Site Loader

Содержание

Последовательное и параллельное соединение источников питания —

Что такое источник питания

Источник питания — это специальное устройство, которое может генерировать ЭДС. К источникам питания постоянного тока можно отнести аккумуляторы, батарейки, различные генераторы постоянного тока (лабораторный блок питания), элементы Пельтье и тд. То есть это все те устройства, которые создают ЭДС.

Источник питания на примере гидравлики

Давайте рассмотрим водобашню, в которой есть автоматическая подача воды. То есть сколько бы мы не потребляли воды из башни, ее уровень воды будет неизменным.

Схематически это будет выглядеть вот так:

Башню с автоматической подачей воды можно считать источником питания. В химических же источниках питания происходит разряд, что ведет к тому, что уровень напряжения понижается при длительной работе. А что такое напряжение по аналогии с гидравликой? Это тот же самый уровень воды)

Давайте отпилим у водобашни верхнюю часть для наглядности.

У нас получится цилиндр, который заполнен водой. Возьмем за точку отсчета уровень земли. Пусть он у нас будет равняться нулю.

Теперь вопрос на засыпку. В каком случае давление на дно будет больше? Когда в башне немного воды

либо когда башня полностью залита водой так, что даже вода выходит за ее края

Разумеется, когда башня наполнена только наполовину водой, на дне башни давление меньше, чем тогда, когда в башне воды под завязку.

Думаю, не надо объяснять, что если в башне вообще нет воды, то никакого давления на дне башни не будет.

 

По тому же самому принципу работает батарейка или аккумулятор

На электрических схемах ее обозначение выглядит примерно вот так:

Также, чтобы получить необходимое напряжение, одноэлементные источники питания соединяют последовательно. На схеме это выглядит вот так:

Любой аккумулятор или источник постоянного тока имеет два полюса: «плюс» и «минус». Минус — это уровень земли, как в нашем примере с водобашней, а плюс — это напряжение, по аналогии с гидравликой это и будет тот самый уровень воды.

Последовательное соединение источников питания


Теперь давайте представим вот такую ситуацию. Что будет, если в нашей обрезанной водобашне полной воды добавим еще одну такую же сверху полную воды? Схематически это будет выглядеть примерно вот так:

Как вы думаете, уменьшится давление на землю, или увеличится? Понятное дело, что увеличится! Да еще и ровно в два раза! Почему так произошло? Уровень воды стал выше, следовательно, давление на дно увеличилось.

Если «минус» одной батарейки соединить с «плюсом» другой батарейки, то их общее напряжение суммируется.

Полностью заряженная батарейка будет выглядеть как башня, полностью залитая водой с учетом того, что работает насос автоматической подачи воды. По аналогии, насос — это ЭДС.

Наполовину разряженная батарейка будет уже выглядеть примерно вот так:

Можно сказать, насос уже не справляется.

Батарейка посаженная в «ноль» будет выглядеть вот так:

Насос автоматической подачи воды сломался.

Естественно, что если вы соедините полностью заряженную и наполовину дохлую батарейку последовательно, то их общее напряжение будет выглядеть примерно вот так:

Давайте все это продемонстрируем на практике. Итак, у нас есть 2 литий-ионных аккумулятора. Я их пометил цифрами 1 и 2. С плюса каждого аккумулятора я вывел красный провод, а с минуса — черный.

Давайте замеряем напряжение аккумулятора под №1 с помощью мультиметра. Как это сделать, я еще писал в статье Как измерить ток и напряжение мультиметром.

На первом аккумуляторе у нас напряжение 3,66 Вольт. Это типичное значение литий-ионного аккумулятора.

Таким же способом замеряем напряжение на аккумуляторе №2

О, как совпало). Те же самые 3,66 Вольт.

Для того, чтобы соединить последовательно эти аккумуляторы, нам надо сделать что-то подобное:

Также как и в башнях, нам надо соединить основание одной башни с верхушкой другой башни. В источниках питания, типа аккумуляторов или батареек, нам надо соединить минус одной батарейки с плюсом другой. Так мы и сделаем. Соединяем плюс одной батарейки с минусом другой и получаем… сумму напряжений каждой батарейки! Как вы помните, на первой батарейке у нас было напряжение 3,66 В, на второй тоже 3,66 В. 3,66+3,6=7,32 В.

Мультиметр показывает 7,33 В. 0,01В спишем на погрешность измерений.

Это свойство прокатывает не только с двумя аккумуляторами, но также с их бесконечным множеством. Думаю, не стоит говорить, что если выставить в ряд штук 100 таких аккумуляторов, соединить последовательно и коснуться крайних полюсов голыми руками, то все это может завершиться даже летальным исходом.

Параллельное соединение источников питания


Но что будет, если источники питания соединить параллельно? Давайте же рассмотрим это с точки зрения той же самой гидравлики. Имеем те же самые башни, в которых воды до самых краев:

Нет, здесь мы не будет извращаться. Мы просто соединим наши башни у самого основания трубой:

Давление на дно у каждой башни изменится? Думаю, нет. Оно останется таким же, как в одной из башен. А что поменялось? Поменялся просто

объем воды. Ее стало в 2 раза больше.

Но вы можете сказать, что в первом случае у нас тоже воды стало в 2 раза больше!

Да, все оно так, но здесь важное значение имеет именно то, что давление на дно башни изменилось и стало также в два раза больше. Если сделать врезку одинакового диаметра прямо у подножия водобашни, то  в случае, когда водобашни стоят одна на другой сила потока воды будет в два раза быстрее, чем если бы мы делали точно такую же врезку на картинке, где мы соединяли водобашни трубой. Более подробно эту мысль я еще озвучивал в статье про Закон Ома.

