Гост пульсации напряжения постоянного тока

ПРИЛОЖЕНИЕ
Справочное

Сигнал напряжения — сигнал, поступающий от источника с входным сопротивлением, значение которого намного меньше входного сопротивления приемника сигнала.

Сигнал тока — сигнал, поступающий от источника с выходным сопротивлением, значение которого намного больше входного сопротивления приемника сигнала.

Абсолютное значение сигнала напряжения — напряжение, соответствующее значению измеряемого параметра.

Относительное значение сигнала напряжения — отношение между собой двух напряжений, дающее информацию о значении измеряемого параметра.

Нагрузочное сопротивление — сумма сопротивлений всех соединенных приемников сигнала и линий связи.

Пульсация — разность между наибольшими и наименьшими мгновенными значениями сигнала.

Коэффициент гармоник — по ГОСТ 16465-70.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Министерством приборостроения, средств автоматизации и систем управления

В.У. Шилова; С.М. Макушкина; В.А. Ацюковский, канд. техн. наук; Л.И. Цудечкис; И.Д. Бородин; Л.А. Понтус; К.И. Ионин (руководители темы); Е.И. Сахарова; Ю.Л. Богородский, канд. техн. наук; В.Д. Замотин; В.К. Хромчикова

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 05.06.80 № 2582

3. ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

4. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ:

Обозначение НТД, на который дана ссылка

Номер приложения

ГОСТ 16465-70

5. ПЕРЕИЗДАНИЕ (февраль 1988 г.) с ИЗМЕНЕНИЯМИ № 1, 2, утвержденными в августе 1986 г., июне 1987 г. (ИУС 11-86, 11-87).

6. ПРОВЕРЕН в 1986 г. Срок действия продлен до 01.01.92. (Постановление Госстандарта СССР от 01.08.86 № 2330).

Источник

Показатели качества электрической энергии в цепях постоянного тока

1. Номинальное выходное напряжение. Номинальные значения напряжения постоянного тока должны соответствовать значениям типового ряда: 24 В, 48 В, 60 В.

Измерение выходного напряжения проводят методом непосредственной оценки. Используются следующие средства измерений: цифровые и аналоговые вольтметры постоянного тока.

2. Установившееся отклонение выходного напряжения δU_y.

Таблица 1.5 — Нормы на отклонение выходного напряжения

Номинальное напряжение	δUy
24 В	+4/-3,6
48 В	+9/-7,5
60 В	+12/-12

3. Провал напряжения характеризуется длительностью провала напряжения Δt_п (рисунок 1.21), которая должна быть не более 0,05 с. при глубине провала напряжения 20% в цепи нагрузки при коммутации и к.з., когда ток к.з. не превышает 1000А.

4. Импульс напряжения характеризуется показателем импульсного напряжения U_имп и длительностью импульса (рисунок 1.24). Импульсное напряжение при коммутации и к.з в цепи нагрузки не должно превышать 1,4U_ном при длительности импульса на уровне 0,5 амплитуды до 0,005 с.

Рисунок 1.24 — Параметры импульсного напряжения

5. Импульс тока.Характеризуется величиной импульса относительно номинального

Таблица 1.6 — Нормы на величину импульса тока

Длительность импульса тока	Предельно допустимые значения
0,1 мс – 1 мс	50 Iном
1 мс – 10 мс	20 Iном
10 мс – 0,1 с	6 Iном
0,1 с – 1с	4 Iном

6. КПД преобразователей переменного напряжения в постоянное должно быть не менее 0,8 при выходной мощности до 2 кВт и 0,9 при более высокой мощности.

Для преобразователей, работающих в выпрямительном и инверторном режимах, кпд определяют в выпрямительном режиме.

где Р_вх— мощность, измеренная на входе, Вт;

Р_вых— мощность, измеренная на выходе, Вт;

Р_доп— мощность, потребляемая вспомогательными устройствами, Вт. (вентиляторы, автоматика и т.д.)

7. Пульсации напряжения. Характеризуются действующим значением пульсаций напряжения отдельных гармонических составляющих; действующим значением пульсаций напряжения суммы гармонических составляющих; псофометрическим значением напряжения пульсации.

