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電氣常識--如何選擇和使用安全電源
發(fa)表時間:2017/10/25
今天(tian),電(dian)(dian)(dian)源用(yong)戶面對無數的選擇,電(dian)(dian)(dian)源產品的眾多性(xing)能和電(dian)(dian)(dian)源供應商的長的產品規范說明(ming)書,使選購(gou)電(dian)(dian)(dian)源成為令頭痛的事情(qing)。可喜的現在(zai)有(you)很多的工藝標(biao)準技術規范,可以幫助工程師選購(gou)可靠且(qie)安全(quan)的電(dian)(dian)(dian)源。
安全第(di)一(yi)
電(dian)(dian)源(yuan)設備(bei)需要提供隔離(li)功能(neng),從而保證電(dian)(dian)源(yuan)設備(bei)的安全性(xing),免受來自(zi)高壓饋電(dian)(dian)線的危險,是最基本的也是常(chang)常(chang)容易(yi)被忽視的。電(dian)(dian)源(yuan)設備(bei)的這(zhe)種安全性(xing)是由電(dian)(dian)源(yuan)變(bian)壓器實(shi)現的,于(yu)是,為了使變(bian)壓器能(neng)傳送足夠的電(dian)(dian)力(li)就要求(qiu)它必須具備(bei)相應的規模。
一臺較大的變壓器(qi)(qi)通(tong)常裝備有散熱器(qi)(qi),這(zhe)樣可以獲(huo)得良(liang)好的產品壽命。此外,在(zai)變壓器(qi)(qi)的原邊和副(fu)邊線圈(quan)之間還要使用雙重(zhong)隔離,從而保證最大的安全性。
可靠性
人們常常單純要求電(dian)源(yuan)產品(pin)的壽(shou)(shou)命(ming),其實(shi),影響電(dian)源(yuan)壽(shou)(shou)命(ming)的因素(su)很(hen)多,如(ru)像平均負(fu)載率、振動和(he)周(zhou)圍的環境溫(wen)度等。其中,環境溫(wen)度很(hen)重要,所(suo)以排放出由(you)電(dian)源(yuan)內部元(yuan)件所(suo)產生的總熱量非常關鍵(jian)。
因(yin)為電源設備制造商并(bing)不(bu)了(le)解最終用戶的使用條件,所以他們唯一能(neng)提供考的壽命(ming)性能(neng)是電源產品的平均故障間隔時間MIBF(MeanTimeBetweenFailure);電源的MTBF值,在任何情況下,都(dou)是由電源內部(bu)的電解電
容(rong)(rong)MTBF之(zhi)值(zhi)(zhi)所(suo)決定的(de)(de)。當電(dian)源設備里排(pai)除掉電(dian)容(rong)(rong)的(de)(de)影響因素時,其計算(suan)的(de)(de)MTBF可(ke)能為10萬(wan)小(xiao)時或者(zhe)更長一些。然而,電(dian)解電(dian)容(rong)(rong)的(de)(de)典型MTBF之(zhi)值(zhi)(zhi)僅僅是(shi)3萬(wan)小(xiao)時。
因為一些電(dian)源設備(bei)制備(bei)制造商已開發出他們(men)自己的(de)電(dian)源MTBF計(ji)算方法,而且(qie)計(ji)算出的(de)MTBF值(zhi)(zhi)是比(bi)較高的(de),所以用戶最好使用在(zai)MIL-HDBK-217E方式中所定(ding)義的(de)MTBF之值(zhi)(zhi),同(tong)廠家給(gei)定(ding)的(de)電(dian)源MTBF之值(zhi)(zhi)相比(bi)較,來(lai)正確判斷產品(pin)的(de)性能。因為MIL-HDBK-217E定(ding)義的(de)計(ji)算MTBF方法是已經被(bei)證實(shi)的(de)并且(qie)是廣泛可(ke)以接受的(de),計(ji)算的(de)MTBF值(zhi)(zhi)也(ye)是可(ke)核實(shi)的(de)。
當(dang)評價電源(yuan)產品的(de)(de)(de)標稱壽命時,電源(yuan)是否運行在(zai)(zai)額定的(de)(de)(de)滿(man)負(fu)載狀況(kuang)是評價電源(yuan)的(de)(de)(de)另一重要(yao)考慮(lv)因(yin)素。如果電源(yuan)設備裝有合(he)適的(de)(de)(de)散熱器而且無熱循環,在(zai)(zai)低于滿(man)負(fu)載的(de)(de)(de)情況(kuang)下且連續工(gong)作(zuo),電源(yuan)就(jiu)能有更長的(de)(de)(de)壽命。綜(zong)合(he)考慮(lv)以上(shang)因(yin)素,建議選型工(gong)程師最好依靠(kao)MIL-HKBK-217E方(fang)法(fa)驗證電源(yuan)產品的(de)(de)(de)MTBF之值(zhi),確保電源(yuan)在(zai)(zai)合(he)適的(de)(de)(de)條(tiao)件下工(gong)作(zuo),只要(yao)做到這(zhe)一點,也不必再(zai)考慮(lv)電解電容的(de)(de)(de)短壽命問題。
功率因數校正(zheng)
