Схемы электроснабжения помещения: Однолинейная схема электроснабжения дома и квартиры

Разное / 26.04.1973 / alexxlab / 0

Однолинейная схема электроснабжения своими руками

Очень часто с целью упрощения восприятия чертежей по электроснабжению используются те или иные методики, одной из которых является однолинейная система электроснабжения жилого помещения, производственного или другого строения. Такая система позволяет понять и разработать те или иные проекты повышенной сложности. Сегодня мы расскажем, как создать однолинейную схему электроснабжения своими руками, и что она представляет собой.

Однолинейная схема электроснабжения

Ключевая особенность однолинейной схемы электроснабжения состоит в том, что такая принципиальная схема состоит только из линий обозначения трех- или двухфазных цепей. Подобное решение позволит более разумно использовать техническую документацию и совместить в рамках одного проекта сразу несколько чертежей, которые не связаны друг с другом.

По типу однолинейные схемы электроснабжения подразделяются на такие:

• исполнительные;
• расчетные.

Расчетная схема

Расчетная однолинейная схема электроснабжения чаще всего применяется после окончательного просчета нагрузок, которые требуются для электропитания одного помещения. Часто такую схему проектируют уже после того, как были совершены просчеты по проводам и кабелям.

Расчетная однолинейная схема включает в себе следующее:

• структурная электрическая;
• функциональная электросхема;
• монтажная электросхема;
• кабельные планы;
• чертежи;
• проект пожарной безопасности.

Исполнительная схема

А вот исполнительная схема электроснабжения применяется с целью перерасчета существующей системы подачи электроснабжения, чаще всего, это делают для того, чтобы серьезно обновить уже готовый проект.

Исполнительная схема электроснабжения – это документ, который включает в себя такие данные:

• текущее состояние сетей;
• приборов, которые входят в сети;
• рекомендации по устранению тех или иных недостатков, выявленных в ходе проведения тех или иных технических мероприятий.

Классификация однолинейных схем

Во время проектирования систем электроснабжения своими руками применяются разные схемы, которые отображают плановые работы, существующую уже систему или же разделение систем те или иным образом. Помимо расчетных и исполнительных, однолинейные схемы бывают такие:

• структурные – содержат общие данные про электроустановку, которая выражается в указании связей силовых элементов, в частности, трансформаторов, линий электропередач, точек врезки и многого другого;
• функциональные – их делают преимущественно с целью абстрактной передачи действий механизмов, к которым присоединяется электроснабжение, также указывается их взаимодействие друг с другом и то, как они влияют на общее положение дел с точки зрения безопасности. Такие схемы в основном применяются для проектирования промышленных объектов с большим количеством машин, механизмов и оборудования, которые тоже нужно наносить на схему;
• принципиальные – чаще всего выполняются согласно ГОСТ и других стандартов той или иной страны, например, IEC, ANSI, DIN и т.д.;
• монтажные – должны четко быть согласованными с теми или иными архитектурными решениями и строительными конструкциями, в частности, несущими. Каких-то специальных требований к их оформлению нет, то размеры оборудования и сечение проводов нужно указывать четко, также нужно указывать точно диаметры кабелей и четкие размеры элементов крепежа и прочих аксессуаров.

Помимо перечисленных схем с кабельными планами есть также и электрические специальные схемы, которые используются при проектировании об отображении компонентов по отдельности.

Например, в микроэлектронике для того чтобы отобразить микрокристалл интегральной микросхемы, нужна специальная топологическая схема. Такие схемы называют мнемосхемами, они имеют вид плакатов, где действующими элементами выступают приборы и сигнализирующая аппаратура и всевозможные имитационные агрегаты. На сегодняшний день их чаще всего визуализируют на мониторе компьютера, где есть функция принятия решения пользователем вручную.

Итак, можно сделать вывод, что однолинейные графические системы должны быть созданы согласно действующим в стране строительным правилам и нормам и включать в себя такую информацию:

• полные и правдивые сведения об оборудовании;
• расчеты аварийного выключения электроснабжения объекта как целиком, так и частично;
• сведения о системе автономного питания, что важно на этапе проектирования частных домов, располагающихся вдалеке от центральных электромагистралей.

Однолинейная схема электроснабжения своими руками

Такая однолинейная схема электроснабжения того или иного объекта должна соответствовать нормам ГОСТ. Графическое изображение должно включать в себя:

• три фазы, которые питают сеть помещения;
• линии групповых сетей, которые отходят от питающих.

Если составляете схему своими руками впервые, помните, что самое в ней главное – это дать с ее помощью общее понятие о конструкции системы электропитания рассматриваемого помещения.

В итоге вы должны начертить довольно простое изображение, которое обязано четко показывать ключевые параметры сети электроснабжения.

Делается все очень просто:

• начертите линию, которая будет определять многофазное питание;
• рядом с ней поставьте цифру с перечеркнутым штрихом.

В данной схеме цифра соответствует количеству фаз, а перечеркнутый штрих – это их определение.

Кроме того, что чертеж включает в себя изображения отдельных проводов, необходимо изобразить на нем дополнительные детали электросхемы объекта. Чтобы знать, как нужно обозначать УЗО в квартире, выключатели, контакторы и прочие элементы, изучите соответствующий ГОСТ, который без труда можно отыскать на тематических ресурсах в Интернете. В них вы легко сориентируетесь на тему того, как своими руками обозначить в чертеже тот или иной элемент системы.

Чтобы защитить групповые линии от перегрузок и общих цепей объекта от электрозамыкания, нужно применять автоматические выключатели. Проект, помимо ключевых составляющих, таких как кабели ввода или заземления либо УЗО, должна включать в себя информацию о наличии розеток или выключателей света в помещениях.

Ниже приведем пример создания однолинейной типовой схемы электроснабжения для жилой квартиры, частного дома, производственного или социального объекта. Так, она включает в себя:

• точку подключения объекта к электросети;
• вводно-распределительные устройства;
• точку прибора, применяемого для подключения и его марку;
• иногда нужны параметры щита;
• кабель питания должен не только быть изображенным схематически, то и должно быть указано его сечение и марка;
• информация о номинальных и максимальных токах приборов, которые применяются в рамках того или иного помещения.

Также не забывайте о необходимости применения примерных расчетных нагрузок, которые могут быть предельными для той или иной сети электропитания в вашем населенном пункте. Их правила выполнения могут отличаться в зависимости от требования к помещению.

Попытайтесь уделять внимание каждому элементу, даже минимальному, поскольку ключевые требования к проекту выдвигаются компанией, которая снабжает вас электричеством. Подобная однолинейная схема электроснабжения того или иного жилого и нежилого объекта является ключевым документом, который отвечает за эксплуатационную ответственность разных сторон.

Если вы хотите своими руками и совершенно бесплатно создать однолинейный проект того или иного объекта, вам потребуется ЕСКД, то есть Единая система конструкторской документации.

В домашних условиях своими руками ее можно начертить вручную или специальной чертежной программы на компьютере. В частности, программа AutoCAD вам поможет создать проект офиса, торгового центра, частного дома или другого строительного объекта.

Если вам нужно создать такую схему, но своими руками вы не осилите эту работу, то необходимо обратиться в конструкторское бюро своего населенного пункта, специалисты которого помогут вам справиться с этой задачей.

образец, как нарисовать, виды и этапы проектирования электроснабжения

Электроснабжение является важной составляющей современных зданий и сооружений. Провода и прочее электрооборудование при этом должны располагаться в нужных местах и соответствовать определённым требованиям. Разобраться в этом помогают различные схемы и проекты. Одной из важнейших и незаменимых среди них можно назвать однолинейную схему электрического снабжения.

Особенности электроснабжения

Значение линейной схемы трудно переоценить. К тому же это наиболее предпочтительный вариант во многих случаях. Он отображает такие элементы особой важности, как:

• количество действующих нагрузок;
• уровни мощности;
• маркировка и обозначение электрощитов;
• номиналы автоматических выключателей.

И это далеко не весь перечень узлов, входящих в различные части, составляющей любой электросети. Ведь каждая линейная схема электроснабжения содержит расчёты от ввода силовой линии до самого малого потребителя.

Сами по себе подобные схемы можно рассматривать как более простой аналог принципиальной, где все обозначения выполняются в виде линий. И это не зависит от количества фаз и проводов. Такой вариант крайне удобен в использовании даже для непрофессионала, одновременно являясь функциональным и эффективным.

Для более удобного использования в плане применения однолинейная схема электроснабжения может быть двух видов:

1. исполнительная;
2. расчётная.

По своей сути особо принципиальных различий между ними нет, за исключением назначения каждого из видов. Примерный образец однолинейной схемы можно увидеть на рисунке:

Исполнительный вид

Исполнительные «однолинейки» разрабатываются в случаях, когда вся сеть, включая и электроустановки, уже собрана и функционирует. Её назначение скорее необходимо для выявления недочётов и нарушений и применяется при модернизации и перерасчёте электросети. Она же позволяет определить нахождение запитывающей магистрали.

При составлении подобного документа в обязательном порядке должна отображаться такая информация:

• все приборы и потребители, входящие в сеть;
• состояние сети;
• недостатки, выявленные в процессе исследования и разработки однолинейной схемы.

Расчётная однолинейка

С расчётным вариантом дело обстоит иным образом. Хотя все отображаемые элементы выглядят аналогично, но само предназначение такой схемы имеет кардинально иную функцию. Здесь проектирование начинается тогда, когда здание уже готово к электромонтажу и имеются данные по нагрузкам.

Таким образом, расчётная схема отображает номиналы защитных узлов, количество жил, метраж и сечение кабелей, расположение щитов и вводно-распределительных устройств, а также все мощности и размеры силового оборудования.

Классификация схем

Помимо двух видов, «однолинейки» можно разделить на квалификации. Ведь они, помимо основной функциональности, отображают различное разделение плановых или существующих систем.

В связи с этим их принято разделять на такие виды:

• Структурные, которые отображают общую картину электросети и установок.
• Монтажные — согласовываются с архитектурными нюансами с указанием всех точных данных по кабелям, размерам оборудования, элементам крепежа и другим.
• Принципиальная схема электроснабжения выполняется по государственным стандартам отдельно взятой страны.
• Функциональные – применяются в случаях, когда имеется большое количество различных потребителей (машин, станков, оборудования), и отображают общую картину сети и взаимодействие между механизмами, электроснабжением и друг с другом. Помогают они оценить и общую безопасность.
• Специальные – отображают проектируемые части по отдельности.

Самостоятельная разработка

Самостоятельно нарисовать однолинейную схему электроснабжения не должно составить труда, даже если это делается впервые. Главное, соблюсти некоторые основные требования, чтобы получившийся рисунок был понятен и нёс в себе максимум полезной информации.

Все обозначения и общий вид должны соответствовать ГОСТу 2.702-75. Первыми на рисунок наносятся три фазы, которые предполагают питание всей линии. Следующим шагом определяются линии групповых частей, которые будут отходить от основных питающих. Особенной детализации здесь не требуется, так как «однолинейка» должна отображать лишь общее положение вещей.

Согласно всё тому же ГОСТу, необходимо обозначить должным образом все составляющие однолинейной схемы электроснабжения цеха, квартиры, офиса или другого помещения. Это автоматы, УЗО, контакторы, выключатели и прочие части электросети.

Особое внимание рекомендуется обратить на количество розеток, выключателей и других точек. В качестве примера выбрана типовая схема офиса, дома, квартиры или другого подобного объекта. Любая из схем в обязательном порядке должна в себя включать такую информацию:

• точка подключения к вводной сети;
• вводно-распределительное оборудование;
• прибор и его марка;
• параметры и данные щита;
• используемые кабеля необходимо отображать со всей информацией, включая длину, марку и сечение;
• номинальные и максимальные токи приборов, расположенных в цепи;
• примерные расчётные нагрузки (могут отличаться в зависимости от требований к объекту).

Так как все основные требования выдвигает компания, управляющая электроснабжением, то предпочтительно сразу уделить внимание всем, даже очень мелким и незначительным элементам. Ведь созданная однолинейная схема является крайне важным документом, ответственность за который несёт далеко не одна сторона.

Если принято решение не платить людям, занимающимся разработкой подобных схем, а выполнять всё самостоятельно, то придётся обзавестись Единой системой конструкторской документации (ЕСКД). Как реализовывать проект – особых требований нет. Можно чертить по старинке, используя линейку и карандаш. А можно и более современным способом, задействовав компьютер и хорошо зарекомендовавшую себя программу AutoCAD.

Если выполнить проект самому не получается, то всегда есть возможность обратиться к специалистам из конструкторского бюро. Они выполнят подобную работу быстро и профессионально.

Этапы проектирования

Если всё же принято решение делать проект своими руками, то придётся узнать последовательность и этапы такой работы. От этого может зависеть, одобрят его или нет. Поэтому нужно:

1. Получить технические условия, что даст возможность выяснить, где находится точка, куда необходимо будет запитаться. Здесь поможет муниципальная электросетевая организация.
2. В муниципальном отделе архитектуры получить генплан, чтобы иметь представление о пути, где проходит питающий кабель до частной запитываемой территории. Это же поможет выяснить, где находится подстанция, а также другие коммуникации, которые без такого плана можно повредить.
3. Рассчитать мощность потребителя, которая потребуется. И уже на основании этого делать однолинейную схему. Подобный проект в себе должен содержать не только саму схему, но и материалы, которые помогут её понять, т. е. условные обозначения, разъяснения, подключения потребителей и аппаратов защиты.
4. Согласовать разработанный проект, что будет подтверждением разрешения на подключение к магистрали электросети. Это заключительный этап, после чего можно начинать монтажные работы.

Здесь стоит обратить внимание, что начинать любые монтажные работы запрещено до получения соответствующего разрешения от определённых инстанций. Когда такое разрешение получено, то вся ответственность перекладывается на монтажную организацию.

Нередко при разработке проекта из вида выскальзывают дополнительное освещение или системы безопасности, т. е. камеры, сигнализации, видеонаблюдение и пр. Но и их необходимо включать в общий проект. Если проект будет полностью соответствовать заявленным требованиям, то проблем с согласованием и получением разрешения на подключение и выполнение монтажных работ не возникнет.

Принципиальная Схема Электроснабжения — tokzamer.ru

Поэтому в городских электросетях применяют устройства телемеханики, подающие сигнал на соответствующий диспетчерский пункт об изменении положения в РП указателей сигнализации замыканий на землю, положения выключателей, и позволяющие производить измерения нагрузки и напряжения контролируемых объектов, а также телеуправление выключателями.

При нормальной работе пропускная способность линий составляет не менее половины расчетных нагрузок предприятия.

Программа автоматически определит тип комплектного устройства, рассчитает его стоимость, выполнит размещение оборудования.
Однолинейная схема электроснабжения предприятия. Часть 2.

Существуют компьютерные приложения, позволяющие самостоятельно разработать соответствующую ГОСТам схему.

Схемы питания должны выполняться отдельно для питающей и распределительной сетей.

В замкнутых кабельных сетях все кабельные линии напряжением до В включены параллельно замкнуты , а в трансформаторных подстанциях на силовых трансформаторах со стороны низшего напряжения установлены автоматы обратной мощности, отключающие трансформаторы от сети при повреждении распределительных кабелей напряжением выше В, или специальные предохранители, обеспечивающие селективное отключение поврежденного участка. Для электроприемников первой категории выполняют автоматику АВР на вводно-распределительных устройствах или в распределительных сетях, отходящих от вводно-распределительных устройств, и в этом случае электроснабжение осуществляется несколькими не менее двух линиями напряжением до 1 кВ от различных трансформаторов.

Такое подключение отлично демонстрирует однолинейная схема трансформатора КТП: Фото — однолинейная схема трансформатора ктп Примеры того, что должна включать однолинейная типовая схема электроснабжения поликлиники, квартиры, загородного или дачного дома, завода или прочих помещений: Точку, где объект подключается к электрической сети; Все ВРУ вводно-распределительные устройства ; Точку и марку прибора, который используется для подключения помещения в большинстве случаев, нужны также параметры щита ; Нужно не только начертить кабель питания, но и отметить на схеме его сечение и марку, иногда мастера помечают номинал; Проект должен содержать данные про номинальные и максимальные токи оборудования, которое используется на объекте.

Цифра в такой схеме отвечает за определение количества фаз, а перечеркнутая косыми отрезками линия — это определение фазы. Пример оформления однолинейной схемы электроснабжения промышленного предприятия Виды однолинейных электрических схем В зависимости от того, на каком этапе выполнения работ по созданию электрической сети объекта составляется однолинейная схема, зависит её вид и прямое предназначение.

Как читать Элекрические схемы

Принципиальные схемы электроснабжения

В особенности она необходима для подключения к локальной сети дома с АВР: Фото — дом с авр Чтобы бесплатно разработать однолинейную схему электроснабжения детского учреждения, частных построек гаражей, домов, квартир, киосков , многоэтажного жилого здания, завода СНТ , вахтовых вагонов, Вам понадобится ЕСКД. Порядок получения технических условий на подключение к электрическим сетям регламентирован рядом документов. При самостоятельном выполнении данной задачи необходимо помнить, что чертеж должен четко репрезентировать основные параметры электросети.

Программа XL Pro распространяется бесплатно и доступна для загрузки зарегистрированными пользователями Extranet. Назначение однолинейной схемы..

До точки подключения эксплуатационную ответственность несет поставщик электроэнергии владелец сетей , после нее — потребитель электроэнергии. Однолинейная схема должна быть информативной Как мы видим, однолинейная схема является одним из основополагающих документов в проекте электроснабжения.

К распределительной сети относятся также цепи всех назначений, связывающие первичные приборы и датчики с вторичными приборами и регулирующими устройствами. Граница балансовой принадлежности..

В замкнутых кабельных сетях все кабельные линии напряжением до В включены параллельно замкнуты , а в трансформаторных подстанциях на силовых трансформаторах со стороны низшего напряжения установлены автоматы обратной мощности, отключающие трансформаторы от сети при повреждении распределительных кабелей напряжением выше В, или специальные предохранители, обеспечивающие селективное отключение поврежденного участка. Высокая степень интерактивности интерфейса позволяет получать ответы на вопросы, часто возникающие в процессе создания схемы.