— Пульсации напряжения по действующему значению n-ой гармонической составляющей должны быть не более 50 мВ в диапазоне до 300 Гц и не более 7 мВ в диапазоне 300Гц-150 кГц

-Пульсации напряжения по действующему значению суммы гармонических составляющих, в диапазоне частот от 25 Гц до 150 кГц должны быть не более 50 мВ.

— Пульсации напряжения по псофометрическому действующему значению не более 2 мВ.

Псофометрический коэффициент p учитывает различную чувствительность человеческого уха к гармоникам разных частот. Его величина определена экспериментально с учетом свойств микротелефона и человеческого уха. Псофометрический коэффициент, учитывающий количественное влияние гармоники, обладающий частотой 800 Гц, принят условно равным единице. Относительное влияние гармоник, обладающих другими частотами, характеризуется величиной псофометрического коэффициента. На рисунке 1.25 приведена его зависимость от частоты.

Рисунок 1.25 — Кривая значений псофометрического коэффициента

Рисунок 1.26 — Измерение переменной составляющей пульсирующего напряжения

Вычисляют коэффициент пульсаций напряжения k_пул, в процентах, по формуле

8. Регулируемая уставка постоянного напряжения δU_рег (тока δI_рег).

9. Переходное отклонение выходного постоянного напряжения δU_пер и время восстановления напряжения t_U.

Значение переходного отклонения напряжения δU_пер, в процен­тах, вычисляют по формуле

Время восстановления напряжения определяют по осциллограммам. Отсчитывают временные интервалы в секундах от момента скачкообразного изменения значения выходного напряжения до момента вхождения его в зону предельных нормированных значе­ний установившегося отклонения напряжения (±ΔU_y.ном) без выхода из этой зоны. За время восстановления напряжения t_U принимают наибольшее значение измеренного временного интервала.

Нормативные документы

1. ГОСТ 13109-97. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения.

2. ОСТ 45.183-2001. Установки электропитания аппаратуры электросвязи стационарные. Общие технические требования

Источник

Метрологические аспекты измерений уровня пульсаций в источниках питания постоянного тока

Каждое техническое средство обладает уникальными параметрами. В ходе практической деятельности выработаны методы по контролю и подтверждению данных параметров: испытания, проверки, калибровки, поверки. Созданы системы качества, программы постановки на производство и прочие регламенты, управляющие процессом выпуска продукции с требуемыми характеристиками.

На данный момент в отношении типовых агрегатов выпускаемых технических средств существуют стандартные методы контроля (измерений) их параметров, зафиксированные в ГОСТах и конструкторской документации, а также имеющие достаточную степень детализации и актуализируемые по мере необходимости в связи с появлением новых измерительных технологий и средств измерений.

Мы, производители такого типового технического средства, как источник питания (ИП) постоянного тока, были полностью уверены, что все методики измерений контролируемых параметров стандартизованы и апробированы тысячью пользователей и практически совершенны в методологическом плане. Но практическая деятельность заставила нас усомниться в данном утверждении.

Своеобразной темной лошадкой источников питания стал такой параметр, как пульсации электрического тока — достаточно распространённая техническая характеристика, активно применяемая при нормировании параметров источников питания. Методология его контроля проста как в техническом плане, так и в практической реализации.

Метод измерения пульсаций выходного тока

Определение пульсаций выходного тока проводят методом косвенных измерений, определяя падение напряжения на нагрузке микровольтметром переменного напряжения В3-57 (рис. 1).

Рис. 1. Измерительная схема контроля пульсаций

В большинстве методик поверки определение погрешности прибора выполняется при максимальном выходном токе и напряжении, равном 90% от конечного значения диапазона измерений.

Определение пульсаций проводят в следующем порядке:

1. К выходу поверяемого прибора подключают катушку электрического сопротивления Р310, Р321 (в зависимости от выходного тока источника).
2. К потенциальным зажимам катушки подключают микровольтметр В3-57.
3. Органами управления поверяемого прибора устанавливают выходное напряжение, соответствующее 90% от конечного значения диапазона измерений.
4. Для получения максимального значения выходного тока и 90%-о уровня выходного напряжения с помощью нагрузки устанавливают требуемое значение сопротивления.
5. Измеряют пульсации напряжения, фиксируя показания микровольтметром В3-57.
6. За результат измерения принимают значение, рассчитанное по формуле:

ИП считается прошедшим поверку по данному пункту, если значение пульсации выходного тока в режиме стабилизации тока не превышает 5 мА среднеквадратического значения.