Если всю эту мысль спроецировать на наши источники питания, то получается, что при последовательном соединении у нас суммировалась напряжение, а при параллельном должна суммироваться сила тока. Но это не значит, что нагрузка, которая кушала, к примеру, 1 Ампер, после того, как мы ее цепанем к двум параллельным источникам питания, будет кушать 2 Ампера.

При параллельном соединении у нас напряжение остается таким же, а вот емкость батарей увеличивается. Но нагрузка все равно будет кушать тот же самый 1 Ампер, иначе бы все это противоречило закону Ома.

Настало время все это рассмотреть на реальном примере. Итак, замеры мы уже делали. Осталось соединить два источника питания параллельно, в нашем случае это аккумуляторы li-ion:

Как вы видите, напряжение не изменилось.

При параллельном соединении источников питания должно соблюдаться условие, что на них должно быть одинаковое напряжение.

Вот сами подумайте, что может произойти, если одна из башен будет пустая?

Думаю, нетрудно догадаться, что вода из одной башни будет перетекать в другую башню, пока их уровень не выровняется (закон сообщающихся сосудов), если у одной башни сломался насос и она пустая.

То же самое и с источниками питания. Нельзя соединять источники питания разных напряжений параллельно. Это чревато тем, что вы убьете здоровые аккумуляторы, а дохлые так и останутся дохлыми или чуток зарядятся. Если разница между напряжениями аккумулятора большая, то в такой цепи может течь бешеная сила тока, которая вызовет нагрев и даже возгорание аккумуляторов.

Нельзя соединять источники питания разных напряжений параллельно

Последовательно-параллельное соединение источников питания


А кто вам мешает соединять аккумуляторы или батарейки сразу и последовательно и параллельно? Но разве так можно? Можно). На примере с водобашнями это может выглядеть вот так:

Здесь мы видим две башни, каждая из которых состоит их двух башенок, и эти две большие башни соединены с помощью трубы.

Очень часто последовательно-параллельное соединение используется в электротранспорте. Недавно я делал батарею для своего электровелосипеда из li-ion аккумуляторов 18650. Для моего электробайка требовалось напряжение в 36 Вольт. Итак, теперь включаем логику. Один аккумулятор выдает 3,6 Вольт. Чтобы получить 36 Вольт, мне надо соединить 10 аккумуляторов последовательно.

Чтобы было проще для понимания, я их нарисую не по ГОСТу:

Ура! Я получил 36 Вольт для своего электровелосипеда. Но вот проблема в том, что один такой аккумулятор может отдать в нагрузку силу тока 2800 миллиАмпер в течение 1 часа или 2,8 Ампер в течение 1 часа. Такой параметр указывается на аккумуляторах как mAh. Об этом я подробно писал в этой статье «Как измерить ток и напряжение мультиметром«.

То, что я все аккумуляторы соединил последовательно, не означает, что их емкость возросла в 10 раз. В 10 раз возросло только напряжение, так как я их соединил

последовательно. То есть общая сумма получилась 36 Вольт и все те же самые 2800 mAh как и у одного аккумулятора.

Поэтому, чтобы увеличить емкость, я должен в параллель этой ветви соединить точно такую же ветвь из аккумуляторов, иначе мой электровелосипед не проедет и пару тройку километров. Я ведь хочу кататься весь день!

Сказано — сделано. Цепляем еще одну ветвь в 36 Вольт. Вы ведь не забыли правило, что при параллельном соединении у нас напряжение должно быть одинаково? В результате мы получаем что-то типа этого:

Итого, мы получили те же самые пресловутые 36 Вольт, но вот емкость увеличилась в два раза. 2800 mAh +2800 mAh = 5600 mAh. Ну вот, с такой батареей можно проехать уже чуть дальше. Но мне этого тоже показалось мало, поэтому я добавил еще 2 ветви. В результате моя самопальная батарея для электровелосипеда схематически, по идее, должна выглядеть вот так:

Пару слов о BMS (Battery Management System)

Дело в том, что для того, чтобы управлять зарядом, предохранять от короткого замыкания и управлять силой выдаваемого тока к такой батарее надо приделать плату BMS (Battery Managment System). Самые простые выглядят вот так:

 

Чуть получше и дороже:

10S 36V на BMS говорит нам о том, что эта BMS рассчитана для 10 аккумуляторов, включенных последовательно. Если на каждом аккумуляторе будет по 3,6 В, следовательно, 10х3,6=36 Вольт что и написано на самой BMS.

Discharge current  — ток разрядки, то есть максимальный выдаваемый ток

Charge current — ток зарядки, то есть максимальный ток заряда

Внутри такой платы имеется все, чтобы полностью управлять состоянием батареи.

Схемы подключения таких BMS выглядят примерно вот так:

Как вы видите, у нас BMS вроде как должна заряжать только 10 банок в ряд. Но в нашей самопальной батарее их 40. Что же делать? Почему бы вместо одной банки не поставить в параллель 4 банки и не обмануть BMS?

Получается, схема с BMS 10s4p под плату с BMS будет выглядеть вот так:

В сообществе электронщиков и самоделкиных такая батарея называется 10S4P. Расшифровывается очень просто:

Sserial — с англ.  — последовательный.

Pparallel — параллельный.

В нашем случае 10 аккумуляторов последовательно и 4 в параллель — 10S4P. Все до боли просто)

А вот выглядит моя самопальная батарея для электровелосипеда пока что без модуля BMS.

Параллельное и последовательное соединение источников питания Nextys

03.05.2017

1.Параллельное соединение источников питания.

