Файл: Oporny_konspekt.doc

Емкость конденсатора пропорционально увеличивается с площадью обкладок и уменьшается с расстоянием между ними. Еще одной важным параметром конденсатора является рабочее напряжение. Напряжение характеризуется максимальным напряжением при превышении которого наступает пробой диэлектрика.

При параллельном соединении двух конденсаторов С1 и С2: С_нужное = С1 + С2
При последовательном соединении двух конденсаторов С1 и С2: С_нужное = С1·С2/ С1 + С2
Типы конденсаторов:
БМ - бумажный малогабаритный
КД - керамический дисковый
КМ - керамический монолитный
КПК-М - подстроечный керамический малогабаритный
КСО - слюдянной опресованный
КТ - керамический трубчатый
МБГ - металлобумажный герметизированный
МБГО - металлобумажный герметизированный однослойный
МБМ - металлобумажный малогабаритный

Существуют поляризированные и неполяризированные конденсаторы. При неправильном включении поляризированного можно вывести его из строя. Дисковые керамические - неполяризированные, а почти все конденсаторы емкости более 0,5 Мкф - поляризированные.

Конденсаторы переменной емкости применяются чаще всего для регулировки приемных - передающих контуров, и другого.

Катушка индуктивности L.

Катушка индуктивности - свернутый в спираль изолированный проводник, обладающий значительной индуктивностью при относительно малой емкости и малом активном сопротивлении. Такая система способна запасать магнитную энергию при протекании электрического тока.

Катушка индуктивности - элемент электрической цепи, который способен накапливать магнитную энергию. Характеристика катушки - индуктивность L. Единица измерения индуктивности - 1 Генри, дольные единицы - 1 мГн= 0.001 Гн, 1 мкГн = 0.001 мГн. В идеальной катушке не происходит потерь энергии, ее сопротивление носит реактивный характер: U_L= (2пfL)·I_L. Физически это означает, что ток в индуктивности отстает от напряжения на 90°.

Индуктивность обычно представляет собой винтовую, спиральную или винтоспиральную катушку из одножильного или многожильного изолированного провода, намотанного на цилиндрический, тороидальный или прямоугольный каркас из диэлектрика или плоскую спираль, волну или полоску печатного или другого проводника. Также бывают и бескаркасные катушки. Намотка может быть как однослойной (рядовая и с шагом), так и многослойная (рядовая, внавал, "универсал"). Намотка "универсал" имеет меньшую паразитную ёмкость.

Для увеличения индуктивности применяют сердечники из ферромагнитных материалов: электротехнической стали, пермаллоя, карбонильного железа, ферритов. Также сердечники используют для изменения индуктивности катушек в небольших пределах.

Катушка индуктивности в электрической цепи хорошо проводит постоянный ток и в то же время оказывает сопротивление переменному току, поскольку при изменении тока в катушке возникает ЭДС самоиндукции, препятствующая этому изменению.

Основным параметром катушки индуктивности является ее индуктивность, которая определяет, какой поток магнитного поля создаст катушка при протекании через нее тока силой 1 ампер. Типичные значения индуктивностей катушек от десятых долей мкГн до десятков Гн.

Добротность катушки индуктивности определяет отношение между активным и реактивным сопротивлениями катушки. Добротность равна

Повышение добротности достигается оптимальным выбором диаметра провода, увеличением размеров катушки индуктивности и применением сердечников с высокой магнитной проницаемостью и малыми потерями, намоткой вида "универсаль", применением посеребрёного провода, применением многожильного провода вида "литцендрат".

Разновидности катушек индуктивности

Контурные катушки индуктивности 

Эти катушки используются совместно с конденсаторами для получения резонансных контуров. Они должны иметь высокую стабильность, точность и добротность.

Катушки связи 

Такие катушки применяются для обеспечения индуктивной связи между отдельными цепями и каскадами. Такая связь позволяет разделить по постоянному току цепи базы и коллектора и т. д. К таким катушкам не предъявляются жёсткие требования на добротность и точность, поэтому они выполняются из тонкого провода в виде двух обмоток небольших габаритов. Основными параметрами этих катушек являются индуктивность и коэффициент связи.