Однако реализация описанного метода различными пользователями при, казалось бы, широких допусках продемонстрировала огромный разброс данного параметра, зачастую превышая пределы допусков в десятки раз.

Несложное исследование данного метода измерения дало интересные результаты. Применение при контроле пульсаций двух номиналов катушек сопротивлений Р310: 0,01 Ом и 0,001 Ом показало тысячекратное изменение уровня пульсаций при использовании одного и того же режима работы ИП, хотя по закону Ома значения измеряемого переменного напряжения должны были отличаться не более чем в 10 раз. Опыты при применении катушки Р323 номиналом 0,0001 Ом подтвердили эту тенденцию и показали полную несостоятельность предложенного метода измерений.

Было замечено значительное уменьшение уровня пульсаций при применении скрутки измерительных проводов, что натолкнуло нас на мысль исследовать вопрос электромагнитной составляющей природы этого явления (рис. 2).

Рис. 2. Измерительный кабель В3-57. Применение скрутки измерительных проводов значительно влияет на результат измерений пульсаций

Нормированные уровни индустриальных помех, допускаемые для современной техники, определяются множеством ГОСТов в зависимости от специфики устройства. Общая методика определения данного уровня помех регламентирует контроль параметров на уровнях единиц мкВ на расстоянии 3 и 10 м от испытуемого изделия. Однако на практике средства измерений находятся в непосредственной близости друг от друга, и уровни фактических помех, воздействующих на измерительные цепи средств измерений, никем не контролируются и должным образом не учитываются.

Применительно к нашему случаю мы провели практическое исследование уровня помех, регистрируемых измерительной схемой при контроле пульсаций (В3-57), и пересчитали в величину уровня пульсаций. Полученные результаты объяснили разброс показаний, наблюдаемый при контроле пульсаций разными пользователями и лабораториями.

Анализ гостированных методов измерений пульсаций, выполняемых при помощи осциллографа по ГОСТ 18953-73, показал незаконность использования данного метода в настоящее время, но на практике измерение по ГОСТ 18953-73 практически не применяется в утвержденных методиках поверки. Ранее действующий ГОСТ отменен и внедрен международный ГОСТ Р 54364-2011 (IEC 61204:2001) «Низковольтные источники питания постоянного тока. Эксплуатационные характеристики», регламентирующий новые подходы в контроле пульсаций:

• дифференциальный метод измерения;
• метод испытания нагрузочной вилкой.

Практическое применение данных методов вызвало больше вопросов, чем их отмена: при их использовании зафиксировать какие-либо критические уровни пульсаций не удалось. ТаРис. 3. Оснастка для контроля пульсаций по ГОСТ Р 54364-2011 ким образом, создается впечатление, что любой выпускаемый сегодня ИП гарантированно не имеет критических уровней пульсаций (рис. 3).

Рис. 3. Оснастка для контроля пульсаций по ГОСТ Р 54364-2011

Метод испытания нагрузочной вилкой (рис. 4) показал свою низкую чувствительность, начинающуюся на уровне 3 мА. При этом метод определяется чувствительностью токового пробника (токовых клещей) при контролируемом уровне пульсаций по току в диапазоне 2–5 мА.

Рис. 4. Метод испытания нагрузочной вилкой

Анализ методик измерений других производителей, в том числе иностранного производства, поражает многообразием применяемых способов. В зависимости от технического исполнения и мощности ИП разнятся и методы контроля данного параметра:

• при помощи осциллографа с закрытым входом;
• включением в измерительную цепь ИП обратной полярности;
• при помощи дифференциальных пробников;
• применением нагрузочных вилок и токовых клещей;
• применением токовых шунтов и электронных нагрузок;
• использованием ферритовых колец в измерительной схеме;
• снятием показаний непосредственно с нагрузочных сопротивлений.

В конечном итоге все указанные методы сводятся к контролю уровня переменного напряжения.