電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)的(de)另一(yi)個關鍵(jian)性的(de)性能要素是(shi)(shi)它的(de)功(gong)率(lv)(lv)因(yin)素。教科書里定義的(de)功(gong)率(lv)(lv)因(yin)數(shu)(shu)是(shi)(shi)加(jia)(jia)在負載上的(de)電(dian)(dian)壓和(he)電(dian)(dian)流(liu)波形之間(jian)的(de)相角余弦(xian)(若電(dian)(dian)壓波形與電(dian)(dian)流(liu)波形的(de)相角差為φ,則(ze)cosφ便是(shi)(shi)電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)的(de)功(gong)率(lv)(lv)因(yin)數(shu)(shu))。當加(jia)(jia)在負載上的(de)電(dian)(dian)壓和(he)電(dian)(dian)流(liu)波形相位一(yi)致時(即(ji)(ji)相角差φ=0),則(ze)功(gong)率(lv)(lv)因(yin)數(shu)(shu)cosφ=1是(shi)(shi)理想的(de)情況;當加(jia)(jia)在負載上的(de)電(dian)(dian)壓和(he)電(dian)(dian)流(liu)波形相角差為90°時(即(ji)(ji)φ=90°),則(ze)功(gong)率(lv)(lv)因(yin)數(shu)(shu)等于零(處于最小值);通常(chang),電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)的(de)功(gong)率(lv)(lv)因(yin)數(shu)(shu)處于0到1之間(jian),即(ji)(ji)0≤cosφ≤1,可用百(bai)分數(shu)(shu)表示(shi)。
加(jia)在(zai)負載上的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)壓和(he)電(dian)(dian)流(liu)波(bo)(bo)形之間存在(zai)相位差(cha)(cha)導致的(de)(de)(de)(de)結(jie)果之一(yi)(yi)是(shi)供電(dian)(dian)效率(lv)降低,即(ji)產生所要求的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)力需要輸入更大(da)的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)力;導致的(de)(de)(de)(de)另外一(yi)(yi)個結(jie)果而(er)且(qie)是(shi)更嚴(yan)重(zhong)的(de)(de)(de)(de)后果,那就(jiu)是(shi)電(dian)(dian)壓和(he)電(dian)(dian)流(liu)的(de)(de)(de)(de)波(bo)(bo)形差(cha)(cha)產生過多的(de)(de)(de)(de)高(gao)次諧波(bo)(bo)。大(da)量的(de)(de)(de)(de)高(gao)次諧波(bo)(bo)反(fan)饋到(dao)主輸入線(電(dian)(dian)網),造成電(dian)(dian)網被(bei)高(gao)次諧波(bo)(bo)污染成為惡(e)性事故的(de)(de)(de)(de)隱患;同時,這(zhe)種高(gao)次諧波(bo)(bo)也會(hui)擾亂控(kong)制系(xi)統里的(de)(de)(de)(de)敏感低壓電(dian)(dian)路。
現有(you)(you)兩種(zhong)(zhong)主(zhu)要(yao)的(de)功率(lv)因(yin)(yin)數(shu)校(xiao)正PFC(PowerFactorCorrection)方(fang)法:第一種(zhong)(zhong)方(fang)法是(shi)在輸入端(duan)使用簡(jian)單的(de)線(xian)圈(quan);第二(er)種(zhong)(zhong)方(fang)法是(shi)使用特殊的(de)電(dian)(dian)子功率(lv)因(yin)(yin)數(shu)校(xiao)正電(dian)(dian)路(lu)。利用線(xian)圈(quan)叫作“無源(yuan)(yuan)”PFC,利用該(gai)方(fang)法通常可(ke)獲得到(dao)0.7~0.8的(de)功率(lv)因(yin)(yin)數(shu)。利用第二(er)種(zhong)(zhong)方(fang)法(也(ye)叫作“有(you)(you)源(yuan)(yuan)”PFC)則可(ke)產生最少量的(de)高次(ci)諧波從而更有(you)(you)效地利用電(dian)(dian)網提供的(de)電(dian)(dian)能。有(you)(you)源(yuan)(yuan)PFC可(ke)產生高于95%的(de)功率(lv)因(yin)(yin)數(shu),在大型電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)里(li)最為(wei)有(you)(you)用,因(yin)(yin)為(wei)產生的(de)高次(ci)諧波是(shi)直(zhi)接和負(fu)載電(dian)(dian)流成(cheng)正比的(de)。例(li)如,在10A乃至更高負(fu)載電(dian)(dian)流的(de)24Vdc電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)里(li)利用有(you)(you)源(yuan)(yuan)PFC方(fang)法是(shi)最適宜的(de)。