Современные способы применения импульсных источников питания (ИП) могут потребовать использования нескольких ИП в параллельной конфигурации.

Параллельное соединение ИП может быть применено в следующих случаях:

  1. Для увеличения требуемой мощности нагрузки, путём использования одинаковых ИП

  2. Для создания системы резервирования

Параллельное соединение ИП для увеличения требуемой мощности может быть использовано там, где:

     a) Есть вероятность превышения номинальной нагрузки установленного ИП
     б) Требуется увеличить мощность нагрузки там, где нет возможности повысить мощность ИП

PR используется там, где ответственная нагрузка не допускает потери питания.

1.1 Параллельное соединение ИП для увеличения мощности (РР)

Теоретически, в режиме увеличения мощности могут использоваться любые типы ИП, но на практике такой результат не всегда бывает удовлетворительным. Многие поставщики говорят о том, что их ИП допускают параллельное соединение, независимо от вариантов применения. Это не всегда справедливо. Идеально, для параллельного соединения различных ИП, они должны иметь идентичные выходные импедансы и максимально одинаковые выходные напряжения. Это не гарантируется с течением времени из-за нормального разброса выходных параметров и естественного старения. Кроме того, во время переходных режимов (например, запуск, перегрузка, короткое замыкание и т. п.), поведение системы может стать нестабильной.

Несбалансированные токи могут привести к преждевременному старению наиболее напряженных элементов, что отрицательно отразится на надежности всей системы.

Для того чтобы свести к минимуму паразитные токи между ИП, которые соединены параллельно, предлагаются следующие технические решения:

  1. Специализированная шина распределения нагрузки (LSB). Это решение использует коммуникационную шину, соединяющую параллельно-включённые ИП. В основном, это решение используется для мощных и «продвинутых» ИП, таких как, например, NPS2400.

  2. Специфические алгоритмы регулирования (SRA). Это решение, относительно дешевое, не нуждается в какой-либо коммуникационной шине и позволяет достичь хорошего естественного баланса тока между различными ИП. Это решение присутствует в большинстве ИП Nextys, например в NPSM121 /241/481 и NPST501 /721/961.

  3. Использование внешнего активного модуля резервирования (ARM) например, как OR20 или OR50 от NEXTYS. В этом случае ARM играет роль балансировочного устройства выходного импеданса для двух питающих ИП. В этой конфигурации может использоваться любой ИП, но рекомендуется провести тест.


Рис.1. Рекомендуемая схема для параллельного соединения ИП

  1. Необходимо учесть, что реальная мощность системы не будет простой суммой мощностей ИП. Максимальная мощность не будет превышать 80% от суммы мощностей ИП. Неидеальное решение!
  2. Используйте, по-возможности, одинаковые ИП и лучше всего из одной партии
  3. Избегайте использования ИП с ограничениями по току, предпочтительнее использовать ИП в режиме с постоянным током (Constant Current).
  4. Используйте не более 4-х ИП
  5. Разместите блоки таким образом, чтобы обеспечить максимально возможную одинаковую рабочую температуру для каждого ИП
  6. Перед параллельным соединением установите выходные напряжения максимально одинаковые для всех ИП при нагрузке примерно 10% от номинальной
  7. Используйте одинаковые длины и сечения проводов от каждого блока к нагрузке. Выводы должны сходиться на нагрузке, а не на ИП. Это улучшает симметрию. НЕ ВКЛЮЧИТЕ ВЫХОДЫ ИП ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО!
  8. Проконтролируйте распределение тока через 30 мин после включения и снова отрегулируйте выходные напряжения, чтобы уравновесить токи
1.2 Параллельное соединение ИП для резервирования (РR)

Резервирование необходимо для повышения надёжности системы питания. Идея концепции резервирования заключается в том, чтобы обеспечить необходимое питание системы в случае аварии, то есть номинальный ток всей системы должен оставаться доступным в любой ситуации. Это означает, что суммарный ток должен быть обеспечен несколькими ИП.

В дополнение к необходимым ИП, по крайней мере, еще один прибор должен будет использоваться, как резервное устройство, которое должно быть доступно в случае отказа одного из ИП (избыточность n + 1, где n – количество необходимых ИП). Чем больше количество используемых дополнительных ИП, тем выше отказоустойчивость системы (n + m избыточность, m = количество дополнительных ИП).

Для реализации надежной системы резервирования, выходы всех источников питания должны быть подключенных параллельно и развязаны с помощью диодов или МОП-транзисторов (ORing резервирование). Это необходимо, чтобы отказ одного из устройств не привёл к возникновению неисправности или короткого замыкания для других устройств. ORing схемы могут быть размещены в самих ИП или обеспечены внешними модулями резервирования, например такими, как OR20 или OR50 от NEXTYS.

В качестве совершенно уникальной функции, большинство моделей ИП от NEXTYS, имеющих опцию «P», предоставляют версию, включающую внутреннюю схему резервирования ORing, которая позволяет строить PR-систему без использования внешних модулей, резко снижая стоимость и размер систем PR.



Рис.2 PR схема резервирования с ORing диодами (могут быть интегрированы в ИП) Рис.3 PR схема резервирования с внешним ORing модулем

Основные правила реализации PR схем резервирования, изображённых на рис. 2, 3:

 
  1. Определите параметр «m», чтобы достичь требуемой избыточности.
  2. Обратите внимание на номинал тока и напряжения, предполагая, что один ИП может принять на себя всю нагрузку.
  3. Используйте всегда одинаковые ИП, лучше всего ИП из одной партии.
  4. При правильной подстройке выходного напряжения попытайтесь сбалансировать токи на всех устройствах, чтобы поддерживать все ИП в рабочем состоянии («горячий» резерв). Использование всех ИП в рабочем состоянии увеличивает срок службы системы.
  5. Разместите блоки таким образом, чтобы обеспечить максимально возможную рабочую температуру для каждого ИП.
  6. Используйте одинаковую длину и толщину проводов от каждого ИП к нагрузке. Это улучшает симметрию системы.