Проведя анализ схемотехнических решений в исполнении источников питания, мы пришли к выводу, что пульсации постоянного тока — это характеристика стабилизатора ИП в режиме стабилизации тока. Пульсации тока выражены безразмерной величиной относительно величины рабочего тока и определяются двумя факторами:

• режимом работы источника питания;
• номиналом постоянного тока, генерируемого ИП.

Анализ составляющих формулы (1) показывает, что величина постоянного и переменного тока напрямую зависит от нагрузки, на которую работает ИП, разного поведения одной и той же нагрузки для постоянного и переменного тока (активной и реактивной составляющей).

При производстве универсальных источников питания нет информации о специфике будущей рабочей нагрузки, и при настройке и регулировке используется нагрузка, имеющая в большей части активную составляющую. Логично выглядит идея, что и при проведении контрольных операций с источником питания следует применять аналогичную нагрузку, имеющую в большей степени активную составляющую.

Анализ методов контроля пульсаций показывает активное применение электронных нагрузок. Функционал данных устройств, безусловно, удобен для воспроизведения необходимых режимов работы ИП. Но для контроля параметров пульсаций ИП критичным параметром становятся собственные пульсации и стабильность работы электронных нагрузок, которые в должном объеме никто не исследовал. Поэтому применение в методиках контроля пульсаций данных устройств, по нашему мнению, неприемлемо. В процессе производства ИП для контроля технических параметров нами было разработано устройство, максимально учитывающее специфику измерительной задачи, — реостат электронно-управляемый (РЭУ), технические характеристики которого приведены в таблице.

В основу конструкторского решения реализации РЭУ легли реальные сопротивления, серийно выпускаемые отечественной промышленностью. Подбор номиналов и нагрузочной способности данных резисторов определяется режимом работы источника в контролируемой точке. Избыток тепла, выделяемого на нагрузке, отводится из корпуса РЭУ при помощи принудительной вентиляции.

Запас по мощности на нагрузочных сопротивлениях, низкие требования к точности задания номинала сопротивления и система внутреннего мониторинга измерений — система защиты позволяет использовать измерительные точки других режимов работы РЭУ для более тщательного исследования поведения управляющей системы источника питания и корректности функционирования во всем диапазоне работы, исключая возможность повреждения РЭУ.

Фактически при поверке (проверке, калибровке) ИП необходимо проверить (изучить):

• поведение управляющей системы источника питания;
• корректность функционирования во всем диапазоне работы.

Для успешного выполнения этих задач РЭУ обладает следующими особенностями:

• нагрузочные сопротивления имеют запас по мощности;
• система внутреннего мониторинга измерений — система защиты позволяет безболезненно использовать измерительные нагрузочные номиналы соседних режимов работы РЭУ.

Плата коммутации выполнена на мощных транзисторах, исключающих процесс искрообразования и значительные потери на самом элементе. Конструкция плат выполнена с максимальным экранированием от генерирования собственных наводок на внешние проводники и улавливания внешних.

Конструктивно корпус РЭУ (рис. 5) выбран в исполнении, максимально исключающем прохождение внешних наводок внутрь корпуса. Разделение узлов и расположение их внутри корпуса минимизирует возможное взаимное влияние и распространение внутри корпуса потенциальных наводок. Измерительная часть дополнительно экранирована. Контрольный шунт выполнен из манганинового сплава, что в долгосрочной перспективе гарантирует стабильные характеристики его номинала.

Рис. 5. Реостат электронно-управляемый РЭУ-03

Внутренние источники питания, необходимые для работы цифровой части РЭУ, выполнены в индивидуальных модулях и отделены экранами от самих нагрузочных сопротивлений и измерительной части схемы.

Все эти конструкторские решения позволили нам минимизировать величины вероятных наводок до уровня десятых милливольт и миллиампер. Дальнейшая работа по уменьшению собственных наводок не представляется целесообразной, так как нормированные уровни контролируемых пульсаций составляют единицы милливольт (миллиампер).

Презентация данной нагрузки на выставках и общение с представителями заинтересованных организаций показали актуальность нашей разработки для практикующих метрологов и подсказали пути дальнейшей модернизации РЭУ, по окончании которой устройство можно будет использовать как для работы на переменном напряжении, так и для калибровки трансформаторов тока.

