРЕКЦИЯ КОЭФФИЦИЕНТА МОЩНОСТИ Импульсный источник питания мо- жет потреблять примерно 950 Вт при стандартном напряжении питания 110 В переменного тока и установленном ав- томате защиты номиналом 15 А. Про- стой тостер при этих же условиях может выдавать мощность почти 1400 Вт. Эта разница связана с низким коэффициен- том мощности импульсного источника питания. Если скорректировать коэф- фициент мощности источника питания, то он сможет потреблять боˆ льшую мощ- ность, что позволяет ему питать боˆль- шую нагрузку от той же сети. Технически коэффициент мощности (Power Factor, PF) – это отношение по- требляемой электроприёмником актив- ной мощности к полной потребляемой мощности, он выражается десятичным значением в пределах от 0 до 1. Коэф- фициент мощности можно интерпрети- ровать как разность фаз между сину- соидальными значениями сигналов на- пряжения и тока в нагрузке. Когда в на- грузке переменного тока присутствует ёмкостная или индуктивная составляю- щая, между током и напряжением в на- грузке образуется сдвиг фаз, как пока- зано на рис. 7. Это вызывает протекание АППА РАТ НЫЕ С Р Е ДС Т В А / ИС ТОЧНИКИ ПИ ТАНИЯ СТА 3/2021 77 www.cta.ru Условные обозначения: V f – реверсивное напряжение; V 1 – напряжение источника питания; I R – ток в нагрузке; R ' t – гасящий резистор; D 1 – предохранительный диод. Рис. 6. Эквивалентная схема выхода источника питания с реверсом через защитный диод Условные обозначения: R ' t – гасящий резистор; R t – резистор; C c – эквивалентная ёмкость кабеля; C 1 , L 1 , R 1 – эквивалентная схема нагрузки блока питания; S 1 – переключатель, закорачивающий выход источника питания. Рис. 5. Схема защиты от реверсивного импульса Рис. 7. Сдвиг фаз между током и напряжением в питающей сети: а – напряжение и ток совпадают по фазе (PF = 1); б – напряжение и ток не совпадают по фазе (PF < 1) C 1 L 1 R 1 (нагрузка) C C R t R' t S 1 Кабель Защитный диод Источник тока D 1 V 1 I R V f R' t Защитный диод а б Напряжение, ток Время Напряжение, ток Время