Вариометры 

Это катушки, индуктивность которых можно изменять в процессе эксплуатации для перестройки колебательных контуров. Они состоят из двух катушек, соединённых последовательно. Одна из катушек неподвижная (статор), другая располагается внутри первой и вращается (ротор). При изменении положения ротора относительно статора изменяется величина взаимоиндукции, а следовательно, индуктивность вариометра. Такая система позволяет изменять индуктивность в 4 − 5 раз.

Дроссели 

Это катушки индуктивности, обладающие высоким сопротивлением переменному току и малым сопротивлением постоянному. Обычно включаются в цепях питания усилительных устройств. Предназначены для защиты источников питания от попадания в них высокочастотных сигналов. На низких частотах они используются в фильтрах цепей питания и обычно имеют металлические или ферритовые сердечники.

Трансформатор T - электромагнитное устройство, служащее для преобразования одного переменного напряжения в другое той же частоты.

Конструктивно трансформатор состоит из двух отдельных обмоток - первичной и вторичной - с числом витков n₁ и n₂ соответственно. Входное напряжение переменного тока, приложенное к первичной обмотке U₁, создает изменяющееся магнитное поле, которое создает во вторичной обмотке напряжение U₂. Основная характеристика трансформатора - коэффициент трансформации К_т= U2/U1, при К_т>1 - повышающий трансформатор, при Кт<1 - понижающий трансформатор. Для трансформатора справедливо соотношение U₂/U₁ = n2/n₁, I₂/I₁ = n₁/n₂.

Силовой трансформатор (трансформатор питания) - работает от сети переменного тока. Для повышения кпд трансформатора обе обмотки наматываются на одном магнитном сердечнике.

Переключатель S - устройство для переключения электрических цепей (частный случай переключателя - выключатель).

Реле К - устройство для автоматической коммутации мощных электрических цепей по внешнему маломощному сигналу.

Предохранитель F - элемент цепи, служащий для защиты схемы от перегрузок, возникающих при резком повышении значения тока из-за различных неисправностей элементов. Наиболее популярными являются плавкие предохранители, имеющие тонкую высокоомную токопроводящую нить, которая разрывается - перегорает - при увеличении тока выше допустимого значения, тем самым разрывая цепь и не допуская выхода из строя других элементов.

Для электрического соединения элементов для создания пути для прохождения тока используют соединительные провода - металлические проводники (чаще всего медные), покрытые изоляционной оболочкой (лак или синтетический материал). Несколько проводов, объединенных в единую конструкцию, называют кабелем. Для передачи радиочастотных сигналов применяют специальные радиочастотные кабели. Они представляют из себя металлический проводник - жилу, по которой протекает ток, изоляционное покрытие, металлическую оплетку - экран, препятствующий излучению высокочастотной энергии (так как металлический проводник представляет собой антенну) и защитное изоляционное покрытие. В диапазоне сверхвысоких частот для передачи электромагнитной энергии используют волноводы. В последние годы в технике связи широко используются волоконно-оптические системы передачи. Для передачи сигналов в них используются специальные световоды.

ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ

Источник электропитания (ИП) - средство для получения электрической энергии (в виде энергии постоянного тока), обеспечивающее функционирование электронных систем.

Различают первичные источники электропитания - средства, в которых электрическая энергия получается за счет энергии других видов - электрохимической (гальванические элементы, аккумуляторы), механической (дизель-генераторы), световой - солнечной- энергии (фотоэлектрические источники энергии - солнечные батареи) и вторичные источники электропитания (выпрямительные устройства или блоки питания), которые обеспечивают преобразование энергии переменного тока от технической сети (промышленная или бортовая сеть) в энергию постоянного тока.

Основным источником питания на судне является бортовая сеть, вырабатывающая переменное напряжение промышленной частоты (обычно 50 Гц).

Резервные и автономных источников питания

Аварийным источником питания на судне является дизель-генератор, который включается при выходе из строя бортовой сети питания.