2. Последовательное соединение ИП.

Для различных приложений может потребоваться использование нескольких ИП с последовательным соединением (SC) их выходов. ИП в последовательной конфигурации могут использоваться в основном для достижения необходимого уровня напряжения или мощности, недоступных для стандартных блоков.

Теоретически любые 2 или более ИП могут быть соединены последовательно, независимо от их выходных напряжений. Однако внимание этому должно быть уделено в любом случае.

Примечания:

  1. Максимальный доступный ток в системе — это номинальный ток одного ИП.
  2. Общая суммарная мощность системы представляет собой произведение между суммой напряжений и самым высоким номинальным током ИП. Для систем SC нет снижения номинальных характеристик.
  3. Блоки с различными входными / выходными напряжениями / мощностью могут быть соединены последовательно.
  4. Текущее ограничение системы по току будет соответствовать тому ИП, у которого самое низкое значение номинального выходного тока.

Рис.4 Рекомендуемое последовательное соединение ИП.

Основные правила реализации SC схем резервирования, изображённых на рис. 4:

  1. Постарайтесь использовать одинаковые ИП, возможно, поставляемые из одной серии.
  2. Обратите внимание на потребляемый ток нагрузки, чтобы не перегружать какой-нибудь ИП.
  3. ИП могут иметь разное время запуска. Чтобы избежать обратного напряжения на их выходах из-за более раннего начала работы некоторых блоков в системе, используйте антипараллельные диоды (рассчитанные на максимальное напряжение системы и с пиковым импульсным током, по крайней мере равным номинальному току), которые должны быть подключены к каждому выходу.
  4. Обратите внимание на правила безопасности в отношении напряжения системы, если оно превышает опасные уровни (> 60 Vdc)
  5. Применяйте нужное сечение провода, который используется в подключении ИП к нагрузке.

  6. Избегайте слишком большого количества ИП (> 4) в SC соединении.

3. Заключение

Несмотря на широкое использование параллельного соединения ИП, рекомендуется избегать конфигурации PP. Вместо этого предпочтительно использовать соединение SC, что дает лучшую стабильность в использовании ИП.

Конфигурация PR полезна во многих критически важных приложениях, и мы настоятельно рекомендуем разработчикам именно это соединение. Рассмотрите этот вариант, используя адекватное соединение оценки потребляемой мощности и избыточности (посредством внутреннего ORing или внешнего резервирования).

Что произойдет, если я подключу два разных источника постоянного напряжения параллельно?

Если вы подключите 5 В и 12 В параллельно, напряжение будет где-то посередине в зависимости от внутреннего сопротивления каждого источника.
Если оба источника имеют одинаковое внутреннее сопротивление, то результирующее напряжение будет 8,5 В. Это относится, например, к батареям или аналогичным простым источникам напряжения.

Однако с двумя переключающими источниками, как отметил W5V0, результирующее напряжение, вероятно, будет выше из двух, так как нижняя шина не может потреблять ток (из-за диода) и будет эффективно смотреть высокое сопротивление на шине 12 В. Таким образом, все, что должно произойти (см. Ниже), — это то, что нижняя шина поднимется до потенциала верхней.

Неплохо соединить две разные питающие шины напрямую из-за проблем, которые могут быть вызваны источниками с низким импедансом, расположенными друг против друга, и схемы нижней шины могут не рассчитаны на подачу напряжения от верхней шины.
Однако в случае переключателей, вероятно, не будет никакого волшебного дыма из-за невозможности поглотить ток, упомянутый выше. Тем не менее, возможно, что диод нижних рельсов не будет так сильно склонен к обратному смещению, и любые конденсаторы не могут быть рассчитаны на более высокое напряжение (определенно возможность, учитывая чрезвычайно конкурентоспособную цену, к которой стремятся эти вещи — каждый цент имеет значение)
Если нужен источник напряжения средней точки, тогда для обеспечения источника с низким импедансом можно использовать какой-то регулятор.

Ссылка, которую вы предоставляете, предназначена для подключения батарей одинакового напряжения, которые можно рассматривать как совершенно разные источники. Направляющие в вашем блоке питания будут иметь общую землю (например, две батареи с их отрицательными клеммами, соединенными вместе). Если вы попытаетесь подключить их последовательно, это приведет к короткому замыканию одной из направляющих на землю, что не очень хорошо.

Не очень ясно, что вы пытаетесь сделать с выходами без схемы или какой-либо дополнительной информации о том, какие напряжения и систему управления (например, защиту, регулировку напряжения / тока и т. Д.) Вы хотите получить в итоге. Для минимальной нагрузки на каждую направляющую вам просто нужно использовать два отдельных резистора для заземления.

Соединение источников питания | Электрикам

К химическим источникам питания относятся источники эдс, в которых энергия протекающих химических реакций преобразуется в электрическую энергию. К химическим источникам относятся гальванические элементы, аккумуляторы и «батарейки» и пр.

Необходимость соединения элементов питания возникает в том случае, когда требуемое напряжение и ток потребителя превышают соответствующие значения источника питания.

Важным условием соединения химических источников питания в единую цепь, является равенство их эдс и внутреннего сопротивления.