При нормальной работе пропускная способность линий составляет не менее половины расчетных нагрузок предприятия.

Высокая степень интерактивности интерфейса позволяет получать ответы на вопросы, часто возникающие в процессе создания схемы.
Как читать электрические схемы

Читайте дополнительно: Ту на укладку лэп под землю

Что такое однолинейная схема электроснабжения?

Почему схема однолинейная? Такие мероприятия необходимы для того, чтобы в дальнейшем не возникло ситуаций, которые приведут к материальным потерям предприятия.

Изображение должно содержать три фазы, питающие помещение, отходящие от них электролинии групповых сетей, данные о выключателях и устройствах защитного отключения, кабелях питания. Основное предназначение подобной исполнительной документации — информативность и предоставление визуального восприятия о конфигурации электрической сети объекта, необходимого для принятия решений при эксплуатации энергетического хозяйства.

Основные характеристики аппаратов схемы питания записываются в перечень, который оформляется в виде таблицы, заполняемой сверху вниз. Но все они как правило сложны в освоении, если Вы не занимаетесь этим профессионально. Главное, соблюсти некоторые основные требования, чтобы получившийся рисунок был понятен и нёс в себе максимум полезной информации.

Почему схема однолинейная? В схему в обязательном порядке нужно включить не только основные её составляющие кабеля ввода, заземления, УЗО , но и розетки, выключатели света в комнатах. Условные обозначения, используемые при составлении однолинейных схем Условные обозначения Визуальное представление различных элементов, составляющих систему энергоснабжения, регламентируется нормативными источниками. Однолинейная схема — это та же принципиальная схема, только выполненная в упрощенном виде: все линии однофазных и трехфазных сетей изображаются одной линией, отсюда и название.

Граница зоны ответственности отображается в Договоре на электроснабжение конкретного объекта. Какие сведения должны быть указаны на однолинейной схеме?

Монтажные — согласовываются с архитектурными нюансами с указанием всех точных данных по кабелям, размерам оборудования, элементам крепежа и другим. Все очень просто: возле линии, которая определяет многофазное питание ставится цифра и перечеркнутый штрих, как на фото ниже. Пример оформления однолинейной схемы жилого дома представлен на рис. Магистральные щитовые элементы имеют горизонтальную черту, отсекающую небольшой фрагмент внизу.

Также есть возможность создавать персональный каталог из устройств, которых нет в базе данных программы. В программе есть режим автоматического подбора ячейки нужной конфигурации с учетом ранее заданных критериев. Эти сети обеспечивают надежное электроснабжение потребителей, так как при отключении участка сети 6 — 10 кВ напряжение у потребителей сохраняется, но из-за сложности защиты от коротких замыканий в нашей стране применяются редко.

В большинстве случаев, электроснабжение предприятий осуществляется от энергосистем. Расчётная схема квартирного щита загородного дома На этапе эксплуатации объекта составляются однолинейные исполнительные схемы, на которых отображаются все изменения, вносимые в конфигурацию электрической сети в процессе её использования. В связи с этим все работы по проектированию схемы электроснабжения можно разбить на несколько этапов: Запрос и получение технических условий; Разработка однолинейной схемы электроснабжения на основании полученных документов; Согласование разработанной документации в организации, выдавшей технические условия.
Схема электрическая принципиальная

2.5. Принципиальные электрические схемы питания

Для проектируемых новых объектов выполняется расчетная однолинейная схема.

Сначала от заявителя требуется оформление запроса к компании, оказывающей услуги по электроснабжению, на выдачу технических условий на реализацию данной задачи.

С удалением связей то же были проблемы какие-то не удалялись. Такие учреждения есть в Белгороде, Москве, Санкт-Петербурге и других крупных и средних населенных пунктах.

К ним относят сооружения с массовым скоплением людей театры, стадионы, универмаги , электрифицированный транспорт метрополитен, железные дороги , больницы, предприятия связи, высотные здания, группы городских потребителей с суммарной нагрузкой выше кВА, некоторые силовые установки вращающиеся печи с дутьем. Вместо них используется определение фазы по количеству штрихов.

Статья по теме: Прокладка кабеля в земле гост

В чем нарисовать однолинейную электрическую схему

Также есть возможность создавать персональный каталог из устройств, которых нет в базе данных программы. У изображений рубильников, выключателей, автоматов, предохранителей схем распределительной сети их технические характеристики не проставляются. Её назначение скорее необходимо для выявления недочётов и нарушений и применяется при модернизации и перерасчёте электросети. В любом случае имеется следующее, что можно ограничить расчет небольшой базой типов оборудования и кабелей и менять уже по факту после расчетов.

Программа на русском языке. Поскольку в документе есть главное — информация. При маркировке схем рекомендуется цепям питания присваивать группы цифр от до Многие начинающие электрики могут усомниться в эффективности таких чертежей, ведь кажется, что непонятно, как их отобразить тогда трехфазное или двухфазное питание. Условные обозначения, используемые при составлении однолинейных схем Условные обозначения Визуальное представление различных элементов, составляющих систему энергоснабжения, регламентируется нормативными источниками.

Что такое однолинейная схема электроснабжения и зачем нужна

Монтажный проект требует согласования с архитектурно-конструкторскими решениями и строгого указания диаметров проводов и габаритов оборудования. Отнеситесь к оформлению однолинейной схемы со всей ответственностью и тогда у вас не будет проблем с согласованием и утверждением проекта.

Но при этом однофазная проводка обозначается одной линией с одним штрихом. Для однолинейных схем электроснабжения обозначения приборов, пускателей, контакторов, выключателей, розеток и прочих элементов применяют согласно ГОСТ 2. На схеме распределительной сети показываются: аппараты управления рубильники, выключатели, переключатели ; аппараты защиты автоматы, предохранители ; преобразователи выпрямители, трансформаторы, стабилизаторы и т. Сечения проводников питающей и распределительной сетей системы электропитания КИП и СА должны выбираться по условиям нагревания электрическим током и механической прочности с последующей проверкой по потере напряжения.
Автоматическая прорисовка однолинейной схемы

Как нарисовать однолинейную схему электроснабжения • Energy-Systems

 Принципиальные особенности однолинейной схемы

На первый план по практической значимости при осуществлении работ по подключение электричества помещений выступает проектирование однолинейной схемы. Однолинейная схема включает в себя структурную полноту графического представления всей системы и элементов электрической сети. Отличается от других схем прежде всего простотой составления. Эта простота заключается в том, что весь комплекс компонентов, необходимых для снабжения электричеством потребителей, на ней изображаются несколькими линиями.

Составление однолинейной схемы электроснабжения

Для того, чтобы понять, что такое однолинейная схема электроснабжения помещения, нужно разобраться с тем, что они собой представляют.

Итак, как нарисовать однолинейную схему электроснабжения? Однолинейная схема электроснабжения, пример следующий: схемы делятся исходя из эксплуатационных условий объектов на два вида. Первый вид проектируется, когда есть действующая электрическая установка (то есть помещение было в эксплуатации) и называется – исполнительная однолинейная схема. Второй вид проектируется, когда помещение еще не сдавалось в эксплуатацию (нет рабочей электроустановки), и такой вид называется расчетная однолинейная схема. Поэтому рассмотрим, как нарисовать однолинейную схему электроснабжения на отдельно взятых примерах проектирования исполнительной и расчетной схем.

Проектирование исполнительной схемы

Первым этапом в комплексе всех необходимых работ по проектированию такого типа проектов электроснабжения выступает составление расчетно-вычислительных материалов.

Пример проекта электроснабжения дома

Назад

1из21

Вперед

На основе проведения обследования (в большинстве случаев визуального) действующей электрической установки. В расчеты заносятся выявленные недоработки или дефекты, которые возникают во время эксплуатации электрической сети. Учитывая их, меняются характеристики элементов, где были выявлены дефекты и рассчитываются новые, по результатом которых происходит замена тех составных частей, которые мешают нормальному электрическому снабжению помещения.

Но нужно также учесть, что при необходимости общей модернизации электрической сети (к примеру, необходимость перехода от однофазного питания потребителей электрической энергии на трехфазное) вся расчетная часть проектирования исполнительной однолинейной схемы в несколько раз увеличивается. При этом на первый план выдвигается правильность проведения расчетов.

Проектирование расчетной схемы

Однолинейная схема электроснабжения предприятия, пример о которой показан выше, существенно отличается от исполнительной по следующим причинам: во-первых, необходимо проектировать именно расчетную однолинейную схему, которая обладает отличительными характеристиками намного более принципиальными, нежели исполнительная. Аргументируется это довольно просто, ведь от правильности проектирования схемы на всех ее этапах зависит не только четкость выполнения последующих работ по электромонтажу электрической сети, но и комфортные, безопасные условия эксплуатаци, пока, возникнет необходимости ее модернизировать.

Обобщив информационную составляющую процесса проектирования однолинейных схем, на примерах составления исполнительной и расчетной, можно с уверенностью сказать, что для обоих примеров основной функциональной задачей, при условии их правильного составления является обеспечение надежной работы электрической сети. А это дает гарантии электрической безопасности как владельца помещения, так и самого здания, и его потребителей электрической энергии в целом.

Ниже вы можете воспользоваться онлайн-калькулятором для расчёта стоимости проектирования сетей электроснабжения:

Онлайн расчет стоимости проектирования

Типовая Схема Электроснабжения Офиса

Данный проект электроснабжения офиса предназначен для инженеров-проектировщиков строительно-монтажных и электромонтажных организаций, монтажников распределительных щитов и электриков, работающих на объектах жилого и коммерческого секторов рынка.

Типовое решение, представленное в материале, может быть взято за основу для Вашего конкретного рабочего проекта, а электрические схемы и компоновки электрощита помогут электрикам квалифицировано и качественно осуществить монтаж оборудования.

Для дизайнеров, предлагающих своим заказчикам не просто дизайн проект помещения, а также и реализацию проекта «под ключ» в сотрудничестве со строительными и монтажными бригадами, статья подскажет, как правильно подготовить смету с ориентацией на бюджет электрической части проекта.

Менеджерам электротехнических компаний, заинтересованным в более профессиональной работе со своими клиентами, статья послужит инструментом дополнительной аргументации.

Данный материал призван помочь с подбором электротехнического оборудования:
— распределительных щитков, автоматических выключателей, УЗО, УЗИП, контакторов, автоматов защиты двигателей, реле неприоритетных нагрузок и т.п.,
— источников бесперебойного питания,
— кабель-каналов, компонентов слаботочной сети, оборудования для организации рабочих мест.
— электроустановочных изделий различных серий.

Проект электроснабжения офиса выполнен максимально приближенным к реальности — с учетом бюджета, применено актуальное оборудование и новые решения Legrand.

Проект включает в себя:
— планы помещений со всеми необходимыми обозначениями,
— трассировку силовых, розеточных, осветительных групп электроснабжения.
— распределение слаботочной сети.
— схемы распределительных щитов.
— схемы подключения электрооборудования,
— спецификацию электрооборудования проекта.

Электропроект выполнен в соответствии с действующими нормативными и регламентирующими документами (ТР ТС. ГОСТ-Р. ПУЭ. СНиП и др.).

Для обеспечения селективности при сверхтоках, в качестве вводного аппарата в распределительном щите XL3160 установлен автоматический выключатель в литом корпусе серии DRX.

Для резервного питания сервера и компьютеров сотрудников, предусмотрен ИБП мощностью 10 кВт.

Защита групповых цепей от перегрузок, коротких замыканий и дифференциальных токов реализована с помощью модульного оборудования серии DX3.

Нормальный температурный режим и воздухообмен в помещениях обеспечивается с помощью централизованной системы кондиционирования и канального вентилятора с автоматическим выключателем МРХ.

При возникновении пожара и срабатывании пожарной сигнализации, система кондиционирования и вентиляция автоматически отключаются посредством независимых расцепителей, установленных на соответствующих автоматических выключателях.

Для питания компьютеров и подключения их к информационной сети, на рабочих местах предусмотрены соответствующие розетки, установленные в кабельные каналы DLP и мини-колонну.

Потребители, находящиеся в нерабочее время в режиме standby (например, кулер для воды, принтеры, копировальная техника подключаются к сети через «зеленые» розетки.

Розетки управляются контактором по сигналам программируемого реле. Таким образом, в ночное время, в выходные и праздничные дни эти потребители полностью обесточены и энергопотребление минимизируется.

Электроустановочное оборудование представлено на примере серии Mosaic белого цвета.

Однолинейная схема электроснабжения цеха предприятия

Однолинейная схема электроснабжения цеха является основным документом при проектировании энергоснабжения промышленного предприятия, так же как и любого другого объекта, начиная от частного дома и заканчивая крупным торговым центром. Любое производство или устройство, для работы которого требуется электрическая энергией, имеет схему, в которой указано расположение элементов и их взаимосвязь. Для понятия принципа электропитания предприятия подробная схема часто бывает избыточной и трудной для восприятия.

Для упрощения был разработан стандарт построения однолинейных схем, которые, несмотря на некоторые упрощения, дают полное представление о структуре распределения питания и взаимосвязи между всеми элементами сети. Упрощение схемы ни в коем случае не снижает информативность, напротив, избавленный от излишних подробностей чертеж позволяет намного быстрее и полнее оценить структуру и построение электрической сети. Любые электрики на любом предприятии гораздо быстрее сориентируются в однолинейной схеме, чем в подробной.

Ранее мы уже писали про все этапы проектирования.

Принципы построения

Основная особенность однолинейной схемы заключается в способе отображения линий электропередач и устройств, подключенных к ним. Вне зависимости от количества фаз, на электросхеме будет нарисована одна линия. Также и устройства не имеют подробного изображения подключения каждой фазы. Для того, чтобы понять количество фаз, линия электроснабжения перечеркивается косыми чертами по количеству фаз. Например, вместо трехлинейной линии электропередач, на схеме необходимо нарисовать одну линию с тремя косыми черточками или одной чертой с цифрой 3. Вместо перечеркивания рядом может быть соответствующая надпись. В подписях к устройствам в сокращенном виде указывается название подключенных фаз.

Все однолинейные схемы имеют одинаковый принцип построения, будь то схема столярного цеха или предприятия по производству металлоизделий.

Виды однолинейных схем

В процессе проектирования электроснабжения используются два типа однолинейных электрических схем:

1. Расчетная.
2. Исполнительная.

Сложные однолинейные схемы электроснабжения

Принципиальных различий между перечисленными типами нет. Расчетная однолинейная схема выполняется на этапе проектирования объекта электроснабжения. В процессе строительства может возникнуть необходимость в изменении некоторых элементах, порядок подключения, коммутации. Все изменения фиксируются в исполнительной схеме, которая затем будет являться основным документом эксплуатируемого объекта. Именно исполнительная схема фигурирует в пакете документов при сдаче объекта в эксплуатацию, поскольку наиболее полно отображает текущее состояние сети и приемников электроэнергии. Электрики предприятия имеют дело исключительно с исполнительной схемой.

Сложные однолинейные схемы электроснабжения большого предприятия невозможно расположить на одном чертеже, поэтому на основном листе располагают структурную блочную схему соединения, а на дополнительных – полные однолинейные схемы каждого из блоков.

Расчетная и исполнительная однолинейные схемы строятся на основании расчетных данных по потребляемой мощности потребителей, требований к надежности энергоснабжения, защите от поражения электрическим током.

Строительство и ремонт ведутся на основании монтажных схем, которые учитывают точное расположение всех элементов сети и питающих магистралей, но без подробностей по их характеристикам.

Условные обозначения

Условные обозначения на однолинейной схеме

Обозначения на электрических схемах строго стандартизированы. Все обозначения подробно описаны в ЕСКД – Единой Системе Конструкторской Документации. ЕСКД, в свою очередь, опирается на требования соответствующих ГОСТов.

Сходные элементы, например рубильники и автоматические выключатели, имеют похожие обозначения. Различия заключаются в некоторых деталях, о которых нельзя забывать. То же самое относится ко всем прочим элементам: катушкам реле, контакторов, измерительным приборам и так далее.

При составлении однолинейной схемы категорически запрещается использование нестандартных обозначений во избежание путаницы и неоднозначного толкования.

Данная ситуация может возникнуть при использовании для прорисовки схем различного программного обеспечения. Разработанные, в основном за рубежом, подобные программы имеют библиотеки графических изображений элементов, не соответствующие отечественной нормативной документации.

Что должно отображаться на однолинейной схеме

Чертеж однолинейной схемы предприятие должен давать исчерпывающую информацию о характеристиках линий электропитания, вплоть до марки, сечения и длины питающих проводов, информацию о типах коммутационных и преобразующих устройств, приборов учета и потребителей мощности. Для потребителей указывается не только потребляемая  мощность, но и ее реактивная составляющая, то есть cosφ. Как пример, можно привести схему токарного цеха, где сосредоточено большое количество асинхронных двигателей, которые являются мощными потребителями с высоким cosφ.  Энергоснабжение таких потребителей требует установки корректора мощности. Итак, перечень необходимых обозначений:

1. Класс, тип и напряжение питающей линии, от которой ведется энергоснабжение.
2. Границы зон ответственности потребителей и энергопоставляющей организации.
3. Тип и характеристики преобразователей электроэнергии (трансформаторов, подстанций).
4. Тип и характеристики вводных и распределительных щитов.
5. Приборы которые учитывают электроэнергию.
6. Коммутирующие устройства.
7. Устройства резервного электроснабжения.
8. Тип тяговой подстанции (ТП) при ее наличии.
9. Расположение и характеристики автоматов защиты (предохранителей и УЗО).
10. Характеристики потребителей электроэнергии (категория требований надежности, потребляемая мощность, cosφ).
11. Длина, марка и технические характеристики питающих линий.

На однолинейной схеме не отображается разводка электропроводки, а только общие детали системы электроснабжения.

Схема электроснабжения деревообрабатывающего цеха, как и большинства аналогичных цехов выполняется по принципу распределения нагрузки на всем протяжении линии. Подобный принцип имеют магистральные схемы электроснабжения, в отличие от радиальных, когда вся нагрузка сосредоточена на конце питающей линии.