В качестве резервных и автономных источников питания используются

гальванические элементы и аккумуляторы. Для увеличения мощности их соединяют в батареи.

Гальванические элементы изготавливаются сухими или водоналивными. Распространенными являются сухие элементы с электролитом в виде густой пасты. Гальванические батареи являются источниками энергии, обеспечивающие мгновенную готовность к работе. Они являются источниками одноразового действия, т.е. после выработки ресурса их следует заменять. С течением времени происходит высыхание компонент гальванического элемента - на каждом элементе обозначается предельный срок хранения, после которого номинальное значение напряжения не гарантируется.

Аккумулятор - устройство для накопления энергии с целью последующего ее использования. Электрический аккумулятор - устройство, преобразующее электрическую энергию в химическую и по мере необходимости обеспечивающее обратное преобразование. Аккумуляторы делятся на кислотные и щелочные. В кислотных аккумуляторах пластины изготавливаются из свинца, а электролитом служит раствор серной кислоты определенной плотности. В щелочных аккумуляторах электроды бывают кадмиево-никелевыми (КН), железо-никелевыми (ЖН), никель-цинковыми (НЦ) и серебряно-цинковыми (СЦ). Электролитом служит раствор едкой щелочи определенной плотности. Щелочные серебряно-цинковые аккумуляторы обладают наиболее высокими эксплуатационными свойствами (небольшие габариты и вес - в 4…6 раз легче других аккумуляторов, широкий диапазон температур, большие токи). Однако эти аккумуляторы значительно дороже других. Перед использованием аккумулятор необходимо зарядить с помощью специального зарядного устройства. При использовании аккумулятора его емкость снижается, для восстановления номинальных значений тока и напряжения также требуется регулярная подзарядка аккумулятора. Существуют автоматические зарядные устройства, обеспечивающие автоматическое подключение источника постоянного тока к аккумулятору при снижении емкости последнего ниже номинальной.

Трансформаторные БП

Схема простейшего трансформаторного БП

Классическим блоком питания является трансформаторный БП. В общем случае он состоит из понижающего трансформатора, у которого первичная обмотка рассчитана на сетевое напряжение. Затем устанавливается выпрямитель, преобразующий переменное напряжение в постоянное (пульсирующее однонаправленное). В большинстве случаев выпрямитель состоит из одного диода (однополупериодный выпрямитель) или четырёх диодов, образующих диодный мост (двухполупериодный выпрямитель). Иногда используются и другие схемы, например, в выпрямителях с удвоением напряжения. После выпрямителя устанавливается фильтр, сглаживающий колебания (пульсации). Обычно он представляет собой просто конденсатор большой ёмкости.

Также в схеме могут быть установлены фильтры высокочастотных помех, всплесков, защиты от КЗ, стабилизаторы напряжения и тока.

Достоинства трансформаторных БП - Простота конструкции, надежность, доступность элементной базы .

Недостатки трансформаторных БП - большой вес, низкий кпд.

Импульсные БП

В импульсных блоках питания переменное входное напряжение сначала выпрямляется. Полученное постоянное напряжение используется для питания генератора, с помощью которого оно преобразуется в прямоугольные импульсы с частотой от 10 килогерц до 1 мегагерца, подаваемые на трансформатор. В таких БП могут применяться малогабаритные трансформаторы - это объясняется тем, что с ростом частоты питающего напряжения уменьшаются требования к габаритам (сечению) сердечника. В большинстве случаев такой сердечник может быть выполнен из ферромагнитных материалов, в отличие от сердечников низкочастотных трансформаторов, для которых используется сталь.

Одна из выходных обмоток трансформатора используется для управления генератором. В зависимости от напряжения на ней (например, при изменении тока нагрузки) изменяется частота или скважность импульсов на выходе генератора. Таким образом, с помощью этой обратной связи блок питания поддерживает стабильное выходное напряжение.

Достоинства импульсных БП – высокий КПД, небольшой вес, невысокая общая стоимость, короткое замыкание на выходе не выводит БП из строя.

Недостатки импульсных БП – сложность конструкции, невохможность работы без нагрезки, низеая надежность.