Существует три способа подключения химических источников питания:

    • последовательно;
    • параллельно;
    • смешанно.

Соединенные между собой любым способом источники питания образуют так называемую батарею, рассматриваемую в цепи как единое целое.

Последовательное соединение источников питания

При последовательном подключении химических источников питания отрицательный полюс одного источника соединяется с положительным полюсом следующего источника и т.д. Положительный и отрицательный полюсы последнего и первого источника батареи подключаются к нагрузке внешней цепи (рисунок 1).

Рис. 1. Последовательное соединение источников питания

Общая эдс батареи при последовательном соединении химических источников питания равна сумме эдс всех входящих в нее элементов

Если учесть, что эдс всех источников одинаковая, предыдущее выражение может быть записано в виде

где Ei – эдс каждого источника питания в батарее.

При последовательном соединении внутренне сопротивление полученной батареи будет равно сумме сопротивлений каждого источника питания

или

где Ri – внутреннее сопротивление каждого источника питания в батарее.

При последовательном соединении источников питания, емкость батареи будет равна емкости каждого из источников питания.

Последовательное соединение химических источников питания применяется в том случае, когда ток нагрузки не превышает номинальный ток одного элемента, а напряжение – больше эдс одного источника.

Параллельное соединение источников питания

При параллельном соединении положительные полюсы источников питания соединяются в один общий узел, а отрицательные – в другой узел (рисунок 2).

Рис. 2. Параллельное соединение источников питания

При данном способе соединения эдс батареи равна эдс одного любого источника, включенного в ее состав

где Ei – эдс каждого источника питания в батарее.

Внутреннее сопротивлении батареи уменьшается во столько раз, сколько источников входит в ее состав, и вычисляется по формуле

где Ri – внутреннее сопротивление каждого источника питания в батарее.

Параллельное соединение химических источников питания применяется в том случае, когда напряжение потребителя равно напряжению одного источника питания, а сила тока потребителя (нагрузки) значительно превосходит разрядный ток источника.

Смешанное соединение источников питания

При смешанном соединении элементы объединяются в группы последовательно соединенных элементов с равным числом источников питания. Положительные контакты каждой группы источников питания соединяются в один общий узел, а отрицательные – в другой узел (рисунок 3).

Рис. 3. Смешанное соединение источников питания

Смешанное соединение применяется тогда, когда необходимо обеспечить нагрузку напряжением и током, большим чем у входящих в состав батареи источников питания.

Параллельное и последовательное соединение источников напряжения (ЭДС)

Составитель: Н.Н. Муравлева

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЫПРЯМИТЕЛЬНОГО ДИОДА. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ P-N ПЕРЕХОДА. Методические указания к самостоятельной виртуальной практической работе по дисциплине «Электротехника и электроника» для студентов всех

Подробнее

ВОДОСНАБЖЕНИЕ И ВОДООТВЕДЕНИЕ

Федеральное агентство по образованию Томский государственный архитектурно-строительный университет Институт заочного и дистанционного обучения Водоснабжение и водоотведение: исходные данные к выполнению

Подробнее

Составители М.В. Бадина Н.Г. Иванникова

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Томский государственный архитектурно-строительный

Подробнее

Расчет производительности конвейеров

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Томский государственный архитектурно-строительный

Подробнее

Моделирование в Electronics Workbench (Multisim)

Институт электронного обучения НИ ТПУ Моделирование в Electronics Workbench (Multisim) Дисциплина «Программные средства профессиональной деятельности» Лектор: К.т.н., доцент Инженерной Школы Энергетики

Подробнее

РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Томский государственный архитектурно-строительный университет»

Подробнее

ИССЛЕДОВАНИЕ ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Министерство образования и науки Российской федерации Федеральное агентство по образованию Саратовский государственный технический университет ИССЛЕДОВАНИЕ ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА Методические указания к

Подробнее

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ ФОРМУЛЫ

На рисунке показана цепь постоянного тока. Внутренним сопротивлением источника тока можно пренебречь. Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым их можно рассчитать (

Подробнее

Электротехника и электроника

Котов В.Л., Бурков В.М., Фролов А.Н., Донцов М.Г., Шмуклер М.В. Электротехника и электроника Сборник задач по электротехнике E R 5 R с R a Пр1 А R 4 Пр2 R в Пр3 В С u i i L i C X к Х С Иваново 2007 Министерство

Подробнее

КОМПЕНСАЦИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ

Министерство образования и науки Российской Федерации Саратовский государственный технический университет КОМПЕНСАЦИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ Методические указания к лабораторной работе по спецкурсу «Проектирование

Подробнее

ИЗУЧЕНИЕ ОДНОФАЗНОГО ВЫПРЯМИТЕЛЯ

Министерство образования и науки Российской Федерации Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина ИЗУЧЕНИЕ ОДНОФАЗНОГО ВЫПРЯМИТЕЛЯ Методические указания по выполнению

Подробнее

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ по курсу физики

Ю. В. Тихомиров ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ по курсу физики С ЭЛЕМЕНТАМИ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ. ОПТИКА для студентов всех специальностей всех форм обучения МОСКВА — 2012 ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Подробнее

Составитель Ю.М. Чарыков

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Томский государственный архитектурно-строительный

Подробнее

Соединения конденсаторов

И. В. Яковлев Материалы по физике MathUs.ru Содержание Соединения конденсаторов 1 Всероссийская олимпиада школьников по физике………………. 3 2 Московская физическая олимпиада………………………

Подробнее

ТЕХНИЧЕСКАЯ ЭКСПЕРТИЗА ЗДАНИЯ

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Томский государственный архитектурно-строительный