Нормативная документация

Основой для составления однолинейных схем является ЕСКД, которая утверждена ГОСТ 2.702-75. В ЕСКД оформлены основные требования к нормам составления схем.

Условные графические элементы и их обозначения регламентируются ГОСТ 2.710-81, в котором содержатся описание всех составляющих электрической сети. Обозначения и конфигурация отдельных элементов может устанавливаться внутренними стандартами предприятия.

Составление однолинейной схемы является крайне ответственным мероприятием. Но даже если все грамотно составить, принципиальная схема не дает гарантии, что она пройдет все необходимые согласования, поскольку ее составление должно производиться только теми организациями, которые имеют разрешение на подобного рода работы.

Компания «Мега.ру» занимается разработкой и сопровождением всех типов документации по проектированию электрических сетей любых типов и объектов. Узнать стоимость услуг, сроки выполнения и порядок согласования этапов работ,  просмотреть уже готовые проекты и получить другую исчерпывающую информацию о деятельности компании можно любым способом связи со страницы «Контакты».

Схема электроснабжения | Режимщик

Расчетная схема сети

Для выбора сечения отдельных участков электрической сети по условиям нагрева и экономической плотности тока достаточно знать токовые нагрузки этих участков сети.

Расчет сети по потере напряжения может быть выполнен только в том случае, если известны не только нагрузки, но и длины всех участков сети.

В связи с этим, приступая к расчету сети, необходимо прежде всего составить ее расчетную схему, на которой должны быть указаны нагрузки и длины всех участков.

При расчетах трехфазных сетей нагрузки всех трехфазных проводов принимаются одинаковыми. В действительности это условие строго выполняется лишь для силовых сетей с трехфазными электродвигателями. Для сетей с однофазными электроприемниками, например для городских сетей с осветительными лампами и бытовыми приборами, всегда имеется некоторая неравномерность распределения нагрузки по фазам линии. При практических расчетах сетей с однофазными приемниками условно также принимают распределение нагрузок по фазам равномерным.

При условии равномерной нагрузки фаз линии в расчетной схеме нет необходимости указывать все провода сети, как выполнено на рисунке. Достаточно представить однолинейную схему с указанием всех присоединенных к сети нагрузок и длин всех участков сети. На схеме также должны быть указаны места установки плавких предохранителей и других защитных аппаратов.

При составлении расчетной схемы электропроводки внутри помещения следует пользоваться планами и разрезами здания, на которых должны быть нанесена электропроводка с указанием точек присоединения электроприемников. Расчетная схема наружной сети составляется по плану поселка или промышленного предприятия, но котором также должна быть нанесена сеть и указаны точки присоединения групп электроприемников (домов или отдельных зданий промышленного предприятия).

Длины всех участков сети измеряют по чертежу с учетом масштаба, в котором он вычерчен. При отсутствии чертежа длины всех участков сети должны быть измерены в натуре.

При составлении расчетной схемы сети соблюдение масштаба для участков сети не требуется. Следует лишь соблюдать правильную последовательность соединения отдельных участков сети между собой.

На следующем рисунке представлен пример расчетной схемы линии наружной сети поселка. Длины участков сети на схеме указаны сверху и слева в метрах, снизу и справа нагрузки представлены стрелками, у которых указаны расчетные мощности в киловаттах. Линия АБВ называется магистралью, участки БД, ВЕ и ВГ — ответвлениями. как видно из рисунка, отдельные участки сети представлены без масштаба что не мешает точности расчета, если длина участков указана правильно.

Определение расчетных нагрузок (мощностей) является значительно более сложной задачей. Осветительная лампа, нагревательный прибор или телевизор при нормальном напряжении на зажимах потребляет определенную номинальную мощность, которая может быть принята за расчетную мощность этого приемника.

Сложнее обстоит дело с электродвигателем, для которого потребляемая из сети мощность зависит от момента вращения связанного с двигателем механизма — станка, вентилятора, транспортера и т.п. На табличке, прикрепленной к корпусу двигателя, указывается его номинальная мощность. Фактическая мощность, потребляемая двигателем из сети, отличается от номинальной. Например, нагрузка двигателя токарного станка будет меняться в зависимости от размера обрабатываемой детали, толщины снимаемой стружки и т.п. Двигатель выбирается по наиболее тяжелым условиям работы станка, в связи с чем при других режимах работы двигатель будет недогружен. Таким образом, расчетная мощность двигателя, как правило, меньше его номинальной мощности.

Определение расчетной мощности для группы электроприемников еще более усложняется, так как в этом случае приходится учитывать возможное число включенных приемников. Представим себе, что нужно определить расчетную нагрузку для линии, питающей мастерскую, в которой  установлено 30 электродвигателей. Из них только некоторые будут работать непрерывно. Двигатели станков работают с перерывами на время установки новой детали для обработки. Часть двигателей может работать с неполной  нагрузкой или на холостом ходу. При этом нагрузки линий, питающих мастерскую, не будут оставаться постоянными. Понятно, что за расчетную нагрузку линии следует принять наибольшую возможную нагрузку, как наиболее тяжелую для проводников линии. Под наибольшей нагрузкой понимается не кратковременный ее толчок, а наибольшее среднее значение за получасовой период времени.

Расчетная нагрузка (кВт) группы электроприемников может быть определена по формуле:

P = Kc·Pу

где Кс – коэффициент спроса для режима наибольшей нагрузки, учитывающий наибольшее возможное число включенных приемников группы. Для двигателей коэффициент спроса должен учитывать также величину их загрузки; Ру – установленная мощность группы приемников, равная сумме их номинальных мощностей, кВт.

При выборе сечения проводников по условию нагрева или по экономической плотности тока необходимо определить величину расчетного тока линии.

Для трехфазного электроприемника величина расчетного тока (А) определяется по формуле:

I = (1000·P) / (1,73·Uн·cosф),

 Где P – расчетная мощность приемника, кВт;

Uн – номинальное напряжение на зажимах приемника, равное междуфазному (линейному) напряжению сети, к которой он присоединен, В; cosф – коэффициент мощности приемника.

Данную формулу можно также использовать для определения расчетного тока группы трехфазных или однофазных электроприемников при условии, что однофазные приемники присоединены поровну ко всем трем фазам линии.

Величина расчетного тока (А) для однофазного приемника или для группы приемников, присоединенных к одной фазе сети трехфазного тока, определяются по формуле:

I = (1000·Р) / (Uнф·cosф),

где Uнф – номинальное напряжение приемников, равное фазному напряжению сети, к которой они присоединяются, В.

Величина расчетного тока для группы приемников, присоединенных к линии однофазного тока как раз и определяется по этой формуле.

Для ламп накаливания и нагревательных приборов коэффициент мощности cosф = 1. В этом случае две предыдущие формулы упрощаются.

На втором рисунке , приведенном в статье, расчетные нагрузки присоединенных к линии домов указаны в киловаттах у концов соответствующих стрелок. Для выбора сечения проводов линии необходимо знать нагрузку участков. Эта нагрузка определяется на основании первого закона Кирхгофа, по которому для любой точки сети сумма приходящих токов должна быть равна сумме выходящих токов. Этот закон справедлив также для нагрузок выраженных в киловаттах.

Распределение нагрузок по участкам линии. В конце линии на участке длиной 80 м, примыкающем к точке Г, нагрузка 9 кВт равна расчетной нагрузке присоединенного к линии в точке Г дома. На участке ответвления длиной 40 м, примыкающем к точке В, нагрузка равна сумме нагрузок домов, присоединенных на участке ВГ ответвления: 9 + 6 = 15 кВт. На участке магистрали длиной 50 м, примыкающем к точке В, нагрузка составляет: 15 + 4 + 5 = 24 кВт.

Подобным же образом определяются нагрузки всех остальных участков линии. Для того чтобы не снабжать все указанные на схеме числа обозначениями соответствующих единиц (м, кВт), длины и нагрузки на схеме должны быть расположены в определенном порядке. На расчетной схеме длины участков линии указаны сверху и слева, нагрузки этих же участков – снизу и справа.

Пример по теме.

Четырехпроводная линия номинальным напряжением 380/220 В питает мастерскую, в которой установлено 30 электродвигателей, суммарная установленная мощность Ру1 = 48 кВт. Суммарная мощность ламп освещения мастерской составляет Ру2 = 2 кВт, коэффициент спроса для силовой нагрузки Кс1 = 0,35 и для осветительной нагрузки Кс2 = 0,9. Средний коэффициент мощности для всей установки cosф = 0,75. Определить расчетный ток линии.

Решение.
Расчетная нагрузка электродвигателей: Р1 = 0,35·48 = 16,8 кВт
И расчетную нагрузку освещения: Р2 = 0,9·2 = 1,8 кВт.
Суммарная расчетная нагрузка: Р = 16,8 + 1,8 = 18,6 кВт.
Расчетный ток: I = (1000·18,6) / (1,73·380·0,75) = 38 А

Electric Power System — Производство, передача и распределение электроэнергии

Типовая схема системы электроснабжения (производство, передача и распределение электроэнергии) и элементы системы распределения

Что такое электроэнергетическая система?

Электроэнергетическая система или электрическая сеть известна как большая сеть электростанций, которые подключены к потребителям нагрузки .

As, хорошо известно, что « Энергия не может быть создана или уничтожена , но может быть преобразована только из одной формы энергии в другую форму энергии».Электрическая энергия — это форма энергии, при которой мы передаем эту энергию в виде потока электронов. Итак, электрическая энергия получается путем преобразования различных других форм энергии. Исторически сложилось так, что мы делали это с помощью химической энергии, используя элементы или батареи.

Однако, когда произошло изобретение генератора, это стало методом сначала преобразовать некоторую форму энергии в механическую форму энергии, а затем преобразовать ее в электрическую форму энергии с помощью генератора. Генераторы вырабатывают два типа мощности переменного и постоянного тока.Тем не менее, 99% существующих энергосистем используют генераторы переменного тока.

Электроэнергия значительно выросла за два столетия благодаря гибкости, которую она обеспечивает для ее использования. Разнообразие использования привело к монотонному росту спроса. Однако по мере увеличения нагрузки или спроса практически одно требование остается неизменным. То есть мы должны сгенерировать количество, требуемое для нагрузки, в этот самый момент, потому что это большое количество не может быть сохранено для обеспечения такого высокого объема спроса.

Следовательно, выработка электроэнергии происходит одновременно с тем, как мы ее используем. К тому же наш спрос всегда меняется. Следовательно, с ней меняется и поколение. Помимо меняющегося спроса, различается и тип потребляемого нами тока. Эти вариации ставят множество ограничений и условий. Это причина сложных и больших диспетчерских по всей энергосистеме.

Сеть из линий между генерирующей станцией (электростанцией) и потребителем электроэнергии можно разделить на две части.

• Система передачи
• Система распределения

Мы можем изучить эти системы в других категориях, таких как первичная передача и вторичная передача , а также первичная передача и вторичная распределительная . Это показано на рис. 1 ниже (однолинейная или однолинейная схема типовой схемы энергосистемы переменного тока).

Необязательно, чтобы все ступени, которые засеваются на фиг.1, должны быть включены в другие схемы питания.Может быть разница. Например, во многих схемах нет вторичной передачи, в других (малых) схемах энергосистемы нет передачи энергии, а есть только распределение.

Основная цель электроэнергетической системы — получить электроэнергию и сделать ее безопасной для точки нагрузки, где она используется в пригодной для использования форме. Это выполняется в пять этапов, а именно:

1. Генерирующая станция
2. Первичная передача
3. Вторичная передача
4. Первичная распределительная
5. Вторичная распределительная

Следующие части типовой схемы электроснабжения показаны на рисунке 1.

Рис. 2: Типовая схема системы электроснабжения переменного тока (производство, передача и распределение)

После этих пяти уровней энергия должна быть доступна в указанной форме с точки зрения величин напряжения, частоты и постоянства. Генерация означает преобразование формы энергии в электрическую. Передача подразумевает транспортировку этой энергии на очень большие расстояния с очень высокой величиной напряжения. Кроме того, распределение удовлетворяет потребности потребителей на сертифицированном уровне напряжения, и это осуществляется по фидерам.Питатели — это маленькие-маленькие куски груза, физически распределенные в разных местах.

Похожие сообщения:

Давайте объясним все вышеперечисленные уровни один за другим.

Генерирующая или генерирующая станция

Место, где электроэнергии, вырабатываемой параллельно соединенными трехфазными генераторами / генераторами, называется генерирующей станцией (т. Е. Электростанцией).

Обычная мощность электростанции и генерирующее напряжение могут составлять 11 кВ , 11.5 кВ 12 кВ или 13 кВ . Но с экономической точки зрения целесообразно увеличить производимое напряжение с (11 кВ, 11,5 кВ или 12 кВ) до 132 кВ, , 220 кВ, или , 500 кВ, или более (в некоторых странах, до , 1500 кВ, ) постепенно. трансформатор (силовой трансформатор).

Генерация — это часть энергосистемы, в которой мы преобразуем некоторую форму энергии в электрическую. Это источник энергии в энергосистеме. Он работает все время.Он вырабатывает электроэнергию при разных уровнях напряжения и мощности в зависимости от типа станции и используемых генераторов. Максимальное количество генераторов вырабатывает мощность при уровне напряжения около 11кВ-20кВ . Повышенный уровень напряжения приводит к увеличению требуемого размера генератора и, следовательно, к стоимости.

В настоящее время мы используем следующие генерирующие станции в основном по всему миру: —

1. Тепловая электростанция
2. Электростанция Hydel (гидроэлектростанция)
3. Атомная электростанция
4. Дизельная электростанция
5. Газовая электростанция
6. Солнечная электростанция
7. Приливная электростанция
8. Ветряная электростанция.И т.д. Они используются для разных целей, а именно.
   • Установка базовой нагрузки : — Когда установка используется для обработки потребности в базовой нагрузке в системе
   • Установка пиковой нагрузки : — Когда установка предназначена для обработки потребности в пиковой нагрузке в системе

   Соответственно, установка рассчитана на то, чтобы выдерживать нагрузку.Эта категоризация важна для качества электроэнергии. Также важно, что мощность должна генерироваться в тот же момент, когда нагрузка принимает мощность. Итак, поскольку мы знаем тип нагрузки и примерный размер нагрузки на станции, выбирается другой тип генерирующей станции.

   Например; Тепловая установка, установка Hydel, атомная установка, солнечная установка, ветряная установка и приливная установка выбраны для обработки базовой нагрузки на систему, тогда как газовые установки, дизельные установки используются для обработки пиковой нагрузки.Это в основном определяется характером времени, которое им требуется в процессе начала подачи энергии. Установки с базовой нагрузкой требуют больше времени для выдачи мощности, тогда как установки с пиковой нагрузкой должны запускаться очень быстро, чтобы удовлетворить спрос.

   Связанное сообщение: Почему кабели и линии передачи энергии не закреплены на электрических столбах и опорах передачи?

   Первичная передача

   Электроснабжение (в 132 кВ , 220 кВ , 500 кВ или больше) передается к центру нагрузки по трехфазному трехпроводному соединению ( 3 фазы — 3 провода , также известному как Соединение треугольником ) воздушная система передачи.

   Поскольку уровень генерируемого напряжения составляет около ( 11-20 ) кВ , а спрос находится на различных уровнях напряжения и в очень удаленных от электростанции местах. Например, генерирующая станция может генерировать напряжение 11 кВ, но центр нагрузки находится на расстоянии 1000 км друг от друга и на уровне 440 В .

   Следовательно, для доставки электроэнергии на такое большое расстояние необходимо устройство, которое сделает это возможным.Следовательно, система передачи необходима для доставки электроэнергии. Это стало возможным благодаря использованию линий передачи разной длины. Практически во всех случаях это воздушные линии электропередачи. Некоторые исключения случаются, когда необходимо пересечь океан. Затем возникает необходимость использовать подземные кабели.

   Но по мере того, как система росла и требовалась нагрузка, задача в этом процессе становилась очень сложной. При низком уровне напряжения величина тока, протекающего по линии при высокой нагрузке, больше, и, следовательно, падение напряжения из-за сопротивления и реактивного сопротивления линии передачи очень велико.Это приводит к большим потерям в линиях передачи и снижению напряжения на стороне нагрузки.

   Это влияет на стоимость системы и работу оборудования, используемого потребителями. Таким образом, трансформатор используется для повышения уровня напряжения на определенные значения в диапазоне от 220 кВ до 765 кВ . Это делает текущее значение меньше для той же нагрузки, которая будет иметь более высокие значения тока при определенной нагрузке. Текущее значение может быть рассчитано по формуле: —

   Где = действующее значение линейного напряжения

   = действующее значение линейного тока

   * обозначает сопряжение вектора.

   Повышенный спрос и ограничение местоположения генерирующей станции сделали возможным потребность в очень сложной системе, называемой «Grid». Эта система объединяет несколько генерирующих станций, генерирующих напряжение на разных уровнях, которые соединяются вместе в виде комбинированной системы.

   Это позволяет системе работать с различными центрами нагрузки, и это обеспечивает отличную систему с более высокой надежностью. В настоящее время эта система выросла до размеров страны. Еще одна система, которая используется сейчас, — это использование HVDC.HVDC используется для больших расстояний и иногда используется для соединения двух сетей с разными уровнями напряжения или частоты. HVDC также обеспечивает более низкие потери на коронный разряд, меньшие помехи связи, устранение индуктивного эффекта и устранение рабочей частоты.

   Линии передачи различаются по размерам. Этот размер определяет его характеристики и поведение в системе. Например, в длинных линиях передачи напряжение на стороне потребителя становится выше своего номинального значения в условиях небольшой нагрузки из-за преобладающей емкостной природы линий передачи.

   Вторичная передача

   Удаленная от города территория (окраина), соединенная линиями с приемными станциями, называется вторичной передачей . На приемной станции уровень напряжения понижается понижающими трансформаторами до 132 кВ, 66 или 33 кВ , а электрическая мощность передается по трехфазной трехпроводной ( 3 фазы — 3 провода ) воздушной сети в разные подстанции .

