Jenis bekalan kuasa
Dalam kejuruteraan elektrik, bekalan kuasa ialah peranti yang menukar tenaga elektrik kepada voltan elektrik keluaran, arus dan frekuensi yang diperlukan oleh perkakas elektrik yang disambungkan. Ia menukarkan arus ulang alik kepada arus terus dan kuasa pelbagai peranti elektronik (komputer, TV, pencetak, penghala, dll.). Terdapat dua jenis bekalan kuasa yang berbeza: sumber voltan (menyediakan voltan malar) dan sumber arus (menyediakan arus malar).
Bekalan kuasa untuk peranti elektronik boleh dibahagikan kepada linear dan berdenyut:
- bekalan kuasa linear di mana elemen yang sepadan adalah pengubah (terdapat juga bekalan kuasa linear tanpa transformer);
- menukar bekalan kuasa menggunakan pelbagai jenis sistem elektronik (penukar voltan);
Yang linear mempunyai reka bentuk yang agak mudah yang boleh menjadi lebih rumit kerana arus yang mereka perlukan untuk membekalkan meningkat, tetapi peraturan voltan mereka tidak begitu cekap untuk mereka.
Kuasa adalah sebahagian daripada banyak peranti. Beberapa jenis utama ialah:
- Unit bekalan kuasa impuls. Pada masa ini, kebanyakan bekalan kuasa dihasilkan dalam bentuk bekalan kuasa pensuisan. Kelebihan mereka terutamanya berat yang lebih rendah. Apabila kawalan keadaan pepejal dan bekalan kuasa belum tersedia, bekalan kuasa pengubah yang lebih berat dan tahan lama digunakan untuk membolehkan reka bentuk bekalan kuasa pensuisan kos rendah.
- Bekalan kuasa komputer. Komputer mengandungi bekalan kuasa pensuisan yang menukar voltan AC rendah daripada rangkaian pengedaran (230 V, 50 Hz) kepada voltan rendah yang digunakan dalam litar elektrik komputer (DC 3.3 V, 5 V dan 12 V).
- Penyesuai rangkaian. Ia ialah sumber kuasa pensuisan kecil yang berbentuk dan bersaiz seperti palam elektrik standard (seperti pengecas telefon mudah alih) yang digunakan pada bekalan sesalur 230 volt yang menyediakan voltan rendah yang diperlukan untuk peranti elektrik atau elektronik tertentu. Penyesuai AC biasanya digunakan dengan peranti dan perkakas yang tidak mempunyai bekalan kuasa dalaman sendiri.
- Sumber kuasa kimpalan. Sumber kimpalan menyediakan arus yang tinggi (biasanya beratus-ratus ampere) yang membolehkan logam mencairkan tempatan dan dengan itu bercantum. Sebelum ini, apa yang dipanggil transformer kimpalan digunakan (dengan transformer elektromagnet khas yang direka untuk arus kimpalan tinggi), lebih moden adalah penyongsang kimpalan dengan kawalan elektronik.
Rintangan dalaman bekalan kuasa
Bekalan kuasa yang ideal, sebagai sumber voltan, sentiasa memberikan voltan yang sama tanpa mengira beban yang disambungkan (iaitu voltan bekalan adalah malar pada tarikan arus yang berbeza).
Namun, tiada sumber yang sempurna kerana rintangan dalaman sumber benar mengehadkan arus maksimum yang boleh mengalir melalui litar.
Bekalan kuasa ini boleh menggunakan pengawal selia voltan untuk menyediakan voltan keluaran yang stabil, yang disediakan oleh penurunan voltan (perbezaan antara voltan input dan keluaran pengawal selia). Contoh — Pengatur voltan menukar
Oleh itu, mengikut kualiti voltan keluaran, bekalan kuasa dibezakan:
- sumber yang stabil, voltannya dikekalkan pada tahap malar, tanpa mengira turun naik semasa,
- sumber tidak terkawal di mana voltan keluaran mungkin berbeza dengan turun naik semasa.
Bekalan kuasa linear pengubah
Sumber linear klasik terdiri daripada unsur-unsur berikut: pengubah, penerus, penapis dan pengatur voltan.
Gambar rajah skema bekalan kuasa linear
Pertama, pengubah menukar voltan utama kepada voltan berkurangan dan menyediakan pengasingan galvanik… Litar yang menukarkan arus ulang alik kepada arus terus berdenyut dipanggil penerus (litar jambatan diod digunakan untuk pembetulan), kemudian penapis dengan kapasitor dan induktor mengurangkan riak. Lebih lanjut mengenai penapis — Penapis kuasa.