Таблица. Основные технические данные и характеристики РЭУ-03

Источник

АППАРАТУРА ЭЛЕКТРОСВЯЗИ

НАПРЯЖЕНИЯ ПИТАНИЯ И МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ

ГОСТ 5237-83

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

АППАРАТУРА ЭЛЕКТРОСВЯЗИ

Напряжения питания и методы измерений

Electric communication equipment. Supply voltages and methods of measurement

Взамен
ГОСТ 5237-69

Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 7 декабря 1983 г. № 5751 срок действия установлен

Несоблюдение стандарта преследуется по закону

Настоящий стандарт распространяется на стационарную аппаратуру электросвязи (далее — аппаратура) и устанавливает значения постоянного и переменного напряжений на ее входе, а также методы их измерений.

Стандарт не устанавливает значения выходных напряжений источников вторичного питания, входящих в аппаратуру.

Термины, применяемые в стандарте, и Пояснения приведены в приложении 1 . Стандарт содержит все требования стандарта СТ СЭВ 3893-82. Степень соответствия настоящего стандарта СТ СЭВ 3893-82 приведена в справочном приложении 2 .

1 . НОРМЫ НАПРЯЖЕНИЯ ПИТАНИЯ

1.1 . Постоянные напряжения, на которые должна быть рассчитана аппаратура, должны соответствовать значениям, указанным в табл. 1 .

Рабочее напряжение, В, для группы по допускаемым аппаратурой рабочим напряжениям

От 21 до 28 включ.

От 21,6 до 26,4 включ.

От 20,4 до 28* включ.

От 54 до 72 включ.

От 54 до 66 включ.

От 48 до 72* включ.

* Для аппаратуры, ТЗ на разработку которой утверждено после 01.01.91.

1 . Номинальное напряжение 60 В — предпочтительное.

2 . Как правило, заземляют положительный полюс источника питания,

3 . Для питания линейных и местных цепей телеграфной аппаратуры используют два источника плюс 60 В и минус 60 В, при этом несимметричность по отношению к заземленной средней точке не должна превышать 1,8 В.

1.2 . Невзвешенное (действующее) значение допускаемого напряжения пульсации должно быть не более значений, указанных в табл. 2 . Значения напряжения пульсаций определяют с учетом фактического затухания фильтра ДК (см. чертеж).

Невзвешенное (действующее) значение напряжения пульсации, не более, при номинальном напряжении питания

От 300 до 20000

1.3 . Псофометрическое значение допускаемого напряжения пульсации, создаваемого установкой питания, должно быть не более 0,002 В_псоф.

1.4 . Аппаратура должна быть рассчитана на воздействие одиночного импульса прямоугольной формы с амплитудой ±20 % от U _ном в течение 0,4 с и плюс 40 % от U _ном в течение 0,005 с. Кроме того, аппаратура не должна повреждаться при понижении напряжения ниже пределов, указанных в табл. 1 , и восстанавливать автоматически свою работоспособность при восстановлении напряжения.

1.5 . Однофазные переменные напряжения и фазные напряжения трехфазного напряжения, на которые должна быть рассчитана аппаратура, должны соответствовать следующим значениям:

номинальное 220 В;

рабочее: от 187 до 242 В включительно для питания аппаратуры от электросети общего назначения; от 213 до 227 В включительно для питания аппаратуры от электросети общего назначения через устройства стабилизации;

частота напряжения 50 Гц;

пределы изменения частоты от 47,5 до 52,5 Гц включительно;

допускаемый коэффициент нелинейных искажений не более 10 %.

2 . МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ

2.1 . Измерительные приборы

2.1.1 . Для измерения напряжений и частоты переменного напряжения (в режиме измерения периода) следует применять соответствующие приборы, погрешность которых должна быть на порядок ниже допускаемых предельных отклонений измеряемого значения. При арбитражных испытаниях погрешность приборов не должна превышать 0,5 %.

2.1.2 . Для измерения коэффициентов нелинейных искажений переменного напряжения следует применять измерители нелинейных искажений с погрешностью не более 5 %.

2.1.3 . Для измерения псофометрического значения напряжения пульсации следует применять псофометр с фильтром, основные данные которого приведены в приложении 3 .