Подробнее

АМПЛИТУДНЫЕ ДИОДНЫЕ ОГРАНИЧИТЕЛИ

Федеральное агентство железнодорожного транспорта Уральский государственный университет путей сообщения Кафедра «Электроника» 1 М. А. Оськина АМПЛИТУДНЫЕ ДИОДНЫЕ ОГРАНИЧИТЕЛИ Екатеринбург 2009 Федеральное

Подробнее

Руководство по выполнению базовых экспериментов эцпот. 001 Рбэ (901)

Инженерно-производственный центр «Учебная техника»
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Руководство по выполнению базовых экспериментов

ЭЦПОТ.001 РБЭ (901)

2006
Беглецов Н.Н., Галишников Ю.П., Сенигов П.Н. Электрические цепи постоянного тока. Руководство по выполнению базовых экспериментов. ЭЦПОТ.001 РБЭ (901)  Челябинск: ООО «Учебная техника», 2006.  77 с.
Описаны отдельные компоненты комплектов типового лабораторного оборудования «Теория электрических цепей и основы электроники», «Теоретические основы электротехники» и «Электротехника и основы электроники», необходимые при проведении описанных в руководстве базовых экспериментов. Приведены электрические схемы соединений и порядок выполнения каждого эксперимента.

Руководство предназначено для использования при подготовке к проведению лабораторных работ в высших и средних профессиональных образовательных учреждениях.

ã ООО «Учебная техника», 2006

Содержание

Введение 5

1. Описание комплекта типового лабораторного оборудования «Теоретические основы электротехники» 8

1.1. Общие сведения 8

1.2. Экспериментальная часть 28

1.2. Электрическая цепь 30

2.1. Общие сведения 30

2.2. Экспериментальная часть 31

3. Закон Ома 32

3.1. Общие сведения 32

3.2. Экспериментальная часть 32

4. Цепи с резисторами 35

4.1. Введение 35

4.2. Линейные резисторы 36

4.3. Терморезисторы с отрицательным температурным коэффициентом (термисторы) 38

4.4. Терморезисторы с положительным температурным коэффициентом 40

4.5. Резисторы с зависимостью от напряжения (варисторы) 42

4.6. Резисторы с зависимостью от освещенности (фоторезисторы) 44

4.7. Последовательное соединение резисторов 45

4.8. Параллельное соединение резисторов 47

4.9. Цепь со смешанным последовательно-параллельным соединением резисторов 49

4.10. Делитель напряжения при работе вхолостую 51

4.11. Делитель напряжения под нагрузкой 53

5. Эквивалентный источник напряжения (ЭДС) 55

5.1. Общие сведения 55

5.2. Экспериментальная часть 56

6. Последовательное соединение источников напряжения (ЭДС) 58

6.1. Общие сведения 58

6.2. Экспериментальная часть 59

7. Параллельное соединение источников напряжения (ЭДС) 60

7.1. Общие сведения 60

7.2. Экспериментальная часть 61

8. Электрическая мощность и работа 63

8.1. Общие сведения 63

8.2. Экспериментальная часть 63

9. Коэффициент полезного действия электрической цепи 66

9.1. Общие сведения 66

9.2. Экспериментальная часть 66

10. Согласование источника и нагрузки по напряжению, току и мощности 68

10.1. Общие сведения 68

10.2. Экспериментальная часть 68

11. Процессы заряда и разряда конденсатора 70

11.1 Общие сведения 70

11.2. Экспериментальная часть 71

12. Процессы включения под напряжение и короткого замыкания катушки индуктивности 73

12.1 Общие сведения 73

12.2. Экспериментальная часть 74

Литература 76

Введение

Комплект типового лабораторного оборудования «Теория электрических цепей и основы электроники» предназначен для проведения лабораторного практикума по одноимённым разделам курсов «Теоретические основы электротехники», «Теория электрических цепей», «Электротехника и основы электроники», «Общая электротехника» и т.п. в профессиональных высших и средних учебных учреждениях.

Основными компонентами компьютеризованного варианта комплекта «Теория электрических цепей и основы электроники» являются:


  • блок генераторов напряжений;

  • наборная панель;

  • набор миниблоков;

  • набор трансформаторов;

  • блок мультиметров;

  • коннектор;

  • соединительные провода и перемычки, питающие кабели.

….В «ручной» (т.е. некомпьютеризованный) вариант вместо коннектора входит

В зависимости от варианта исполнения в комплект может входить также либо лабораторный стол с выдвижными ящиками и рамой для установки оборудования (стендовый вариант), либо просто настольная рама, которая может быть установлена на любой стол (настольный вариант).

Эти же компоненты наряду с другими входят в комплект «Электротехника и основы электроники»

Комплект типового лабораторного оборудования «Теоретические основы электротехники», кроме перечисленных выше компонентов, содержит:


  • дополнительный набор миниблоков для исследования электромагнитных полей;

  • набор планшетов для моделирования электрических и магнитных полей;

  • набор устройств для исследования поверхностного эффекта и эффекта близости.

В первой главе данного руководства описано устройство составных частей комплекта «Теоретические основы электротехники», даны рекомендации по их использованию и приведены некоторые технические характеристики. В последующих главах описаны базовые эксперименты по разделу «Электрические цепи постоянного тока».

Описание каждого эксперимента содержит

 Общие сведения,

 Экспериментальную часть.

Раздел «Общие сведения» содержит краткое введение в теорию соответствующего эксперимента. Для более глубокого изучения теоретического материала учащемуся следует обратиться к учебникам и компьютерным программам тестирования для проверки усвоения теории и оценки готовности к лабораторнопрактическим занятиям.