   Первичное распределение

   На подстанции уровень напряжения вторичной передачи ( 132 кВ, 66 или 33 кВ ) снижен до 11 кВ при понижении преобразуется в .

   Как правило, электроснабжение обеспечивается тем потребителям с большой нагрузкой (коммерческое электроснабжение промышленных предприятий), где потребность составляет 11 кВ, от линий, на которые подается напряжение 11 кВ (в трехфазной трехпроводной воздушной системе), и они создают отдельную подстанцию ​​для контролировать и использовать тяжелую энергию в промышленности и на заводах.

   В остальных случаях для потребителей с большей нагрузкой (в крупных масштабах) потребность составляет до 132 кВ или 33 кВ. Таким образом, электроснабжение обеспечивало их напрямую вторичной передачей или первичным распределением (в 132 кВ, 66 кВ или 33 кВ), а затем понижало уровень напряжения с помощью понижающих трансформаторов на их собственной подстанции для использования (т.е. для электрической тяги и т. д.).

   Когда линии электропередачи приближаются к центрам спроса, уровень напряжения снижается, чтобы сделать его практичным для распределения в различных местах нагрузки. Таким образом, мощность берется из сети и снижается до 30-33кВ , в зависимости от мест, куда она подается. Затем он передается на подстанции. Например, напряжение системы на уровне подстанции в Индии составляет 33 кВ .

   Связанные сообщения:

   На подстанциях предусмотрено множество механизмов управления, чтобы сделать подачу электроэнергии управляемым и непрерывным процессом без особых помех.Эти подстанции подают питание на более мелкие блоки, называемые « Feeders ». Это осуществляется с помощью « воздушных линий » или « подземных кабелей ». Эти фидеры находятся в городах или деревнях, или это может быть какая-то группа предприятий, которая берет энергию от подстанции и преобразует ее уровень напряжения в соответствии с ее собственным использованием.

   Для домашнего использования , напряжение дополнительно снижается до 110–230 В ( фаза на землю ) для использования людьми с другим коэффициентом мощности.Совокупный объем спроса — это нагрузка на всю систему, и она должна быть сгенерирована в этот момент.

   В зависимости от схемы распределительной сети она подразделяется на радиальную или кольцевую. Это придает системе разную степень надежности и стабильности. Все эти системы защищены с помощью различных схем защиты, включающих автоматические выключатели, реле, ограничители молнии, заземляющие провода и т. Д.

   Многие измерительные и чувствительные элементы также связаны, такие как «Трансформатор тока» и « Трансформатор потенциала », а также измерения в целом. места от подстанций до фидеров до мест потребителей.

   Вторичное распределение

   Электроэнергия передается (от первичной распределительной линии, например, 11 кВ) на распределительную подстанцию, известную как вторичное распределение . Данная подстанция расположена вблизи бытовых и потребительских территорий, где уровень напряжения понижен до 440В понижающими трансформаторами .

   Эти трансформаторы называются Распределительные трансформаторы , трехфазная четырехпроводная система (3 фазы — 4 провода, также известные как Соединение звездой ).Таким образом, между любыми двумя фазами и 230 В ( однофазное питание ) между нейтралью и фазным (живым) проводом имеется 400 Вольт (трехфазная система питания) .

   Жилая нагрузка (например, вентиляторы, освещение, телевизор и т. Д.) Может быть подключена между одной фазой и нулевым проводом, а трехфазная нагрузка может быть подключена непосредственно к трехфазным линиям.

   Короче говоря, вторичное распределение электроэнергии можно разделить на три части, такие как фидеры, распределители и линии обслуживания (подробности ниже).

   Связанное сообщение:

   Комбинированный процесс энергосистемы

   Вся структура энергосистемы состоит из источника (генерирующая станция), передачи (передача и распределение) и нагрузки (потребителя). Задачи: —

   • Номинальное напряжение и частота до центров нагрузки.
   • Надежность системы, обеспечивающая непрерывную подачу электроэнергии.
   • Гибкость системы, обеспечивающая доступность питания при различных уровнях напряжения
   • Более быстрое устранение неисправностей, чтобы система работала хорошо в течение более длительного времени и увеличивалась срок ее службы
   • Стоимость электроэнергии должна быть как можно ниже
   • Потери в системе должно быть как можно ниже.

   Рис. 3: Комбинированный процесс энергосистемы

   Все эти цели достигаются за счет использования различных комплектов генерирующих станций, систем передачи, систем распределения и повышенного качества оборудования безопасности.

   В любой момент наша нагрузка меняется в разной степени. Следовательно, чтобы следовать за спросом, поколение должно измениться и догнать спрос. Для этого существует множество механизмов управления, таких как регулирующий клапан на тепловых станциях, регулирующие стержни на атомных станциях, которые изменяют количество вырабатываемой энергии. И для этой цели существует набор механизмов, обеспечивающих передачу спроса на генерирующую станцию. Это PLC, SCADA, волоконно-оптическая связь, GSM-связь и т. Д.

   Кроме того, в энергосистеме используются некоторые методы оценки состояния для прогнозирования потребности в нагрузке в различные моменты времени. Это помогает определить количество энергии, которое необходимо произвести в нужное время. Теперь, с появлением новых технологий, очень многообещающим является использование «мягких вычислений» для управления работой энергосистемы. Кроме того, он сопровождается различным программным обеспечением и численными методами. Следовательно, можно сказать, что этапы, на которых работает энергосистема, следующие: —

   • Изменение потребности в нагрузке
   • Связь между подстанцией и генерирующей станцией
   • Операции управления на генерирующих станциях
   • Непрерывная оценка изменений на подстанции востребован

   Современная энергосистема работает и буквально обрабатывает такое большое количество электроэнергии с помощью этих четырех основных этапов.Чем лучше регулируется подаваемая мощность, тем выше будет качество электроэнергии, потому что качество энергии — это просто поддержание номинального значения напряжения и частоты в каждом месте. Эта цель достигается только тогда, когда вся система работает в постоянной координации и эффективности.

   Поскольку наша нагрузка меняется от состояния с небольшой нагрузкой до состояния с высокой нагрузкой, подстанция связывается с генерирующей станцией, чтобы увеличить выработку электроэнергии, и продолжает проверять требования, чтобы обеспечить непрерывную подачу электроэнергии.

   Обмен данными осуществляется в соответствии с величиной нагрузки и стоимостью процесса. Более того, это увеличение спроса затем подтверждается генерирующей станцией путем изменения мощности, потребляемой генератором. Кроме того, от генерирующей станции до центров нагрузки существуют различные уровни (а именно, передача и распределение).

   Следовательно, для обеспечения качества и надежности электроэнергии используется множество устройств для эффективного выполнения различных механизмов управления, которые включают системы управления неисправностями, системы повышения коэффициента мощности, системы измерения и т. Д.

   Все эти операции выполняются непрерывно в любой энергосистеме по всему миру, чтобы обеспечить возможность и эффективность подачи энергии. С увеличением спроса произошло увеличение изобретений различных устройств.

   Кроме того, доходы, полученные от распределения электроэнергии, сделали возможным дальнейшее изобретение и использование новых технологий. Это позволяет нам использовать энергию в такой простой форме, тогда как на самом деле многие сложные операции выполняются постоянно.

   ниже представляет собой полную типичную схему системы электроснабжения переменного тока, другими словами, вся история, приведенная выше на рис. 4.

   Щелкните изображение, чтобы увеличить

   Рис. 4: Типовая схема системы электроснабжения (производство, передача и распределение Электроэнергия)

   Элементы системы распределения

   Вторичное распределение можно разделить на три части следующим образом.

   1. Фидеры
   2. Дистрибьюторы
   3. Сервисные линии или сервисная сеть

   Связанная должность: Проектирование системы заземления в сети подстанции

   Рис. 5: Элементы распределительной системы

   Фидеры

   Те линий электропередач, которые соединяют генерирующую станцию ​​(электростанцию) или подстанцию ​​с распределителями, называются фидерами .Помните, что ток в фидерах (в каждой точке) постоянный, а уровень напряжения может быть разным. Ток, протекающий в фидерах, зависит от размера проводника. Рис. 5.

   Распределители

   Те ленты, которые извлекаются для подачи электроэнергии к потребителям или линиям, от которых потребители получают прямое электроснабжение, известны как распределители, как показано на рис. 5. Ток различается в каждой секции. У распределителей при этом напряжение может быть таким же.Выбор распределителей зависит от падения напряжения и может быть рассчитан на различный уровень падения напряжения. Это потому, что потребители должны получать номинальное напряжение в соответствии с правилами и конструкцией.

   Полезно знать: основное различие между фидером и распределителем заключается в том, что ток в фидере такой же (в каждой секции), с другой стороны, Напряжение одинаково в каждой секции дистрибьютора

   Соответствующий пост : Техническое обслуживание трансформатора — силовые трансформаторы Техническое обслуживание, диагностика и мониторинг

   Сервисные линии или сервисная сеть

   Обычный кабель, который подключается между распределителями и терминалом нагрузки потребителя, называемый сервисной линией или сервисной сетью. другими словами, кабель, который был подключен к линиям электропередачи 11 кВ (взят от понижающего трансформатора) для получения трехфазного или однофазного источника питания. Электропитание между фазой или нейтралью составляет 230 В переменного тока (110 в США ) и 440 В переменного тока (208 в США ) в трехфазной системе (между фазами).

   Статьи по теме:

   Как разработать безопасный и отказоустойчивый источник питания для серверной комнаты

   Конструкция блока питания — одно из ключевых решений, которое необходимо принимать при строительстве нового серверного помещения или при ремонте существующего.Есть несколько элементов, которые следует учитывать даже для стоечного шкафа с одним стеком, если вы хотите, чтобы ваша серверная установка могла работать при перебоях в подаче электроэнергии.

   Когда мы говорим о критическом пути питания в центре обработки данных, мы смотрим на электроснабжение здания, идущее от входа в здание до распределительного щита низкого напряжения и вспомогательных распределительных панелей, к источникам бесперебойного питания и блокам распределения питания (PDU), к которым подключены критические ИТ-нагрузки.

   Обеспечение устойчивости

   Устойчивость — это способность установки быть доступной и работать независимо от состояния неисправности.При проектировании системы электропитания важно учитывать любые единичные точки отказа и устранять их путем добавления некоторой формы резервирования. В идеальном мире каждая система и компонент в критическом тракте питания должны иметь резервирование как минимум N + 1, но это не всегда возможно по нескольким причинам, включая начальные капитальные затраты (CAPEX) и эксплуатационные расходы (OPEX), включая текущее обслуживание и техническое обслуживание. .

   Электроэнергия на вход в здание подается от местной подстанции.Входной модуль здания подключен к низковольтному распределительному щиту, от которого питаются электрические цепи в здании. В центрах обработки данных с высоким временем безотказной работы часто упоминаются поставки A и B. Центр обработки данных типа Tier-4, как определено Uptime Institute, будет включать несколько уровней резервирования, включая источники питания A и B, получаемые от отдельных трансформаторов подстанции.

   Для большинства серверных это не вариант. Устойчивость начинается с системы ИБП и того, как она поддерживается.

   Установка системы ИБП

   Источник бесперебойного питания для серверной комнаты может быть установлен в централизованной или децентрализованной конфигурации. В централизованной установке система ИБП снабжает всю серверную комнату через распределительную панель, к которой подключены все критические электрические цепи. В децентрализованном или распределенном плане защиты электропитания отдельные системы ИБП используются для защиты отдельных цепей или систем в пространстве серверной.

   Есть два способа добавить в конструкцию дополнительную устойчивость. Первый — использовать конфигурацию с параллельным резервированием N + X. Это может быть достигнуто путем установки и параллельной работы двух или более систем ИБП. В конфигурации «x» обозначает количество установленных дополнительных систем ИБП. В двухсистемной или модульной установке у нас есть конфигурация N + 1 с параллельным / резервированием.

   Две системы ИБП с моноблоком имеют общий канал связи через параллельные платы, установленные в каждую.Микропрограммное обеспечение ИБП координирует их работу, так что они либо распределяют нагрузку через общий выход, либо один действует как ведущий, а другой — как ведомый. Если главный ИБП поддерживает нагрузку, подчиненная система готова взять на себя управление в случае перегрузки или неисправности основного ИБП.

   Модульные системы ИБП

   Модульные источники бесперебойного питания предназначены для установки по умолчанию в конфигурации N + X. Моноблочные системы ИБП могут работать как отдельные автономные ИБП.Модульные системы ИБП включают в себя каркас, в который помещаются модули ИБП для параллельного увеличения выходной мощности и / или обеспечения устойчивости по схеме N + X. Большинство производителей ИБП предлагают трехфазные модули мощностью около 25-50 кВт, и этого может быть достаточно для серверных комнат среднего и большого размера. Дополнительной особенностью этого типа компоновки является то, что модульная рама ИБП по размеру аналогична корпусу серверной стойки. ИБП вертикально масштабируется, чтобы снизить потребность в занимаемой площади.

   Автоматические переводы

   Доступны три типа топологий ИБП, включая автономный (резервный), линейно-интерактивный и интерактивный.Интерактивные ИБП являются наиболее подходящим типом источников бесперебойного питания для серверной, поскольку они включают автоматический переключатель резерва как часть своей выходной цепи. Это может быть статический переключатель передачи или релейный переключатель.

   Автоматический переключатель байпаса обеспечивает некоторый уровень устойчивости установки. Схема отслеживает форму выходного сигнала источника бесперебойного питания. Если формы сигналов напряжения и тока начинают сжиматься, это указывает либо на перегрузку на выходе, либо на внутреннюю неисправность.В любом из этих случаев автоматический байпас переключает выходную нагрузку (обычно ИТ-серверы, подключенные к PDU) на источник питания от сети до тех пор, пока не будет устранена перегрузка или сбой ИБП.

   Автоматические переключатели резерва (ATS) или статические переключатели резерва (STS) также могут быть установлены перед критической нагрузкой. АВР основан на реле, что означает небольшой перерыв в несколько миллисекунд при переключении между одним из двух источников питания (A и B). Два источника питания могут быть одной системой ИБП и источником питания от сети, выходами от двух отдельных систем ИБП или их комбинацией.STS дороже, поскольку включает в себя полупроводниковую переключающую электронику, но это можно компенсировать тем фактом, что этот тип устройства не имеет разрывов при переключении между выходами.

   Генераторы резервного питания и резервного питания

   Батарея, установленная с системой ИБП, будет установлена ​​для обеспечения заданного количества энергии во время работы в течение заданного периода времени. Батареи ИБП никогда не разрядятся полностью при отключении сетевого питания. Это сделано для предотвращения состояния «глубокой разрядки», из которого батареи могут не восстановиться.Если подача питания от сети будет восстановлена ​​до того, как будет достигнут предел отключения батареи, подключенные нагрузки будут отключены.

   Установка местного резервного генератора электроэнергии может решить эту проблему. Генератор добавляет уровень устойчивости к критическому пути питания и резервирование комплекта батарей. Типичный генератор имеет встроенный дневной резервуар, который может обеспечить до 8 часов в режиме ожидания. При установке с системой ИБП батарея ИБП используется только для покрытия периода включения генератора, который может занять несколько секунд для ускорения до стабильного электрического выхода с точки зрения напряжения и частоты.Система ИБП синхронизируется с источником питания генератора, который затем используется для питания инвертора. Аккумулятор заряжен.

   Сводка

   При относительно небольшом бюджете можно обеспечить отказоустойчивость в конструкции источника питания серверной комнаты. Последняя единственная точка отказа, которую следует учитывать, — это блоки PDU, к которым подключены критически важные серверы и ИТ-нагрузки. PDU должны быть интеллектуальными или интеллектуальными PDU со встроенной защитой от перегрузки в виде автоматического выключателя и с индивидуальным управлением розетками.Для дополнительной безопасности и отказоустойчивости сами ИТ-серверы могут быть установлены с двойными источниками питания A и B, взятыми из источников, защищенных ИБП A и B, в пределах критического пути питания.

   Топология питания центра обработки данных

   Электропитание центра обработки данных, электропитание серверного зала и управление электропитанием компьютерного зала

   Эффективные конфигурации электропитания центра обработки данных
   Многие центры обработки данных возникли раньше, чем отрасль сосредоточила внимание на эффективных технологиях.Первоначальные затраты и время безотказной работы были в центре внимания от проектирования до выбора технологии и установки, потому что мощность не была основным расходом, а доступность энергии не принималась во внимание. Обеспокоенность по поводу затрат, связанных с потреблением энергии и влиянием центра обработки данных на окружающую среду, не вошла в корпоративное сознание.

   Сегодня энергия — это проблема, большая проблема. Центры обработки данных в США потребили 61 миллиард кВтч электроэнергии в 2006 году и примерно 70+ миллиардов кВтч электроэнергии в 2010 году, в то время как примерно 70% электроэнергии в США.С. образуется за счет ископаемого топлива. Экономические и экологические последствия делают некоторые устаревшие конструкции серверных комнат неуместными и расточительными. Унаследованная архитектура распределения питания 480–208 В является ярким примером. Компоненты (ИБП, PDU и источник питания сервера) устарели и теряют примерно 40% входящей электроэнергии во время преобразования и распределения.

   В свою защиту этот подход к распределению мощности был разработан с учетом минимального диапазона мощности. Его неэффективность усиливается в контексте инсталляций с высокой плотностью установки, где нагрузка на стойку предположительно может затмить 30 кВт.

   Улучшенное распределение питания переменного тока
   Центры обработки данных больше не могут позволить себе тратить впустую 40% входящей электроэнергии. По этой причине они исследуют новые энергетические технологии и схемы распределения. Современные архитектуры достигают общей эффективности 80-90%; согласно Green Grid, существует разница в 4% между наиболее и наименее эффективными. Кроме того, кривые производительности для нового оборудования круче и лучше выдерживаются на кривой нагрузки, что делает их значительно лучше при более легких нагрузках.