2.1.4 . Для измерения невзвешенного значения напряжения пульсации следует применять электронный вольтметр с квадратичной характеристикой и частотным диапазоном от 20 до 20000 Гц.

2.2 . Проведение измерений

2.2.1 . Значения напряжений, а также значения напряжения пульсации измеряют на входных зажимах групповых устройств токораспределения и защиты, входящих в комплект аппаратуры, или при их отсутствии на местах, предназначенных для подключения питания аппаратуры. Если значения напряжения пульсации превышают максимально допустимые, то аппаратуру заменяют эквивалентной резистивной нагрузкой, на которой измеряют пульсации.

2.2.2 . Частоту измеряют в любых точках сети, питающей аппаратуру.

2.2.3 . Напряжение пульсации в цепях питания аппаратуры, для которой предусматривается псофометрическое значение норм допускаемой пульсации, измеряют псофометром.

2.2.4 . Невзвешенное значение напряжения пульсации в цепях питания аппаратуры в полосе частот до 300 Гц и полосе от 300 Гц и выше измеряют электронным вольтметром, который подключают к входным зажимам групповых устройств токораспределения и защиты, входящих в комплект аппаратуры, или при их отсутствии к местам, предназначенным для подключения аппаратуры, через фильтр ДК (см. чертеж) и разделительный конденсатор общей емкостью 80 мкФ по схеме, приведенной на чертеже.

Фильтр ДК, состоящий из фильтра нижних частот Д, и фильтра верхних частот К, должен иметь входное и выходное сопротивления, равные по 600 Ом.

Полоса пропускания фильтра Д — от 20 до 250 Гц, фильтра К — от 300 Гц и выше.

Для фильтра Д на частотах от 20 до 250 Гц затухание должно быть менее 3,5 дБ, а на частоте 300 Гц — от 64 дБ и выше.

Для фильтра К на частотах от 300 Гц и выше затухание должно быть до 4,3 дБ, а на частоте 250 Гц и ниже — не менее 60 дБ. В качестве разделительных конденсаторов рекомендуются неполярные конденсаторы с сопротивлением изоляции не менее 1000 мОм и с рабочим напряжением не менее удвоенного напряжения источника питания.

1 — разделительный конденсатор; 2 — цепь постоянного тока; 3 — фильтр ДК; 4 — фильтр нижних частот Д; 5 — электронный вольтметр; 6 — фильтр верхних частот К.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

ТЕРМИНЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В СТАНДАРТЕ, И ПОЯСНЕНИЯ

1. Напряжение питания

Постоянное или переменное напряжение на входе аппаратуры, на которое она должна быть рассчитана

2. Номинальное напряжение питания

Условное значение напряжения, относительно которого устанавливают допускаемые отклонения

3. Рабочее напряжение питания

Напряжение, находящееся в пределах допускаемых отклонений от номинального напряжения, в которых обеспечивается работа аппаратуры с заданными параметрами

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ О СООТВЕТСТВИИ ГОСТ 5237-83 СТ СЭВ 3893-82

Регламентирование воздействия на аппаратуру одиночных импульсов напряжения

Установлено время воздействующего импульса 0,005 с

Принята норма воздействующего импульса 0,002 с

Рабочее напряжение, В, для группы 1 при номинальном напряжении питания:

Источник

Пульсация (электрическая) — Ripple (electrical)

Пульсация (в частности, пульсация напряжения ) в электронике — это остаточное периодическое изменение напряжения постоянного тока в источнике питания, полученное от источника переменного тока (AC). Эта пульсация возникает из-за неполного подавления переменного сигнала после исправления. Пульсации напряжения возникают на выходе выпрямителя или при генерации и коммутации постоянного тока.

Пульсация (в частности, пульсация тока или импульсный ток ) может также относиться к импульсному потреблению тока нелинейными устройствами, такими как выпрямители с конденсаторным входом.

Помимо этих изменяющихся во времени явлений, существует пульсация частотной области, которая возникает в некоторых классах фильтров и других сетях обработки сигналов . В этом случае периодическое изменение — это изменение вносимых потерь в сети при увеличении частоты . Вариация не может быть строго линейно-периодической. В этом смысле также пульсацию обычно следует рассматривать как случайный эффект, поскольку ее существование является компромиссом между величиной пульсации и другими параметрами конструкции.