Peraturan atau penstabilan voltan kepada nilai tertentu dicapai menggunakan apa yang dipanggil Pengatur voltan dalam pembinaan yang transistor.
Transistor dalam litar bertindak sebagai rintangan boleh laras.Pada output peringkat ini, untuk mencapai kestabilan yang lebih besar dalam gelombang, terdapat peringkat penapisan kedua (walaupun tidak semestinya, semuanya bergantung pada keperluan reka bentuk), ia boleh menjadi kapasitor konvensional.
Di antara bekalan kuasa terdapat yang di dalamnya kuasa yang dibekalkan kepada beban adalah dikawal oleh thyristoruntuk membekalkan voltan dan kuasa yang diperlukan kepada beban.
Bekalan kuasa makmal Jerman
Bekalan kuasa linear moden
Penstabilan voltan dalam jenis asas sumber linear dicapai dengan menyambungkan elemen khas secara selari dengan litar yang disuap oleh sumber voltan tinggi yang tidak terkawal melalui perintang yang sesuai, yang ciri voltan arusnya menunjukkan peningkatan mendadak dalam arus pada yang diperlukan. voltan. Ia adalah elemen sedemikian Diod zener, yang beroperasi pada julat luas voltan ambang.
Kelemahan bekalan kuasa diod zener adalah kestabilan voltan keluaran yang agak rendah, julat arus yang agak kecil, dan terutamanya kecekapan yang rendah, kerana tenaga elektrik ditukar kepada haba dalam perintang siri dan dalam diod zener itu sendiri.
Sumber linear moden (biasanya dalam bentuk litar bersepadu) menggunakan elemen impedans berubah (transistor mod linear) yang dikawal oleh maklum balas berdasarkan perbezaan antara voltan keluaran dan voltan DC daripada voltan rujukan dalaman (berdasarkan diod litar, tetapi dengan arus terus kecil).
Sumber linear biasa ialah IC 78xx (cth 7805 ialah sumber voltan 5V) dan terbitannya.
Kelemahan bekalan kuasa linear tersebut ialah kecekapannya yang rendah (dan kerana pelesapan kuasa dalam litar bersepadu berbeza dengan haba dan keperluan untuk penyejukan), terutamanya apabila terdapat perbezaan yang besar antara voltan input dan output dan arus tinggi. Ia adalah juga kadangkala merugikan bahawa voltan keluaran sentiasa lebih rendah daripada voltan masukan.
Kelebihannya terletak pada kos rendah, saiz kecil, kemudahan penggunaan dan kekurangan gangguan dari luar dan dalam litar elektrik.
Bekalan kuasa terbina dalam di makmal kejuruteraan elektrik
Menukar bekalan kuasa
Dalam bekalan kuasa berdenyut, transistor kesan medan digunakan, yang secara berkala ditutup pada frekuensi yang agak tinggi (berpuluh-puluh kHz atau lebih) dan meningkatkan voltan input litar yang terdiri daripada gabungan gegelung, kapasitor dan diod. Dengan gabungan yang sesuai bagi unsur-unsur ini, adalah mungkin untuk mencapai penurunan dan peningkatan voltan.
Satu lagi jenis bekalan kuasa berdenyut ialah bekalan kuasa dengan pengubah dan penerus diod seterusnya, yang mengambil kesempatan daripada sifat berfaedah (saiz pengubah yang lebih kecil pada arus tinggi, kehilangan magnet yang lebih rendah) bahan magnetik moden (ferit) pada frekuensi tinggi . Dengan menukar frekuensi, anda boleh mencapai perubahan dalam voltan keluaran.
Oleh itu, bekalan kuasa sedemikian termasuk litar (biasanya dalam bentuk litar bersepadu) yang menyediakan variasi frekuensi berdasarkan maklum balas daripada voltan keluaran untuk memberikan voltan keluaran yang stabil di bawah beban yang berbeza-beza.
Lagi tentang menukar bekalan kuasa: Prinsip umum, kelebihan dan keburukan bekalan kuasa pensuisan
Oleh kerana bekalan kuasa pensuisan beroperasi dengan voltan dan arus gelombang persegi, ia biasanya memancarkan gelombang elektromagnet pada julat frekuensi yang luas. Oleh itu, apabila mencipta dan menggunakannya, adalah perlu untuk mematuhi prinsip keserasian elektromagnet (EMC).
Peralatan makmal
Dalam bengkel atau makmal, bekalan kuasa ketepatan digunakan untuk pengukuran, ujian dan penyelesaian masalah. Bekalan kuasa makmal ini menukar, membetulkan dan mengawal voltan serta arus keluaran supaya pengukuran boleh dibuat tanpa merosakkan peranti yang sedang diuji.