   Некоторые типовые схемы распределения переменного тока:
   Распределение питания 480–208 В (в настоящее время)
   Современная конструкция распределения 480–208 В такая же, как и у его предшественника, за исключением того, что в нем используются компоненты с наивысшей эффективностью, представленные сегодня на рынке. Общий КПД, в зависимости от нагрузки, колеблется в пределах 80% -85%, что является значительным улучшением по сравнению с устаревшей конструкцией компьютерного зала.

   Распределение питания 600–208 В
   600–208 В наиболее часто используется в Канаде и очень напоминает современную конструкцию на 480–208 В.Единственная разница — более высокое входное напряжение ИБП. Общий КПД конструкции также находится в пределах 80-85%.

   Распределение питания 480 В / 277 В
   Эта схема питания распределяет электричество в трехфазной конфигурации «звезда» при напряжении 277 В — фаза-нейтраль при трехфазном питании 480 В. Вместо снижения до 208 В напряжение в PDU остается постоянным, что повышает эффективность конструкции. Эта схема распределения питания обеспечивает эффективность от 85 до 90% в зависимости от нагрузки и считается эквивалентом в США 400/230 В и 415/240 В, хотя в настоящее время серверные блоки питания не всегда доступны для приема 277 В.

   Распределение питания 415 В / 240 В
   Эта конструкция обычно используется за пределами США. Поскольку на большинстве объектов в США доступно 480/277 В, им придется преобразовать их в 415 В на уровне ИБП. Эта схема является еще одним подходом с высоким КПД, позволяющим достичь КПД 85–90% в зависимости от нагрузки.

   ---

   Распределение постоянного тока для серверной

   В последние несколько лет наблюдается возобновление интереса к распределению постоянного тока (DC) по центру обработки данных и серверной комнате.Есть несколько точек, включая ИБП и источники питания серверов, где входящая мощность переменного тока преобразуется в постоянный ток. При каждом преобразовании возникают убытки, серьезность которых зависит от оборудования. Сторонники видят в распределении мощности постоянного тока способ минимизировать электрические потери, тем самым обеспечивая более эффективную конструкцию.

   Вот некоторые из схем распределения питания постоянного тока:
   Распределение питания от 480 до 48 В постоянного тока
   Схема распределения питания 48 В постоянного тока является наиболее распространенной в телекоммуникационных системах.Он достигает КПД 85% -90% в зависимости от нагрузки.

   Распределение питания 480Vac-575Vdc-48Vdc
   Эта конструкция распределяет мощность 575Vdc от ИБП, чтобы минимизировать потери в распределительных кабелях и затраты. Уровни эффективности, как и у большинства других современных конструкций, колеблются от 80% до 85% в зависимости от нагрузки.

   Распределение питания 480Vac-380Vdc
   Эта конструкция распределяет 380Vdc на источник питания сервера, обеспечивая большую эффективность и минимизируя потери в распределительных кабелях.Он достигает 90% при 30-50% мощности, при этом общий КПД немного снижается, когда нагрузка приближается к полной. 380 В постоянного тока широко обсуждается в отрасли. Марк Монро, бывший директор Sun Microsystems по устойчивым вычислениям, сказал по этой теме следующее: «Итак, мы решили запустить центр обработки данных при напряжении 380 вольт постоянного тока. В настоящее время питание постоянного тока более опасно, чем питание переменного тока, поэтому возникают проблемы с безопасностью, и нам было трудно найти электриков для подключения источника постоянного тока на 380 вольт ».

   Если у Sun возникли трудности с поиском квалифицированных электриков, разумно предположить, что большинство профессионалов центров обработки данных не имеют опыта работы в области 380 В постоянного тока.Отсутствие обученного персонала может представлять угрозу безопасности для тех, кто работает с силовыми компонентами.

   Заключение
   Доступны новые усовершенствованные технологии, повышающие эффективность распределения электроэнергии в серверных комнатах. Последние системы ИБП и блоки распределения питания достигают эффективности в 90-е годы, в то время как некоторые серверные блоки питания достигли или превысили девяностый процентиль.

   Однако эти лучшие в своем классе технологии могут резко контрастировать с оборудованием, уже установленным в центре обработки данных.В официальном документе от 2008 года Национальная лаборатория Лоуренса Беркли оценила, что «типичная система переменного тока в сегодняшнем центре обработки данных будет иметь ИБП с КПД около 85% и источниками питания с КПД около 73%». Для этих существующих центров обработки данных остается вопрос: с точки зрения сложности и стоимости, насколько возможно для устаревшего центра обработки данных использовать систему распределения электроэнергии следующего поколения?

   Самое простое упражнение — обновление оборудования. Если организация из-за налоговых льгот или корпоративного протокола обновляет свое оборудование каждые 3-5 лет, новейшие серверные продукты могут поставляться с высокоэффективными источниками питания.Если прогнозы LBNL верны, улучшенные источники питания окажут заметное влияние на общую эффективность распределения мощности.

   Распределение постоянного тока

   , о котором говорится в техническом документе LBNL, кажется, наиболее подходящим для новых или специализированных приложений центров обработки данных. Несмотря на то, что это наиболее эффективный из рассмотренных выше проектов, полный переход на распределение постоянного тока нецелесообразен для существующего центра обработки данных. И прежде чем распределение энергии постоянного тока станет жизнеспособным для нового объекта, особенно для высокоэффективной конструкции 380 В постоянного тока, рынок должен поддержать это.Нет продуктов для распределения питания в стойке или производителей серверов, поддерживающих питание 380 В постоянного тока (хотя некоторые из них доступны при напряжении электросвязи 48 В постоянного тока).

   В одной из 10 лучших рекомендаций Data Center Pulse, группы конечных пользователей, требовалось, чтобы блоки питания сервера поддерживали 277 В переменного тока, что устранит потери в промежуточном трансформаторе между ИБП и нагрузкой. 277 В — это напряжение между фазой и нейтралью при трехфазном питании 480 В. Кроме того, известный производитель питания / охлаждения считает, что всемирный стандарт 400/230 В переменного тока может соперничать с лучшими конструкциями постоянного тока по эффективности и будет намного менее сложен в эксплуатации.

   Извлеченный урок состоит в том, что любое улучшение компонентов в стандартной конструкции на 480–208 В переменного тока приводит к повышению эффективности. Однако текущее изменение схемы распределения электроэнергии может оказаться непрактичным для существующего помещения серверной из-за сложности, а также риска и стоимости длительного простоя. Новый центр обработки данных может воспользоваться преимуществами последних достижений в области продуктов и архитектур.

   Подробнее о Power

   Ссылки
   Национальная лаборатория Лоуренса Беркли.(2008). Электропитание постоянного тока для повышения эффективности центра обработки данных. Беркли: Национальные лаборатории Лоуренса Беркли: http://www.lbl.gov/Science-Articles/Archive/EETD-DC-power.html

   Рассмуссен, Н. (2007). Электропитание переменного и постоянного тока для центров обработки данных. Получено 2 марта 2009 г. с корпоративного сайта APC: http://www.apc.com/whitepaper/?wp=63

   .

   Sun Microsystems. (2007, март). Sun Microsystems строит энергоэффективные центры обработки данных. Получено 23 марта 2009 г. с сайта Sun Microsystems: http://www.oracle.ru / us / корпоративное / гражданство / устойчивость / центры обработки данных / index.html

   Зеленая сетка. (2008, 1 декабря). Количественный анализ эффективности конфигураций распределения электроэнергии для центров обработки данных. Получено 10 марта 2009 г. из Green Grid: http://www.thegreengrid.org/Global/Content/white-papers/Quantitative-Efficiency-Analysis

   .

   Server Technology, Inc. (21 августа 2008 г.). Трехфазное питание в дата-центре. Получено 17 марта 2009 г. с сайта www.ServerTech.com http: //cdn1.servertech.ru / assets / documents / documents / 236 / original / 3-Phase_Power_in_the_Data_Center.pdf

   Основные принципы проектирования источников питания для печатных плат

   Одним из самых фундаментальных законов физики является Закон сохранения энергии, который можно резюмировать следующим образом:

   «В замкнутой системе энергия не может быть создана или уничтожена, а только изменить форму».

   В принципе, это можно интерпретировать как изолированную систему, которая не взаимодействует с какой-либо внешней силой, сохраняет постоянный уровень внутренней энергии.Эта предпосылка стала катализатором многих схем построения самоподдерживающихся энергетических систем, которые могли бы работать вечно. Пока что полностью изолировать систему так, чтобы не было накопления или потери энергии, оказалось трудным. Это означает, что системы, требующие энергии, необходимо периодически подзаряжать, как и мы.

   Цепи питания являются источником подзарядки электронных систем и печатных плат. Некоторые платы содержат подсхемы питания; однако печатные платы также часто используются в качестве источников питания.Эти платы на самом деле являются преобразователями, поскольку они преобразуют входной источник энергии в выход, который соответствует требованиям нагрузки, системы или схемы. Независимо от требований к источнику и нагрузке, всегда важно сделать сборку вашей платы неотъемлемой частью макета печатной платы для вашего дизайна. Сначала давайте обсудим различные типы цепей питания, а затем определим основные принципы проектирования источников питания, которые следует применять при их разработке.

   Типы плат питания

   Являясь преобразователями или мостами между входным электрическим источником и электронной нагрузкой, цепи питания можно классифицировать в одну из групп в таблице ниже.

   Типы цепей питания
   Выходы		Выход переменного тока	Выход постоянного тока
   Вход переменного тока		Изоляция, преобразователь частоты	Выпрямитель
   Вход постоянного тока		Инвертор	Преобразователь постоянного тока в постоянный

   Как показано выше, схемы источника питания в основном используются для изменения энергии из одного состояния в другое, переменного в постоянный или наоборот, для изменения уровней, повышения или понижения напряжения или частоты.Источники питания AC-AC также могут использоваться для изоляции входных цепей от выходов. В дополнение к перечисленным выше типам цепи питания можно разделить на регулируемые и нерегулируемые. К регулируемым источникам питания относятся устройства для поддержания уровня выходного напряжения. Эти регуляторы напряжения отсутствуют в нерегулируемых источниках питания, а выходная мощность зависит от входа и изменения тока нагрузки.

   Цепи питания также классифицируются по принципу действия. Двумя основными рабочими типами являются линейный и переключаемый или переключаемый.

   Линейный источник питания

   Пример схемы линейного источника питания

   Линейный источник питания, указанный выше, используется для преобразования сетевого входа переменного тока, первичной стороны трансформатора TR1, в постоянный ток для распределения. Эта схема включает в себя регулятор напряжения IC1, который будет обеспечивать постоянное напряжение независимо от нагрузки R1. Этот линейный источник питания демонстрирует базовую работу этих схем, которые могут иметь множество различных конфигураций. Линейные источники питания обычно используются в системах с низким энергопотреблением.Преимуществами являются простота, невысокая стоимость, надежность и низкий уровень шума; однако они неэффективны, что вызывает большую озабоченность в приложениях с более высокой мощностью.

   DFM для высокоскоростных цифровых плат

   Загрузить

   Импульсный источник питания

   Альтернативой использованию линейного источника питания является импульсный источник питания или SMPS, показанный на рисунке ниже.

   Пример схемы блока питания SMPS

   Блок питания SMPS содержит схему переключения; например, транзистор T1 выше, который преобразует выпрямленный постоянный ток из мостовой схемы B1 в высокочастотный переменный ток.Уровень частоты определяется или устанавливается управляющим сигналом, который включает и выключает транзистор. В приведенной выше схеме выходной сигнал сглаживается или регулируется LC-фильтром перед подачей на нагрузку R1. Как правило, схемы SMPS более сложны, чем линейные источники питания, и переключение вызывает шум, который может создавать электромагнитные помехи, которые могут повлиять на маршрутизацию трассировки во время разводки печатной платы. Однако эти источники питания более эффективны и могут использовать меньшие компоненты, чем линейные источники питания.SMPS чаще всего используются в цифровых системах.

   Основы проектирования источников питания

   При разработке SMPS или печатной платы линейного источника питания есть общие проблемы. К ним относятся тепловые характеристики, электромагнитные помехи или шум, а также в зависимости от веса меди на уровне мощности. Еще одно важное соображение — это конструкция фильтра блока питания. Хотя ваши конкретные требования к конструкции будут диктовать конкретный выбор конструкции, существуют общие основы проектирования источников питания для печатных плат, которым следует всегда следовать, как указано ниже.

   • Оптимизируйте свой дизайн фильтрации

   Производительность вашей схемы фильтрации зависит от выбора соответствующих значений компонентов фильтра, индуктивности, емкости и сопротивления. Поскольку фактические доступные значения компонентов могут не совпадать с расчетными значениями, вам следует использовать комбинацию значений компонентов, которая обеспечивает наилучший отклик, определенный с помощью моделирования.

   • Выберите соответствующую массу меди

   Токи блока питания могут быть довольно высокими; Следовательно, необходимо убедиться, что ширина дорожек и толщина или вес меди могут выдерживать необходимые токи.Также важно убедиться, что ваш макет соответствует допускам зазоров, установленным правилами DFM вашего контрактного производителя (CM).

   • Выберите материал, соответствующий типу платы

   Для цепей большой мощности убедитесь, что ваша плата может выдерживать уровни температуры, которые будут генерироваться путем выбора материалов с подходящим коэффициентом теплового расширения (CTE). Для ИИП, если это высокоскоростная конструкция, то такие свойства, как диэлектрическая постоянная, dk, коэффициент рассеяния, df, диэлектрические потери, потери в проводнике, Ploss, становятся важными и должны определять ваш выбор материала.

   • Убедитесь, что ваша плата имеет достаточное рассеивание тепла

   Одна, если не самая большая проблема для плат блока питания — это отвод избыточного тепла. Очень важно, чтобы ваша конструкция включала адекватные методы рассеивания тепла. Например, использование термопрокладок и радиаторов. Напротив, для сборки печатной платы также важно, чтобы ваша плата имела соответствующее тепловое сопротивление, чтобы можно было достичь хорошего качества паяного соединения.

   Управление источниками питания — принципы, проблемы и детали

   Введение

   Разработчики источников питания используют гибкие схемы контроля, последовательности и настройки питания для управления своими системами.В этой статье рассказывается, почему и как.

   Мониторинг и управление растущим числом шин напряжения питания были жизненно важны для безопасности, экономии, долговечности и правильной работы электронных систем в течение многих лет, особенно для систем, использующих микропроцессоры. Определение того, находится ли шина напряжения выше порогового значения или в пределах рабочего окна, и включается или выключается это напряжение в правильной последовательности по отношению к другим шинам, имеет решающее значение для эксплуатационной надежности и безопасности.

   Существует множество методов для решения различных аспектов этой проблемы. Например, простая схема, использующая прецизионный резистивный делитель, компаратор и эталон, может использоваться для определения того, находится ли напряжение на шине выше или ниже определенного уровня. В генераторах сброса , таких как ADM803, эти элементы объединены с элементом задержки для удержания устройств, таких как микропроцессоры, специализированные ИС (ASIC) и процессоры цифровых сигналов (DSP), в сбросить при включении питания .Этот уровень мониторинга подходит для многих приложений.

   Там, где необходимо контролировать несколько шин, несколько устройств (или многоканальных компараторов и связанных с ними схем) используются параллельно, но увеличивающиеся возможности требуют мониторинга ИС, которые делают больше, чем простое сравнение пороговых значений.

   Например, рассмотрим общее требование для последовательности источников питания: производитель FPGA (программируемой вентильной матрицы) может указать, что напряжение ядра 3,3 В должно подаваться за 20 мс до 5-VI / O (вход / выход ) напряжения, чтобы избежать возможных повреждений при включении устройства.Выполнение таких требований к последовательности может иметь такое же решающее значение для надежности, как и поддержание напряжения питания и температуры устройства в заданных рабочих пределах.

   Кроме того, количество шин питания во многих приложениях резко увеличилось. Сложные дорогие системы, такие как коммутаторы LAN и базовые станции сотовой связи, обычно имеют линейные карты с 10 или более шинами напряжения; но даже чувствительные к стоимости потребительские системы, такие как плазменные телевизоры, могут иметь до 15 отдельных шин напряжения, многие из которых могут требовать контроля и определения последовательности.

   Многие высокопроизводительные ИС теперь требуют нескольких напряжений. Например, отдельные напряжения ядра и ввода / вывода являются стандартными для многих устройств. В конце концов, DSP может потребовать до четырех отдельных источников питания на устройство. Во многих случаях множество устройств с несколькими источниками питания могут сосуществовать в одной системе, содержащей FPGA, ASIC, DSP, микропроцессоры и микроконтроллеры (а также аналоговые компоненты).

   Многие устройства используют стандартные уровни напряжения (например, 3,3 В), в то время как другим может потребоваться напряжение, зависящее от устройства.Кроме того, может потребоваться независимая установка определенного стандартного уровня напряжения во многих местах. Например, могут потребоваться отдельные аналоговые и цифровые источники питания, такие как 3,3 В _ANALOG и 3,3 В _DIGITAL . Многократная генерация одного и того же напряжения может потребоваться для повышения эффективности (например, шины памяти, работающие на сотни ампер) или для удовлетворения требований к последовательности (3,3 В _A и 3,3 В _B необходимы отдельным устройствам в разное время).Все эти факторы способствуют распространению источников напряжения.

   Мониторинг и последовательность напряжения могут стать довольно сложными, особенно если система должна быть спроектирована так, чтобы поддерживать последовательность включения питания, последовательность отключения питания и множественные реакции на все возможные неисправности на различных шинах питания в разных точках во время работы. Центральный контроллер управления питанием — лучший способ решить эту проблему.

   По мере увеличения количества питающих напряжений вероятность того, что что-то пойдет не так, намного выше.Риск увеличивается пропорционально количеству расходных материалов, количеству элементов и сложности системы. Внешние факторы также увеличивают риск. Если, например, основная ASIC не полностью охарактеризована во время первоначального проектирования, разработчик источника питания должен взять на себя обязательство установить пороговые значения для контроля напряжения и временные последовательности, которые могут изменяться по мере разработки спецификаций ASIC. Если требования изменятся, возможно, придется пересмотреть печатную плату — с очевидными последствиями для графика и затрат.Кроме того, спецификации напряжения питания для некоторых устройств могут изменяться в процессе их разработки. В таких обстоятельствах способ быстрой регулировки источников питания был бы полезен любому центральному администратору энергосистемы. Фактически, гибкость для контроля, последовательности и регулировки шин напряжения в таких системах является жизненно необходимой.