Пульсация — это бесполезная трата энергии и имеет множество нежелательных эффектов в цепи постоянного тока: она нагревает компоненты, вызывает шум и искажения, а также может привести к неправильной работе цифровых схем. Пульсации можно уменьшить с помощью электронного фильтра и устранить с помощью регулятора напряжения .

Содержание

• 1 Напряжение пульсации
  • 1.1 Фильтрация
• 2 Фильтрация в источниках питания
• 3 Входные фильтры конденсатора и дросселя
  • 3.1 В зависимости от сопротивления нагрузки
  • 3.2 В зависимости от последовательного дросселя
  • 3.3 Регулировка напряжения
  • 3.4 Эффекты пульсации
• 4 Пульсации тока
• 5 Пульсация в частотной области
• 6 См. Также
• 7 Примечания
• 8 ссылки

Пульсации напряжения

Неидеальную форму волны постоянного напряжения можно рассматривать как составную часть постоянной составляющей постоянного тока (смещения) с наложенным переменным (AC) напряжением — пульсирующим напряжением. Составляющая пульсаций часто мала по величине по сравнению с составляющей постоянного тока, но в абсолютном выражении пульсации (как в случае систем передачи HVDC ) могут составлять тысячи вольт. Сама пульсация представляет собой составную (несинусоидальную) форму волны, состоящую из гармоник некоторой основной частоты, которая обычно является исходной частотой сети переменного тока, но в случае импульсных источников питания основная частота может составлять от десятков килогерц до мегагерц. Характеристики и составляющие пульсаций зависят от их источника: бывает однофазное полу- и двухполупериодное выпрямление, а также трехфазное полу- и двухполупериодное выпрямление. Выпрямление может быть управляемым (с использованием кремниевых выпрямителей (SCR)) или неконтролируемым (с использованием диодов). Кроме того, имеется активное выпрямление, использующее транзисторы.

В зависимости от приложения могут быть важны различные свойства пульсации напряжения: уравнение пульсаций для анализа Фурье для определения составляющих гармоник; пиковое (обычно размах) значение напряжения; корень средний квадрат значение (RMS) напряжения , который является компонентом передачи электроэнергии; коэффициент пульсации γ , отношение среднеквадратичного значения к выходному напряжению постоянного тока; коэффициент преобразования (также называемый коэффициентом выпрямления или «КПД») η , отношение выходной мощности постоянного тока к входной мощности переменного тока; и форм-фактор — отношение среднеквадратичного значения выходного напряжения к среднему значению выходного напряжения. Аналогичные отношения для выходного тока пульсаций также могут быть вычислены.

Электронный фильтр с высоким импедансом на частоте пульсаций может использоваться для уменьшения напряжения пульсаций и увеличения или уменьшения выхода постоянного тока; такой фильтр часто называют сглаживающим фильтром .

Первым шагом в преобразовании переменного тока в постоянный является пропускание переменного тока через выпрямитель . В этой ситуации выходное пульсирующее напряжение очень велико; размах напряжения пульсаций равен пиковому напряжению переменного тока минус прямое напряжение выпрямительных диодов. В случае кремниевого диода SS прямое напряжение составляет 0,7 В; для ламповых выпрямителей прямое напряжение обычно находится в диапазоне от 25 до 67 В (5R4). Выходное напряжение представляет собой синусоидальную волну с инвертированными отрицательными полупериодами. Уравнение:

V L ( т ) знак равно V А C п ⋅ | грех ⁡ ( т ) | <\ Displaystyle V _ <\ mathrm > (t) = V _ <\ mathrm >> \ cdot | \ sin (t) |>

При рассмотрении ряда Фурье становятся очевидными несколько важных свойств:

• постоянный (самый большой) член должен быть постоянным напряжением 2 V А C п π <\ displaystyle <\ frac <2v _ <\ mathrm >>><\ pi>>>
• термин для гармоники второго порядка часто используется для представления всего пульсирующего напряжения, чтобы упростить вычисления. 4 V А C п 3 π потому что ⁡ ( 2 ω т ) <\ displaystyle <\ frac <4v _ <\ mathrm >>><3 \ pi>> \ cos (2 \ omega t)>