В разделе «Экспериментальная часть» сформулированы конкретные задачи эксперимента, представлены схемы электрических цепей, таблицы и графики для регистрации и представления экспериментальных данных. В ряде случаев поставлены вопросы для более полного осмысления результатов эксперимента.

Настоящее руководство предназначено для быстрого освоения комплекта преподавателями кафедр и разработки ими необходимых материалов для проведения лабораторного практикума в соответствии с рабочими планами и традициями кафедр. На первом этапе внедрения рассматриваемых комплектов типового лабораторного оборудования в учебный процесс данное руководство или его отдельные фрагменты могут непосредственно использоваться студентами при выполнении лабораторных работ.

Условные обозначения основных элементов электрических цепей приведены в табл. В.1. В табл. В.2 представлены базовые электрические величины и их единицы измерения.
Таблица В.1

Таблица В.2


Величина

Обозначение

Единица измерения

Другие используемые величины

Заряд

Q

1 К = 1 Кулон

мК

Ток

I

1 А = 1 Ампер

мА, мкА

Напряжение/ЭДС

U/E

1 В = 1 Вольт

мВ, кВ

Сопротивление

R

1 Ом

кОм, МОм

Проводимость

G

1 См = 1 Сименс

Индуктивность

L

1 Гн = 1 Генри

мГн, мкГн

Ёмкость

С

1 Ф = 1 Фарада

мкФ, нФ, пФ

Электроника НТБ — научно-технический журнал — Электроника НТБ

Компания “Эрикссон Микроэлектроника АБ” предлагает большой выбор интегральных источников питания на наиболее часто используемые выходные напряжения и уровни мощности. Как правило, разработчику для обеспечения требуемых мощностей и напряжений достаточно использовать один или несколько интегральных источников питания, функционирующих самостоятельно. Однако иногда для работы некоторых систем полезно соединять интегральные источники питания параллельно или последовательно друг с другом. Почему такие соединения необходимы, каковы возможности параллельного соединения различных серий интегральных источников питания и как лучше осуществить такие соединения?

Цели параллельного соединения
Источники питания соединяют параллельно, как правило, с целью либо увеличения мощности на выходе, либо обеспечения резервирования, при котором выход из строя одного источника не нарушает работу всей системы. Другие цели параллельного включения:
• уменьшить высоту конструкции при ограничениях на размер платы за счет замены одного мощного источника двумя и более источниками малой мощности;
• распределить тепло по большей площади платы;
• сократить число различных типов используемых в системе источников питания благодаря обеспечению более высокой мощности при параллельном включении источников с низкой мощностью.
Как осуществить параллельное соединение интегральных источников питания компании «Эрикссон Микроэлектроника АБ»?
Факторы, влияющие на возможность параллельного соединения преобразователей
Для параллельного включения пригодны не все DC/DC-преобразователи. Значения напряжения на выходе каждого преобразователя, даже из одной партии, будут несколько отличаться. При параллельном включении у преобразователя с наибольшим напряжением на выходе ток на выходе будет наибольшим, что может перевести его в режим ограничения по току. Если ограничитель тока преобразователя отключает модуль при перегрузке или переводит его в режим работы с пониженной мощностью, такой модуль может привести к отключению устройства. Следовательно, для параллельного соединения можно применять только модули, ограничитель тока которых при перегрузке обеспечивает постоянство тока. В преобразователях, допускающих параллельное соединение для того, чтобы не допустить перегрузки, как правило, используется один из следующих двух методов разделения токов:
• компенсация спада. Напряжение на выходе каждого преобразователя с «плавной» зависимостью выходного напряжения от тока автоматически снижается при увеличении тока, так что каждый преобразователь разделяет суммарный ток на выходе;
• активное разделение тока. Это более сложная схема, обычно используемая при соединении мощных преобразователей. Сигнальная линия соединяет параллельно включенные преобразователи и управляет внутренними операциями переключения в зависимости от значения тока на выходе каждого из преобразователей.
Существует и другой способ, предусматривающий применение внешних приборов для разделения тока. Это так называемые интегральные схемы «разделения нагрузкой», которые подключаются в качестве внешних устройств, регулирующих напряжения на выходе для получения требуемого тока каждого из преобразователей. В качестве примера можно привести ИС типа UC3902 фирмы Unitrode. Такой вариант параллельного соединения преобразователей выходит за рамки данной статьи, тем не менее, отметим, что информацию по применению таких микросхем можно найти в документации производителя.

Возможности параллельного соединения преобразователей компании “Эрикссон Микроэлектроника АБ”
Для параллельного соединения не рекомендуется использовать преобразователи серий PKA, PKC, PKE, PKS и PKV .
Преобразователи серий PKF и PKH легко включаются параллельно. Поскольку в них реализован метод компенсации спада, внешних устройств или соединений не требуется.
В преобразователях серии PKG реализованы схемы управления температурными коэффициентами, позволяющие достигать распределения тока без внешних компонентов или соединений (кроме случаев применения распределенного сопротивления).
При параллельном соединении преобразователей серии PKJ необходимо использовать внешнюю микросхему для разделения тока. В преобразователях серии PKN для распределения тока реализованы схемы управления температурными коэффициентами. Так как для повышения коэффициента полезного действия в преобразователях этих двух серий выпрямление осуществляется на активных элементах, на выходе каждого необходимо устанавливать выпрямительный диод.
Возможности параллельного соединения преобразователей различных серий приведены в таблице. Далее рассматриваются особенности параллельного соединения каждой из серий.