   Оценка устойчивости выбранной защиты от сбоев и временной последовательности может быть значительной задачей, поэтому устройство, упрощающее этот процесс, ускорит оценку платы и сократит время вывода на рынок.Регистрация неисправностей и оцифрованные данные о напряжении и температуре являются полезными функциями как в полевых условиях, так и на всех этапах проектирования от ранней разработки печатной платы до оценки прототипа.

   Базовый мониторинг

   На рис. 1 показан простой метод контроля нескольких шин напряжения с использованием компаратора ADCMP354 и эталонной ИС. Для каждой рейки используется индивидуальная схема. Резистивные делители уменьшают напряжение, устанавливая точку срабатывания при пониженном напряжении для каждого источника питания. Все выходы соединены вместе для генерации общего сигнала power-good .

   Рис. 1. Обнаружение пониженного напряжения на основе компаратора с общим выходом «power-good» для системы с тремя источниками питания.

   Базовая последовательность

   На рисунке 2 показано, как можно реализовать базовую последовательность операций с дискретными компонентами, используя логические пороги вместо компараторов. Шины 12 В и 5 В были созданы в другом месте. Необходимо ввести временную задержку, чтобы гарантировать правильную работу системы. Это достигается за счет использования комбинации резистор-конденсатор (RC) для медленного увеличения напряжения затвора на n-канальном полевом транзисторе последовательно с источником питания 5 В.Значения RC выбираются таким образом, чтобы обеспечить достаточную временную задержку до того, как полевой транзистор достигнет порогового значения напряжения и начнет включаться. Шины 3,3 В и 1,8 В генерируются регуляторами с малым падением напряжения (LDO) ADP3330 и ADP3333. Время включения этих напряжений также определяется RC-цепочками. Никаких серийных полевых транзисторов не требуется, поскольку RC управляет выводом выключения (/ SD) каждого LDO. Значения RC выбраны для обеспечения достаточных временных задержек ( t ₂ , t ₃ ) до того, как напряжение на выводах / SD поднимется выше их пороговых значений.

   Рис. 2. Базовая дискретная последовательность для системы с четырьмя источниками питания.

   Этот простой и недорогой подход к упорядочиванию источников питания занимает небольшую площадь на плате и вполне приемлем во многих приложениях. Он подходит для систем, в которых стоимость является основным фактором, требования к последовательности просты, а точность схемы последовательности не имеет решающего значения.

   Но во многих ситуациях требуется более высокая точность, чем это доступно для цепей запаздывания RC. Кроме того, это простое решение не позволяет устранять неисправности структурированным образом (например,g., сбой питания 5 В в конечном итоге приведет к выходу из строя других шин).

   Секвенирование с помощью ИС

   На рис. 3 показано, как микросхемы упорядочивания источников питания ADM6820 и ADM1086 могут использоваться для точного и надежного упорядочивания шин питания в аналогичной системе. Внутренние компараторы обнаруживают, когда напряжение на шине превышает точно установленный уровень. Выходы утверждаются после программируемых задержек включения, что позволяет регуляторам ADP3309 и ADP3335 в желаемой последовательности. Пороги устанавливаются соотношениями сопротивлений; задержка устанавливается конденсатором.

   Рисунок 3. Последовательность работы системы с четырьмя источниками питания с ИС для мониторинга.

   Доступен широкий выбор ИС для упорядочивания источников питания. Некоторые устройства имеют выходы, которые можно использовать для непосредственного включения силовых модулей, и доступны многочисленные конфигурации выходов. Некоторые из них включают в себя встроенные генераторы напряжения с накачкой заряда . Это особенно полезно для низковольтных систем, которым необходимо упорядочить шины, которые генерируются выше по потоку, но не имеют источника высокого напряжения, такого как шина 12 В, для управления затвором полевого транзистора с каналом n .Многие из этих устройств также имеют разрешающие контакты, чтобы разрешить внешний сигнал — от кнопочного переключателя или контроллера — для перезапуска последовательности или отключения управляемых направляющих, когда это необходимо.

   Интегрированное управление энергосистемой

   В некоторых системах так много шин питания, что дискретные подходы, использующие большое количество ИС и устанавливающие временные и пороговые уровни с помощью резисторов и конденсаторов, становятся слишком сложными и дорогостоящими и не могут обеспечить адекватную производительность.

   Рассмотрим систему с восемью шинами напряжения, для которой требуется сложная последовательность включения питания.Каждую рейку необходимо контролировать на предмет повреждений при пониженном и повышенном напряжении. В случае неисправности все напряжения могут быть отключены, или может быть инициирована последовательность отключения питания, в зависимости от механизма отказа. Действия должны выполняться в зависимости от состояния сигналов управления, а флаги должны генерироваться в зависимости от состояния источников питания. Реализация схемы такой сложности с дискретными устройствами и простыми ИС может потребовать сотен отдельных компонентов, огромного пространства на плате и значительных совокупных затрат.

   В системах с четырьмя или более напряжениями может иметь смысл использовать централизованное устройство для управления источниками питания. Пример этого подхода можно увидеть на рисунке 4.

   Рис. 4. Централизованное решение для контроля последовательности и мониторинга для системы с восемью источниками питания.

   Централизованный мониторинг и последовательность

   Семейство суперсеквенсоров ADM106x ^{™ продолжает использовать компараторы, но с некоторыми важными отличиями. Для каждого входа выделено два компаратора, поэтому можно реализовать обнаружение пониженного и повышенного напряжения, обеспечивая тем самым оконный мониторинг шин, созданных преобразователями постоянного тока ADP1821 и ADP2105 и LDO ADP1715.Ошибка пониженного напряжения — это нормальное состояние шины перед подачей питания, поэтому эта индикация используется для определения последовательности. Состояние перенапряжения обычно указывает на критическую неисправность — например, короткое замыкание полевого транзистора или катушки индуктивности — и требует немедленных действий.}

   Системы с большим количеством расходных материалов обычно имеют большую сложность и, следовательно, более жесткие ограничения по точности. Кроме того, установка точных пороговых значений с помощью резисторов становится сложной задачей при более низких напряжениях, таких как 1,0 В и 0,9 В. Хотя допуск 10% может быть приемлемым для шины 5 В, этот допуск обычно недостаточен для шины 1 В.ADM1066 позволяет устанавливать пороги компаратора входного детектора в пределах 1% наихудшего случая, независимо от напряжения (всего 0,6 В) — и во всем диапазоне температур устройства. Он добавляет к каждому компаратору внутреннюю фильтрацию сбоев и гистерезис. Его логические входы могут использоваться для запуска последовательности включения питания, отключения всех шин или выполнения других функций.

   Информация из банка компараторов, поступающая в мощный и гибкий сердечник сценической машины, может быть использована для различных целей:

   Последовательность: Когда выходное напряжение недавно включенного источника питания попадает в окно, может быть запущена временная задержка для включения следующей шины в последовательности включения питания.Возможна сложная последовательность, с несколькими последовательностями включения и выключения, или совершенно разными последовательностями для включения и выключения питания.

   Тайм-аут: Если задействованная шина не включается должным образом, можно предпринять соответствующие действия (например, создание прерывания или выключение системы). Чисто аналоговое решение просто зависло бы в этой точке последовательности.

   Мониторинг: Если напряжение на какой-либо шине выходит за пределы заданного окна, можно предпринять соответствующие действия — в зависимости от неисправной шины, типа возникшей неисправности и текущего режима работы.Системы с более чем пятью источниками питания часто бывают дорогими, поэтому комплексная защита от сбоев имеет решающее значение.

   Встроенная подкачка заряда используется для генерации примерно 12 В возбуждения затвора, даже если максимальное доступное напряжение системы составляет всего 3 В, что позволяет выходам напрямую управлять полевыми транзисторами серии n . Дополнительные выходы включают или выключают преобразователи или регуляторы постоянного тока в постоянный, позволяя выходу внутренне подтягиваться к одному из входов или к регулируемому напряжению на плате.Выходы также могут быть заявлены с открытым стоком. Выходы также могут использоваться как сигналы состояния, такие как power good или power-on reset. При необходимости светодиоды состояния могут управляться напрямую с выходов.

   Корректировка предложения

   В дополнение к мониторингу нескольких шин напряжения и обеспечению решения для сложной последовательности, интегрированные устройства управления питанием, такие как ADM1066, также предоставляют инструменты для временной или постоянной регулировки напряжения отдельных шин.Выходное напряжение преобразователя или регулятора постоянного тока может быть изменено путем регулировки напряжения в узле подстройки или обратной связи этого устройства. Обычно резистивный делитель между выходом и землей модуля устанавливает номинальное напряжение на выводе подстройки / обратной связи. Это, в свою очередь, устанавливает номинальное выходное напряжение. Простые схемы, включающие переключение дополнительных резисторов или управление переменным сопротивлением в контуре обратной связи, изменят напряжение подстройки / обратной связи и, следовательно, отрегулируют выходное напряжение.

   ADM1066 оснащен цифро-аналоговыми преобразователями (ЦАП) для обеспечения прямого управления узлом подстройки / обратной связи.Для максимальной эффективности эти ЦАП не работают между землей и максимальным напряжением; вместо этого они работают через относительно узкое окно с центром на номинальном уровне подстройки / обратной связи. Значение ослабляющего резистора масштабирует инкрементное изменение на выходе силового модуля с каждым изменением младшего разряда ЦАП. Эта регулировка разомкнутого контура обеспечивает уровни увеличения и уменьшения запаса, эквивалентные тем, которые получаются при цифровом переключении сопротивления в опорной цепи, и будет регулировать выходной сигнал с аналогичной точностью.

   ADM1066 также включает 12-разрядный аналого-цифровой преобразователь (АЦП) для измерения напряжения питания, поэтому может быть реализована схема регулировки питания с обратной связью . При заданной настройке выхода ЦАП выходное напряжение силового модуля оцифровывается АЦП и сравнивается с заданным напряжением в программном обеспечении. Затем можно настроить ЦАП для калибровки выходного напряжения как можно ближе к целевому напряжению. Эта схема с обратной связью обеспечивает очень точный метод регулировки подачи.При использовании метода с обратной связью точность внешних резисторов не имеет значения. На рисунке 4 выходное напряжение DC-DC4 регулируется одним из встроенных ЦАП.

   Есть два основных применения схемы регулировки подачи. Первый — это концепция , на которой расходуются на запасные части, то есть проверка реакции системы на работу ее источников питания на границах указанного диапазона напряжения питания оборудования. Производители оборудования для передачи данных, телекоммуникаций, сотовой инфраструктуры, серверов и сетей хранения данных должны тщательно тестировать свои системы перед отправкой конечным клиентам.Все источники питания в системе должны работать с определенным допуском (например, ± 5%, ± 10%). Маржа позволяет отрегулировать все расходные материалы на борту до верхнего и нижнего пределов допустимого диапазона с проведением тестов для обеспечения правильной работы. Централизованное устройство управления питанием с возможностью регулировки питания можно использовать для выполнения этого испытания на запас, при этом сводя к минимуму потребность в дополнительных компонентах и ​​площади печатной платы, необходимой для выполнения функции, которая требуется только один раз — во время испытания запаса на испытательном полигоне производителя.

   Четыре- угла часто требуется тестирование, т. Е. Тестирование в диапазоне рабочего напряжения и температуры оборудования, поэтому ADM1062 объединяет измерение температуры и обратное считывание в дополнение к схеме запаса источника питания с обратной связью.

   Второе применение схемы регулировки подачи — это компенсация колебаний подачи системы в полевых условиях. У таких различий много причин. В краткосрочной перспективе довольно часто напряжения незначительно изменяются при изменении температуры.В долгосрочной перспективе некоторые значения компонентов могут незначительно изменяться в течение срока службы продукта, что может привести к дрейфу напряжения. Цепи АЦП и ЦАП можно активировать периодически (например, каждые 10, 30 или 60 секунд) в сочетании с циклом программной калибровки, чтобы поддерживать напряжение там, где оно должно быть.

   Гибкость

   ADM1066 имеет встроенную энергонезависимую память, что позволяет его перепрограммировать столько раз, сколько необходимо, в то время как потребности системы в последовательности и мониторинге развиваются в процессе разработки.Это означает, что проектирование аппаратного обеспечения может быть завершено на ранних этапах процесса прототипа, а оптимизация мониторинга и последовательности может выполняться по мере выполнения проекта.

   Такие функции, как цифровое измерение температуры и напряжения, упрощают и ускоряют процесс оценки. Инструменты маржирования позволят регулировать шины напряжения во время цикла разработки. Таким образом, в ситуации, когда ключевой ASIC, FPGA или процессор также находятся в разработке, а уровни напряжения питания или требования к последовательности находятся в постоянном изменении по мере поставки новых версий кремния, простую настройку можно выполнить через графический интерфейс программного обеспечения. .Таким образом, устройство управления питанием можно перепрограммировать за несколько минут, чтобы учесть изменения, без необходимости физического изменения компонентов на плате или, что еще хуже, перепроектирования оборудования.

   Заключение

   Растущее количество шин напряжения и появление последовательности источников питания повысили требования к проектировщикам питания во всех видах устройств и систем — от ноутбуков, телевизионных приставок и автомобильных систем до серверов и хранилищ, сотовой связи. базовые станции и системы Интернет-маршрутизации и коммутации.Также представляют интерес более строгие процедуры тестирования, новые уровни сбора информации и быстрое и простое программирование, особенно в системах среднего и высокого уровня. Для повышения устойчивости и надежности, а также для добавления этих жизненно важных новых функций доступно множество новых интегральных схем управления питанием, которые помогают решать эти проблемы безопасно, эффективно и с минимальной площадью платы, сокращая при этом время вывода на рынок.

   Консультации — Специалист по спецификациям | Как спроектировать заземленную систему электроснабжения

   Цели обучения:

   • Поймите разницу между заземленными и незаземленными системами.
   • Узнайте, что требует код для незаземленных систем питания переменного и постоянного тока.
   • Знайте, чем поведение незаземленных систем во время замыканий на землю отличается от поведения заземленных систем и как уменьшить этот эффект.

   ---

   На любом объекте с критическими нагрузками, связанными с безопасностью жизни или чувствительными компьютерными нагрузками, жизненно важными для работы объекта, одним из наиболее важных элементов оборудования, указанного в проекте, является источник бесперебойного питания (ИБП), который использует накопленную энергию для подавать питание на эти критические нагрузки, когда обычное питание пропадает и запускается резервный источник питания для питания нагрузок в здании.

   При выборе модулей ИБП для питания критических нагрузок на объекте необходимо принять одно ключевое решение — использовать ли ИБП с входными и / или выходными трансформаторами или без них. На рисунках 2 и 3 представлены условные схемы, изображающие, соответственно, трансформаторный и бестрансформаторный модули ИБП.

   За последнее десятилетие бестрансформаторные ИБП быстро набрали популярность, затмив конструкции на основе трансформаторов. Этот переход неудивителен, поскольку бестрансформаторные модули имеют много преимуществ по сравнению с ИБП с трансформаторами.Самое большое преимущество — эффективность. ИБП без трансформаторов может получить преимущество в КПД на 5% или больше по сравнению с ИБП с трансформаторами. Это не только означает более низкие счета за электроэнергию, но также снижает тепловую нагрузку в помещении, в котором находится ИБП, что приводит к снижению требований к HVAC.

   На объектах с большой критической нагрузкой экономия может быть значительной. Кроме того, бестрансформаторные системы ИБП уменьшают вес и занимаемую площадь каждого модуля ИБП по сравнению с трансформаторными системами, уменьшая размер и требования к конструкции электрических помещений и оставляя больше места для пустого пространства или других частей здания.

   Однако выходной трансформатор ИБП на основе трансформатора предоставляет возможность, недоступную для бестрансформаторных систем ИБП: электрическая изоляция, обеспечиваемая трансформатором, дает возможность создать отдельно производное соединение нейтрали с землей на выходе ИБП. В определенных ситуациях — например, в системе, обслуживаемой незаземленной треугольником, в системе, заземленной через заземление с высоким сопротивлением, или в системах, в которых существует вероятность того, что два источника ИБП с двумя входами могут поступать из двух независимых источников — может быть желательно получить нейтраль на ИБП без трансформатора, чтобы обеспечить ИБП стабильным опорным заземлением, которое он может использовать для регулирования напряжения на выходе и на шине постоянного тока.

   Если такая нейтраль не выводится в бестрансформаторной системе ИБП, тогда, когда батарея ИБП разряжается во время сбоя входного питания, а входной автоматический выключатель ИБП разомкнут, нижестоящая система работает без заземления. В большинстве установок будет один или несколько выходных трансформаторов, внешних по отношению к ИБП, обслуживаемых критически важной системой электроснабжения. Эти выходные трансформаторы обычно размещаются в блоке распределения энергии, и на их вторичной стороне может быть получена заземленная система, но эта часть системы на первичной стороне, тем не менее, будет незаземленной в течение этого периода.

   Большинство инженеров-проектировщиков привыкли работать с заземленными системами, и перспектива оставить часть здания незаземленной даже в течение обычно короткого переходного периода между отключением входного питания и запуском системы резервного питания объекта может показаться тревожной. Однако создание безопасной, надежной и соответствующей нормам незаземленной системы электропитания относительно просто, требуя лишь незначительных модификаций систем заземления и соединения, необходимых в любой заземленной системе электропитания.

   Заземленный против незаземленного

   Чтобы понять особые требования к незаземленной системе, важно сначала определить, что подразумевается под «заземленной» и «незаземленной». Заземление системы достигается путем намеренного подключения токоведущего проводника к земле (т. Е. К земле) или к чему-то, что служит вместо земли. Обычно это достигается путем соединения нейтрального провода системы с землей в источнике питания, часто со вторичной обмоткой трансформатора или статора генератора, соединенной звездой, а также с помощью основных средств отключения на объекте.Следовательно, незаземленная система — это система, в которой ни один из проводников с током не заземлен намеренно.

   Заземленные системы обычно предпочтительнее незаземленных по нескольким причинам. Заземленные системы стабилизируют уровни напряжения по всей системе, гарантируя, что все оборудование в системе работает при одинаковой разности потенциалов. Это особенно важно для ИБП, поскольку перед ним стоит задача точного регулирования уровней напряжения как на выходе, так и на шине постоянного тока, а для точного регулирования напряжения требуется надежное, стабильное опорное напряжение относительно земли.Заземленные системы также уменьшают скачки напряжения из-за ударов молнии, помогают предотвратить разность потенциалов между различными частями оборудования в системе и обеспечивают цепь для протекания тока замыкания на землю через заземленные проводники цепи обратно к источнику питания, позволяя использовать устройства защиты от перегрузки по току. для быстрой работы и локализации неисправности.

   NFPA 70: Национальный электротехнический кодекс (NEC), статья 250.4, устанавливает общие, основанные на характеристиках требования для обеих заземленных систем в 250.4 (A) и незаземленные системы в 250,4 (B). К заземленным системам предъявляются пять требований: заземление электрической системы, заземление электрического оборудования, соединение электрического оборудования, соединение электропроводящих материалов и эффективные пути тока замыкания на землю.

   Примечательно, что четыре требования к незаземленным системам, перечисленные в 250.4 (B), аналогичны или идентичны последним четырем требованиям к заземленным системам. Так же, как и в заземленных системах, для незаземленных систем требуется, чтобы токопроводящие материалы, не содержащие токи, охватывающие электрические проводники или оборудование, а также те, которые могут оказаться под напряжением, были подключены к земле через путь с низким сопротивлением.Перекрытие между этими двумя наборами требований иллюстрирует представление о том, что проектирование незаземленной системы не слишком сильно отличается от проектирования заземленной.

   Чтобы понять, что NEC требует от бестрансформаторной системы ИБП, когда она работает без заземления во время разряда батареи, мы должны сначала определить, как эта система определяется, используя язык NEC. Когда входной автоматический выключатель ИБП разомкнут, ИБП не подключается к вышестоящей системе электроснабжения и, следовательно, к источнику питания через какие-либо проводники цепи, кроме тех, которые используются для заземления и соединения.

   Важно отметить, что даже несмотря на то, что корпус ИБП и последующее оборудование все еще могут быть эффективно подключены к корпусу источника питания в этом состоянии, система не считается заземленной, если токоведущий проводник не подключен к земле. Поэтому NEC определяет систему в этом состоянии как отдельно производную систему, а батареи ИБП как отдельно производный источник. Требования к заземлению для незаземленных отдельно выведенных систем определены в статье 250.30 (В).

   Для этого раздела NEC требуются три компонента: провод заземляющего электрода, система заземляющих электродов и соединительная перемычка на стороне питания. Последний из этих компонентов требуется только тогда, когда источник отдельно производной системы расположен в отдельном корпусе, чем первое средство отключения. Обычно это не относится к ИБП, поскольку выходной автоматический выключатель ИБП обычно размещается в корпусе ИБП.

   Все три из этих заземляющих компонентов также требуются в заземленных отдельно производных системах.По сути, корпус ИБП должен быть заземлен через систему заземляющих электродов здания с помощью проводника заземляющего электрода. Это соединение в незаземленной системе служит опорной точкой заземления для всего токопроводящего оборудования в незаземленной системе, которое не пропускает ток при нормальных условиях.

   Заземление системы

   Производители ИБП

   предлагают множество решений по вопросу о том, как обеспечить, чтобы ИБП поддерживал связь с землей в незаземленных условиях, чтобы гарантировать стабильное регулирование напряжения ИБП.Некоторые производители используют так называемое «виртуальное заземление» в общей точке входного и выходного фильтров ИБП для достижения этой цели. Часто это стандартная функция, особенно на новых моделях ИБП, но в некоторых случаях требуется дополнительный аксессуар. Выбирая бестрансформаторный ИБП, особенно в трехфазной трехпроводной системе, обратите внимание на то, как он будет работать в незаземленных условиях.

   Правила, регулирующие систему заземляющих электродов и проводники заземляющих электродов, содержатся в Части III статьи 250 NEC.Та же система заземляющих электродов, которая используется для здания в целом, также должна использоваться для любых отдельно созданных систем в соответствии с NEC 250.58, поэтому все, что требуется, — это соединение между заземляющим электродом здания и корпусом ИБП через провод заземляющего электрода. . Соответственно, в этой ситуации применимы все обычные требования к материалам системы заземляющих электродов, перечисленные в NEC 250.52, и к установке, перечисленные в 250.53.

   Точно так же правила, регулирующие проводники заземляющих электродов, не различаются для заземленных и незаземленных систем.Статьи 250.62 и 250.64 NEC регулируют материалы и методы установки заземляющих проводников электродов соответственно. Требуемый размер используемых проводов заземляющего электрода должен определяться в соответствии с требованиями NEC 250.66, которые различаются в зависимости от типа используемого заземляющего электрода, размера самого большого незаземленного проводника или набора проводников в системе и материала провод заземляющего электрода.

   Независимо от размера системы, провод заземляющего электрода всегда должен быть не меньше, чем # 8 AWG для меди или # 6 AWG для алюминия, и, если это не отменено местными поправками или требованиями юрисдикции (AHJ), заземление провод электрода не должен быть больше, чем # 3/0 AWG для меди или 250 тыс. куб. м для алюминия.Наконец, требования к соединению проводов заземляющего электрода с системой заземляющих электродов изложены в NEC 250.68.

   Незаземленные системы

   До сих пор обсуждаемые правила заземления для незаземленных систем очень похожи на правила для заземленных систем. Действительно, если использовать надежную конструкцию заземления для нормально заземленной системы и обеспечить подключение ИБП и корпусов аккумуляторных шкафов к системе заземляющих электродов здания через проводники заземляющих электродов подходящего размера, почти все требования к незаземленной системе будут выполнены. когда ИБП разряжает свои батареи и становится незаземленной системой во время переключения питания.

   Однако существует ключевое различие между поведением заземленных и незаземленных систем, которое предъявляет дополнительные требования к незаземленным системам. Эта разница появляется, когда в системе происходит одиночное замыкание линии на землю.

   В системе с глухим заземлением соединение (обычно) нейтрального провода с землей в источнике питания означает, что при замыкании линии на землю будет сформирована полная цепь. Это позволяет протекать большому току короткого замыкания через путь с низким сопротивлением, созданный замыканием, в результате чего срабатывает устройство защиты от перегрузки по току (OCPD), оснащенное функцией обнаружения замыкания на землю, и быстро изолирует замыкание.

   В незаземленной системе, однако, не возникает цепи, когда происходит одиночное замыкание линии на землю, через которое может протекать ток короткого замыкания. Вместо этого поврежденный провод просто заземляется, и межфазные потенциалы между поврежденной фазой и другими неповрежденными фазами становятся межфазными потенциалами. Однако величина разности потенциалов между фазами не меняется. Это не окажет заметного влияния на производительность системы, когда это произойдет, но если неисправность не будет устранена и произойдет второе замыкание между фазой на землю, это приведет к двойному замыканию между фазой и землей, вызывая большие токи замыкания. и создание потенциала для большего повреждения электрического оборудования и большего риска для безопасности персонала.Как и в заземленной системе, междуфазное замыкание в незаземленной системе будет генерировать ток короткого замыкания и, как правило, приведет к срабатыванию устройства защиты от перегрузки по току и изоляции замыкания.

   Чтобы гарантировать, что одиночные замыкания на землю не останутся незамеченными, NEC 250.21 (B) требует, чтобы незаземленные системы были оснащены детекторами заземления в точке, максимально приближенной к источнику питания системы. Детектор заземления отслеживает разность потенциалов между фазными проводниками системы и землей в незаземленной части системы, к которой он подключен.Если в системе присутствует замыкание на землю, она издает визуальный и / или звуковой сигнал, чтобы предупредить операторов или обслуживающий персонал. Затем операторы могут инициировать плановое отключение системы, чтобы можно было обнаружить и устранить неисправность. Это особенно важно в системе, обслуживаемой ИБП, поскольку обычно необходимо регулярно отключать критические нагрузки, чтобы свести к минимуму риск для безопасности жизни или нарушения бизнес-функций.

   Например, инициирование выключения критически важной компьютерной системы может быть дорогостоящим из-за наличия замыкания на землю в системе, но это, безусловно, будет меньше, чем внезапное отключение питания тех же самых компьютеров.Большинство систем ИБП содержат механизм обнаружения земли, но важно убедиться, что этот компонент включен, чтобы обеспечить соответствие этому требованию.

   Обнаружение замыканий на землю особенно важно, когда система становится временно незаземленной, например, когда бестрансформаторный ИБП разряжает свою батарею из-за отказа входного источника, потому что, вероятно, он снова станет заземленным, когда входное питание вернется. Когда питание восстанавливается, либо через возврат к электросети, либо из-за того, что источник генератора переходит в оперативный режим, входной автоматический выключатель ИБП замыкается, и система снова будет заземлена.Если замыкание на землю все еще присутствует в системе, когда это происходит, ток замыкания на землю будет протекать через замыкание. Детектор заземления в ИБП может предотвратить эту ситуацию за счет упреждающего отключения до того, как появится возможность протекания тока короткого замыкания.

   Обнаружение

   Для обеспечения правильной работы детектора замыкания на землю во всей незаземленной системе важно проверить соответствие требованиям для подключения корпуса ИБП к системе заземляющих электродов (обсуждалось выше), а также требованиям к заземлению. металлических предметов, не протекающих по току, подпадающих под действие Части V статьи 250 NEC.Это гарантирует, что любая точка в незаземленной системе, в которой может произойти замыкание на землю, имеет надежную ссылку на землю посредством подключения корпуса ИБП к системе заземляющих электродов, и что детектор может точно обнаружить замыкание на землю. условие.

   В дополнение к требованиям к незаземленным системам переменного тока NEC содержит дополнительные требования к незаземленным системам постоянного тока. Это относится к более распространенной 2-проводной системе постоянного тока, поскольку Раздел 250.162 (B) требует, чтобы все 3-проводные системы постоянного тока были заземлены.Конечно, ИБП будет содержать систему постоянного тока, а именно соединение между системой накопления энергии и выходным инвертором. В статье 250.169 NEC перечислены требования к незаземленной системе постоянного тока с отдельным производством. Эти требования аналогичны требованиям к системе переменного тока, а именно: корпус источника должен быть заземлен через систему заземляющих электродов здания посредством проводника заземляющего электрода.

   Однако обратите внимание, что размер проводника заземляющего электрода для системы постоянного тока регулируется другим участком, чем участок переменного тока, а именно участком 250.166, который требует, чтобы провод заземляющего электрода был не меньше, чем самый большой проводник, питаемый системой постоянного тока. Однако одинаковые минимальные и максимальные размеры проводов заземляющих электродов для различных установок применимы как к системам постоянного, так и переменного тока. Для большинства установок ИБП не требуется никаких особых требований для системы постоянного тока, поскольку обычно система постоянного тока заземляется на батарейном отсеке, хотя важно убедиться, что это будет так в данной установке.

   В случае, если необходимо принять во внимание особые конструктивные соображения, чтобы рассмотреть, что может представлять собой наилучшую практику для проектирования системы заземления для части постоянного тока ИБП в условиях незаземленной системы, может быть полезно рассмотреть в некоторой степени аналогичную ситуацию: Незаземленная солнечная фотоэлектрическая система.

   Незаземленные фотоэлектрические системы не редкость по многим из тех же причин, по которым бестрансформаторные ИБП стали популярными. Подобно части постоянного тока системы ИБП во время передачи энергии, незаземленная фотоэлектрическая система — это незаземленная система постоянного тока, питающая систему переменного тока через инвертор.Фактически, большинство фотоэлектрических систем имеют системы хранения энергии как часть системы постоянного тока, как и в ИБП. Таким образом, хотя они и не являются требованиями, правила и комментарии NEC относительно фотоэлектрических систем, содержащиеся в статье 690, особенно в части III и части V, могут быть полезны при размышлении о заземлении системы накопления энергии ИБП.

   Особо следует отметить Раздел 690.15 (D), в котором описаны требования к средствам отключения оборудования для фотоэлектрических систем. В этом разделе обращается внимание на более общее требование, содержащееся в разделе 210.4 (B), согласно которому отключающие средства должны одновременно отключать все незаземленные проводники цепи, к которой они подключены. В отличие от заземленной системы, в которой отключение нейтрального провода не обязательно должно происходить одновременно с отключением фазных проводов, в незаземленной системе все провода должны быть одновременно отключены, так как ни один из них не заземлен. Это не часто вызывает беспокойство, но об этом следует помнить при выборе автоматического выключателя постоянного тока, защищающего систему накопления энергии ИБП.

   ---

   Бен Стивенс — младший инженер-электрик в Пейдж. Он проработал в компании Page 3 года и специализируется на научно-технических проектах.

   Учебное пособие по проектированию источников питания

   — Новости силовой электроники

   В этой серии руководств подробно объясняются этапы проектирования источников питания для импульсных стабилизаторов постоянного и повышающего топологии с понижающей и повышающей топологией, а также проводятся специальные занятия по компоновке печатной платы и управлению фронтами сигнала для электромагнитных помех, которые применяются ко всем импульсным стабилизаторам.Эта серия руководств разделена на 4 части и содержит подробные сведения, подсказки и советы, которые будут полезны даже самым опытным разработчикам источников питания. Новички, которые никогда не проектировали блоки питания, могут использовать эту серию в качестве начала. Но больше всего от этого выиграют те инженеры, которые уже имеют некоторый опыт проектирования блоков питания и хотят получить более глубокие знания.

   • Часть 1: Топологии и основы
   • Часть 2: Понижающий регулятор
   • Часть 3: Схема печатной платы для коммутаторов
   • Часть 4: Регулятор наддува

   ---

   В рамках этой серии мы будем выпускать новое руководство каждую неделю.Первый доступен уже сейчас. Вот повестка дня:

   • Линейные регуляторы и регуляторы с малым падением напряжения (LDO)
   • Рассеивание мощности и терморегулирование силовых полупроводников
   • Импульсный регулятор введение и трехконтактный элемент
   • Три основных топологии преобразователя: понижающий, повышающий и инвертирующий понижающий-повышающий
   • Катушки индуктивности и токи индукторов

   Добро пожаловать в часть 1-1 серии статей «Проектирование источников питания с индуцированным питанием, топологии и основы», представленной вам компанией Power Electronics News.Если вы уже разработали регуляторы на 100 долларов, вы, вероятно, можете пропустить это занятие, но я уверен, что в следующих 25 слайдах есть хоть что-то, что даже сезонные профессионалы сочтут полезными или полезными. На этом занятии мы рассмотрим линейные источники питания, управление температурным режимом, а затем основы импульсных источников питания постоянного тока.

   Здесь вы можете видеть меня, я ваш хозяин, Крис Ричардсон, и несколько фотографий значков из моей истории, сначала в 2005 году в National Semiconductor, позже в Texas Instruments в 2011 году после того, как они купили National Semiconductor, и, наконец, в 2013 году, когда я основал Power Induced Design.Если вы хотите связаться со мной, вот мой адрес электронной почты: [email protected]. Вы можете видеть здесь, что волосы немного меняются, но эта нежная улыбка всегда остается прежней.

   ---

   Вначале было дискретное

   Этот слайд предназначен для всех моих зрителей, которые любят научную фантастику и управление питанием. Точнее было бы сказать, что вначале были источники питания на основе электронных ламп, поэтому давайте назовем это цитатой в начале цитаты о современных источниках питания.Теперь эта схема очень проста. Есть эталон, обычно стабилитрон, токоограничивающий резистор, чтобы предохранить эталон от перегрева, и проходной элемент. Я нарисовал проходной элемент как NPN-транзистор, но n-MOSFET тоже работают. Последний резистор представляет собой нагрузку.

   ---

   Дискрет жив и здоров

   Этот тип схемы используется постоянно для получения источников питания от высокого напряжения, но для запуска используется кремний низкого напряжения.Что не показано, так это соединение с линией, входящей в эмиттер Q1, которая является выходом вспомогательной обмотки. Как только это вспомогательное напряжение превышает комбинацию VZ плюс VBE, то есть пробой напряжения Зенера плюс транзистор VBE, тогда Q1 отключается, и почти вся мощность рассеивается. Кроме того, причина того, что биполярные транзисторы предпочтительнее полевых МОП-транзисторов, хотя у полевых МОП-транзисторов гораздо больше выбора, заключается в том, что труднее определить, сколько обратного напряжения необходимо от источника к затвору, чтобы убедиться, что полевой МОП-транзистор действительно и действительно выключен.Еще одно замечание. Если ваш источник переменного тока в постоянный или высоковольтный не запускается во время первоначального тестирования, это почти всегда из-за схемы настройки или вспомогательной обмотки.

   ---

   Затем появился интегрированный NPN
   

   Следующей эволюцией после дискретных линейных регуляторов стал интегрированный регулятор NPN. Эта интегральная схема исходит из интегральной схемы или IC. В наши дни почти любой линейный регулятор часто называют LDO, что означает регулятор с малым падением напряжения. В целом, у настоящих регуляторов NPN не так уж мало случаев отсева, и мы увидим почему на следующем слайде.Но даже регулятор NPN, поскольку существует несколько конфигураций с PNP или с MOSFET.

   И это хорошее время, чтобы определить, что такое напряжение падения на самом деле. Это минимальный запас по высоте, то есть разница в напряжении, необходимая между входным и выходным напряжением, чтобы поддерживать это выходное напряжение. Как вы можете себе представить, это вызывает большую озабоченность, поскольку минимальное напряжение становится все ближе и ближе к максимальному выходному напряжению данного линейного регулятора, а также, особенно когда у регуляторов есть выпадающие напряжения, которые часто труднее вычислить.