Параллельное соединение различных серий преобразователей
Применение преобразователей для увеличения мощности на выходе схемы
Для параллельного включения преобразователей серий PKF и PKH не требуется дополнительных элементов и соединений, необходимо лишь выполнять соотношение:
PS < 0,9 ґ n ґ P0max ,
где PS – мощность на выходе системы, – n количество преобразователей, P0max – максимальное значение мощности каждого из модулей. Для преобразователей серии PKG, у которых зависимость выходного напряжения от выходного тока не настолько “плавная”, как у преобразователей серии PKF, необходимо дополнительно использовать распределенное сопротивление, которое на практике представляет собой сопротивление проводника на плате. Например, проводник шириной 2,5 мм и длиной 50 мм обеспечивает сопротивление 10 мОм. После распределенного сопротивления как можно ближе к нагрузке необходимо размещать развязывающую емкость. Чтобы выходной ток был максимален, максимальная выходная мощность должна быть не выше 80% суммарной мощности всех преобразователей:
PS < 0,8 ґ n ґ P0max .
Если нужно обеспечить большую мощность на выходе, для распределения тока рекомендуется использовать специальную микросхему. При параллельном соединении преобразователей серии PKJ рекомендуется применять микросхему UC3902 фирмы Unitrode. При этом на выходе преобразователя следует устанавливать выпрямительный диод, так как в модулях серии PKJ выпрямление осуществляется на активных элементах. Без выпрямительного диода внутренний КМОП-транзистор преобразователя выйдет из строя. Диод следует выбирать так, чтобы он обеспечивал максимальный ток на выходе схемы и малое падение напряжения для минимизации потерь.
При параллельном соединении преобразователей серии PKN также необходимо устанавливать выпрямительный диод. Максимальная мощность, как и для устройств серии PKG, ограничена 80% суммы мощностей всех включенных параллельно преобразователей. Необходимо также между выходами модулей и общей нагрузкой обеспечить величину распределенного сопротивления 5 мОм. При параллельном соединении выводы модулей для распределения тока соединяются между собой и распределение тока на выходе модулей осуществляется автоматически.

Параллельное соединение в системах с резервированием
При параллельном соединении преобразователей в системах с резервированием необходимо учитывать ряд особенностей. В таких системах один из модулей может выйти из строя, и тогда оставшиеся должны обеспечивать требуемую мощность на нагрузке. В то же время вышедший из строя преобразователь не должен оказывать влияния на шины на входе и выходе схемы. Для защиты шины на выходе обычно используется выпрямительный диод, включенный последовательно с выходом преобразователя. Для минимизации потерь прямое сопротивление диода должно быть мало, а чтобы при выходе из строя DC/DC-преобразователя исключить протекание тока через вышедший из строя модуль, обратный ток диода также должен быть малым. Иногда при выходе из строя DC/DC-преобразователь переходит в режим короткого замыкания входа и выхода, что приводит к появлению во входной цепи выходного тока системы. А это в свою очередь может привести к пробою оставшихся модулей. Для исключения подобной ситуации на входе каждого из преобразователей необходимо ставить быстродействующий предохранитель. Следует также обеспечивать как можно более симметричное распределенное сопротивление.
Таким образом, DC/DC-преобразователи серий PKF, PKG, PKH, PKN компании “Эрикссон Микроэлектроника АБ” позволяют достичь прекрасных характеристик в схемах с параллельным соединением.
Для получения более подробной информации о возможности параллельного соединения преобразователей обращайтесь к инженерам компании “ПетроИнТрейд” г. Санкт-Петербург и в учебную лабораторию электронных компонентов компании “Эрикссон Микроэлектроника АБ”, созданную на базе Военного университета связи. Контактные телефоны: (812) 3246351, (812) 3246371, (812) 3246377, (812) 5569806, (812) 5569306, электронная почта: [email protected]

Д. Кирик, З. Кондрашов,
“ПетроИнТрейд”

Параллельно разных источников напряжения

Параллельно разных источников напряжения — Электротехнический стек
Сеть обмена стеков

Сеть Stack Exchange состоит из 178 сообществ вопросов и ответов, включая Stack Overflow, крупнейшее и пользующееся наибольшим доверием онлайн-сообщество, где разработчики могут учиться, делиться своими знаниями и строить свою карьеру.

Посетить Stack Exchange
  1. 0
  2. +0
  3. Авторизоваться Подписаться

Electrical Engineering Stack Exchange — это сайт вопросов и ответов для профессионалов в области электроники и электротехники, студентов и энтузиастов.Регистрация займет всего минуту.

Зарегистрируйтесь, чтобы присоединиться к этому сообществу

Кто угодно может задать вопрос

Кто угодно может ответить

Лучшие ответы голосуются и поднимаются наверх

Спросил

Просмотрено 20к раз

\ $ \ begingroup \ $

Я понимаю, что параллельное соединение двух разных источников напряжения является противоречием (в идеальной схеме).Но если бы я подключил это на практике и измерил напряжение в точках A и B, какое значение напряжения он показал бы? А сколько тока потребляла бы батарея 5В? (Неидеальные условия)

Создан 11 апр.

нооравнорав

45911 золотой знак44 серебряных знака1111 бронзовых знаков

\ $ \ endgroup \ $ 7 \ $ \ begingroup \ $

Это полностью зависит от внутренних резисторов источников напряжения.

смоделировать эту схему — Схема создана с помощью CircuitLab

Затем вы можете использовать принцип суперпозиции и рассчитать уровень напряжения на вершине цепи.

Итак, если оба внутренних резистора имеют одинаковое значение, напряжение V_out будет 7,5 В. С резисторами других номиналов напряжение может варьироваться от 5 до 10 В.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.