   Итак, одна приятная вещь в интеграции, помимо меньшего количества деталей, которые нужно выбирать и размещать, и, конечно же, их превосходной стабильности, заключается в том, что для регулятора IC весь этот кремний имеет примерно одинаковую температуру, и это очень хорошо для стабильность схемы.

   Здесь, на этой странице, есть два термина, о которых я хочу поговорить подробнее. Один из них — PSRR. Это коэффициент отказа блока питания. Это также известно как восприимчивость к звуку. Это способность источника питания подавлять дифференциальный шум, который присутствует между положительным входом, обозначенным здесь как VN, и отрицательным входом, который подразумевается, но не показан явно.Это наземные символы.

   Затем есть коэффициент подавления синфазного сигнала. Это CMRR, и у него более удачное название. Это относится к способности источника питания подавлять синфазный шум, то есть шум, который присутствует между положительным входом и землей или отрицательным входом и землей.

   ---

   Ограничения NPN Darlington
   

   Итак, здесь, на этом слайде, мы можем видеть внутренние детали классического регулятора NPN, также известного как регулятор Дарлингтона.Как видите, два транзистора NPN и один транзистор PNP включены последовательно с трактом управления. И когда я впервые взглянул на эту схему, я подумал: «Хм, есть только одно падение напряжения VCE от входа V к выходу V. Так почему же эта схема не работает при падении напряжения, скажем, до 500 милливольт? » Но на самом деле цепи управления нужны эти два напряжения VBE и одно напряжение VCE. Итак, суммируя, это 0,7 вольт плюс 0,7 вольт плюс 0,3 вольт, и это дает вам довольно близко к двум вольтам.

   Таким образом, без управления нет стабильного выходного напряжения V, и именно поэтому стандартный регулятор Дарлингтона NPN, подобный этому, не будет работать надежно при попытке понизить, скажем, 5,0 вольт до 3,3 вольт. Вы, вероятно, столкнетесь с отсевом, особенно если вы знаете, что допустимое отклонение для этих 5 вольт обычно составляет, скажем, плюс-минус 5 или плюс-минус 10 процентов.

   Таким образом, выпадение сигнала — это явно плохо, поскольку выходное напряжение больше не регулируется, но другая проблема заключается в том, что когда цепь выпадает, весь шум на входе проходит на выход почти без затухания.

   ---

   Рассеиваемая мощность в линейных регуляторах
   

   Итак, что касается рассеивания мощности, скажем, в мире источников питания, есть три основных фактора, которые убивают устройства: перенапряжение, отрицательное напряжение там, где оно не ожидается, и перегрев. И из этих трех вещей, все они на самом деле сводятся к перегреву, потому что перенапряжение обычно вызывает протекание большого количества тока, а отрицательное напряжение обычно вызывает протекание тока там, где он не должен течь, и слишком большой ток, протекающий в данное место вызывает слишком много тепла.Так что рассеяние мощности имеет решающее значение.

   И что мы видим здесь, в этой схеме, так это то, что рассеивание мощности в линейных регуляторах очень простое. Вы просто вычитаете выходное напряжение из входного и умножаете это произведение на выходной ток. Теперь, когда вы хотите рассчитать наихудший случай и когда мы проектируем источники питания, мы практически всегда используем худший случай, для которого мы проектируем: вычитаем самое низкое выходное напряжение из самого высокого входного напряжения и умножаем его на максимальный выходной ток.

   ---

   Регулятор с малым падением напряжения, LDO

   Следующим важным достижением в линейных источниках питания стал стабилизатор с истинным малым падением напряжения, в котором используются различные способы подключения биполярных транзисторов или, для наименьшего падения напряжения, полевые МОП-транзисторы для проходного элемента. Таким образом, вместо того минимума 1,7 вольт и, как правило, больше, чем 2,0 вольт падения напряжения, которое потребуется NPN Darlington, эта схема имеет максимальное падение напряжения чуть более 300 милливольт, как вы можете видеть на графике здесь.И это при максимальном выходном токе.

   Итак, важное замечание. График при температуре 25 градусов Цельсия. Вы можете увидеть, что это написано там. И падение напряжения действительно изменяется при изменении температуры. LDO, выдающий ток в один ампер, определенно нагреется, поэтому очень важно учитывать падение напряжения в худшем случае во всем диапазоне температур.

   ---

   Нижний дропаут снижает потери мощности

   Таким образом, внутренние детали p-MOSFET стабилизатора с малым падением напряжения делают его более понятным.Это то же устройство, что мы видели на предыдущей странице. Имея всего два элемента на основе полевых МОП-транзисторов, мы также можем понять, почему между V out и V in требуется всего 300 милливольт или около того. Если мы предположим, что допустимое отклонение 5,0 вольт составляет плюс-минус 10 процентов, а это определенно худший случай для современных источников питания, то запас по напряжению между пятью вольт минус 10 процентов или 4,5 вольт и выходным напряжением 3,3 вольт будет равным. 1,2 вольта.Этого более чем достаточно, чтобы схема оставалась стабильной.

   В наши дни для LDO обычным явлением является падение с 2,5 до 1,8 вольт, даже с 1,8 до 1,2 вольт. И есть некоторые строго контролируемые случаи, когда вы даже можете регулировать напряжение от 1,5 до 1,2 вольт. Таким образом, общая тенденция состоит в том, чтобы уменьшить это падение до минимума, а цель состоит в том, чтобы уменьшить рассеиваемую мощность и нежелательное тепло. Тепло определенно является врагом источников питания и вообще всей электроники.

   ---

   Упаковка и управление температурным режимом

   Итак, у нас есть основы линейных источников питания. А теперь поговорим подробнее о тепле. Говоря языком маркетинга, это терморегулирование, но я предпочитаю сказать, что давайте не будем готовить наши блоки питания. В общем, чем больше размер корпуса, тем ниже тепловое сопротивление. А термическое сопротивление очень похоже на электрическое сопротивление. Чем он выше, тем сложнее сохранять соединение, то есть кремний в центре упаковки, в прохладном состоянии.

   Теперь, когда давно, единственные доступные пакеты были ограничены выводами для отвода тепла от соединения, будь то через отверстие или поверхностный монтаж. Силикон обычно находился на медной основе, называемой выступом, и соединительные провода, сделанные из золота или алюминия, обеспечивали электрические соединения с контактами. Во многих корпусах эти тонкие соединительные провода также являются единственными настоящими проводниками тепла, поскольку пластик корпуса так же плохо проводит тепло, как и электрический ток.

   Поставщики кремния и корпусов часто знают и предоставляют определенные части общего теплового сопротивления от перехода до окружающей среды. Это тета JA. Одна часть, которую они могут сообщить и надежно сделать, — это тепловое сопротивление термического сопротивления от соединения до точки пайки. Это тета JS. Но в большинстве случаев то, как используется пакет, оказывает такое большое влияние на общий тета-JA, который является переходом к окружающему, что лучшее, что могут сделать поставщики, — это действительно предоставить нам несколько типичных случаев.

   Опыт, а под опытом я имею в виду обгоревшие чипы и обожженные пальцы, часто является лучшим инструментом для управления питанием. Тем не менее, важно указать на основное уравнение. Конечная температура перехода — это функция температуры окружающей среды плюс общая рассеиваемая мощность, умноженная на это общее тепловое сопротивление от перехода к окружающей среде. По крайней мере, для линейных регуляторов мы знаем рассеиваемую мощность с хорошей точностью.

   ---

   Компоновка печатной платы и управление температурным режимом

   Компоновка печатной платы

   — это один из важнейших параметров, который производители ИС не могут контролировать, поэтому они предлагают различные сценарии.Здесь мы смотрим на SC-74, небольшой корпус для LDO. Так называемая «минимальная установка меди2» — это, по сути, всего лишь рекомендованная медная площадь на корпусе корпуса плюс несколько тонких дорожек. Учитывается и толщина меди — хотя не написано, что это 15 микрометров.

   Для контраста, посмотрите на случай, когда площадь соединения меди с контактами больше или равна 300 квадратных миллиметрам. Чтобы получить максимальную отдачу от этой медной области, ее необходимо подключать к контактам, по которым протекает наибольший ток.В данном случае это будут контакты Rext и OUT, которые уменьшают thetaJA на одну треть. Кстати, наличие трех выводов OUT является хорошим признаком того, что они пропускают большой ток, и их можно использовать для подключения медных участков.

   ---

   Преимущество упаковки с открытой площадкой

   Одним из значительных достижений в области управления температурным режимом стало внедрение так называемой упаковки с открытыми подушечками. Теперь многие из этих корпусов совместимы по выводам со стандартными промышленными корпусами, такими как SO-8 или, в показанном здесь случае, TSSOP-16.Таким образом, в этих случаях силикон по-прежнему находится на верхней части медной площадки, но эта площадка больше и / или находится ниже внутри упаковки, а часть ее обнажена снизу. Недостаток заключается в том, что под микросхемой на верхнем слое больше нет рабочих следов, но для большой мощности компромисс того стоит.

   Во многих случаях довольно сложно получить большую площадь, как те 300 квадратных миллиметров, о которых мы говорили на предыдущей странице. Трудно перенести эту большую область на верхний слой, где проходят все следы.Поэтому мы используем тепловые переходные отверстия и медную поверхность на других слоях.

   Любой, кто работает с мощными светодиодами, наверняка использовал или рассматривал печатную плату с металлическим сердечником или MCPCB. Теперь открытые пакеты колодок любят MCPCB. Мы поговорим об этом позже. А пока один очень важный комментарий. Если вы не подключите открытую площадку корпуса с открытой площадкой, большинство силовых ИС по-прежнему будут работать, но их тепловое сопротивление такое же, как у стандартного корпуса, поэтому, если он у вас есть, но вы его не используете, вы ничего не получите. .

   В заключение отметим, что почти каждый аспект управления температурным режимом демонстрирует экспоненциальный отклик, как на графике, который вы видите здесь.Это означает, что, хотя больше всегда лучше, почти всегда наступает момент уменьшения отдачи. Другими словами, подключение вашей открытой контактной площадки к квадратному метру меди — это нормально, но вы не получите особой пользы от большей части этой меди. Кстати, я упоминал, что медь не из дешевых?

   ---

   FR-4 по сравнению с металлом — Сердечник PCB

   Я упоминал светодиоды на предыдущем слайде, и мощные светодиоды сегодня являются королем терморегулирования, потому что существует прямая взаимосвязь между терморегулированием и качеством, и количеством светоотдачи.

   Кстати, я люблю светодиоды. Драйверы светодиодов — мой любимый тип источника питания. Все, что горит или мигает. В любом случае, производители мощных светодиодов провели отличные исследования в области управления температурным режимом. Все, что работает для светодиода питания, у которого всегда есть термический язычок, определенно будет работать для силовой ИС с термическим контактом.

   Само собой разумеется, что печатная плата с металлическим сердечником — это замечательно, если вы можете ее использовать. Раньше это было очень, очень дорого, но благодаря большому объему светодиодного освещения теперь оно стало намного доступнее.Для меня большой недостаток MCPCB по-прежнему заключается в том, что иметь более двух слоев дорожек на MCPCB довольно сложно и дороже.

   ---

   FR-4 с Thermal Vias

   FR-4 никогда не будет так хорошо отводить тепло от источника, как MCPCB, но есть много способов сделать большие улучшения. Более толстые слои меди — это один из способов, простой факт большей тепловой массы. Я видел конструкции, содержащие до 140 микрометров меди, но если вы поместите медь такой толщины на внешние слои, компоненты больше не будут лежать ровно, и сборка станет действительно сложной.Таким образом, добавление внутренних путей — это еще один способ улучшить тепловое сопротивление, и, как показывает этот слайд, тепловые переходные отверстия в значительной степени являются стандартным способом подключения источника тепла на внешнем слое к теплоотводу в виде медных участков на внутренних слоях или на противоположных внешних слоях.

   Обратите внимание на более или менее экспоненциальную форму кривых на этой странице. Теперь мы смотрим как на количество переходных отверстий, так и на диаметр этих переходных отверстий. Да, чем больше, тем лучше, но опять же, есть точка уменьшения отдачи.Есть также несколько важных практических вопросов. Например, в большинстве приложений вы не сможете разместить 91 переходное отверстие ниже пакета SO-8. Хотя здесь это не показано, эффективность этих тепловых переходных отверстий также падает, и снова экспоненциально, по мере того, как они размещаются все дальше и дальше от источника тепла.

   Последнее очень важное замечание о тепловых переходных отверстиях заключается в том, что, хотя они наиболее эффективны при размещении непосредственно под тепловым выводом силовой ИС, это область пайки. Слишком большие переходные отверстия будут отводить, стечь или отводить припой во время сборки.

   Лично мне нравится использовать переходные отверстия с внешним диаметром 0,5 миллиметра и диаметром отверстия 0,25 миллиметра, и я обычно разделяю их на один миллиметр. На самом деле лучше всего сесть с производителем печатной платы и контрактным производителем и заранее договориться о том, что будет работать лучше всего.

   ---

   А как насчет преобразования 24 В в 1,2 В при 10 А?

   Один из моих коллег из National Semiconductor, который был гуру линейных регуляторов, однажды рассказал мне о заказчике, который позвонил ему и попросил помощи в разработке линейного источника питания 10 кВт для лазера.Известно, что лазеры не переносят пульсации для своих драйверов, но вам понадобится бассейн хорошего размера, чтобы охладить такой источник. Он сказал им использовать переключатель, но, насколько я знаю, они так и не перезвонили!

   Чуть менее мощный, но все же наглядный пример — промышленная система с очень распространенным напряжением на шине 24 В, питающая что-то цифровое, для чего требуется 1,2 В. Если бы выходной ток составлял 10 А, вы бы рассеивали около 230 Вт, а для этого вам понадобится серьезный радиатор.Вы также будете сжигать 230 В на выходную мощность 12 Вт, а это эффективность 5%. Гордиться нечем!

   Теперь, если у меня будет возможность обновить этот семинар, я посмотрю, смогу ли я построить эту схему и снять видео, как жареный зефир…

   Хорошо. Так что же делать, если вы хотите снизить напряжение с 24 до 1,2 вольт при 10 ампер, а отдел маркетинга сообщает вам, что поджаривание зефира не является дополнительной функцией для вашего источника питания? Что ж, ответ в том, что вы используете импульсный регулятор.В этой презентации мы просто окунемся в пул переключателей.

   ---

   Переключение на контроль средней мощности

   Вот схема и график, показывающие самую основную часть импульсного регулятора. Я написал источник как V для напряжения и показал напряжение на нагрузке, но на самом деле все, что мы здесь делаем, — это подключаем источник питания к этой нагрузке на некоторый период времени, а не подключаем ее. источник питания в остальное время.Если бы у нас был фиксированный период для каждого цикла длиной t, то время, когда источник не был подключен, было бы T минус t on.

   Два наиболее важных понятия здесь: во-первых, нагрузка воспринимает среднюю мощность, или среднее напряжение, или средний ток, которые отличаются от таковых у источника, потому что они не подключены в течение 100 процентов времени. Во-вторых, это рабочий цикл, то есть процент времени, в течение которого источник и нагрузка подключены, и определяет среднюю мощность на нагрузке.Теперь для этой схемы рабочий цикл D равен t on, деленному на период T.

   ---

   Некоторые приложения принимают чистый ШИМ

   Широтно-импульсная модуляция или ШИМ — это тип управления, который заключается в изменении времени подключения источника и нагрузки. Другой способ сказать это — указать, что рабочий цикл модулируется. Более высокий рабочий цикл означает более широкий импульс.

   Сейчас существует множество приложений, в которых эти импульсы мощности подаются непосредственно на нагрузку с минимальной фильтрацией или без нее вообще.Обогреватели хороши, как и вентиляторы постоянного тока. Затем есть мой любимый, или, честно говоря, наименее любимый, TRIAC или фазовый диммер. Это простая схема, показанная в левом нижнем углу, и в ней используются чисто аналоговые компоненты, чтобы отрезать часть линии переменного тока, которая питает традиционные лампы накаливания или галогенные лампы. Причина моей любви и ненависти к диммерам TRIAC заключается в том, что если вы немного больше поймете об импульсных источниках питания, вы увидите, что TRIAC и переключатели смешиваются так же, как масло и вода.

   Импульсный преобразователь постоянного тока в постоянный, который находится в правом нижнем углу, начинается с концепции ШИМ, но добавляет критический элемент — фильтр. Цель фильтра — сглаживать или усреднять импульсы напряжения, тока или мощности для тех, кто естественным образом не может выполнить это усреднение.

   ---

   Трехконтактный элемент

   Практически все преобразователи, описанные на этом семинаре, называются жестким переключением по квоте, потому что они включают или выключают один переключатель, когда на нем есть напряжение или ток.Прерывание тока или короткое замыкание напряжения известно как жесткое переключение, и, честно говоря, с переключателями сложно. Я хочу сказать, что жесткое переключение вызывает рассеяние мощности. Рассеивание мощности вызывает нагрев. И теперь мы знаем, что тепло — убийца номер один для электроники. По крайней мере, для промышленной электроники. Для бытовой электроники убийцей номер один по-прежнему остается унитаз, в который попадает ваш мобильный телефон.

   Один из лучших способов представить себе преобразователь с жестким переключением — использовать этот очень простой элемент с тремя выводами.Прямоугольная волна появляется в черной точке посередине, и наш друг, силовой индуктор, является основным элементом сглаживающего фильтра. Именно выходная часть катушки индуктивности определяет тип импульсного преобразователя, также известный как топология.

   Хотя здесь это и не показано, важно отметить, что эти два переключателя работают в противофазе, что означает, что только один из них всегда включен в любой момент времени. Если по какой-либо причине они оба включатся одновременно, случится что-то плохое.Это то, что мы называем «простреливанием». Подробнее об этом на следующем слайде.

   ---

   Повышающий преобразователь

   Понижающий преобразователь — звезда этого шоу. Я не могу сказать это с абсолютной уверенностью, но я почти уверен, что понижающий преобразователь — самый распространенный из всех импульсных стабилизаторов, и это определенно самый распространенный преобразователь постоянного тока в постоянный. Видите, как индуктор подключается к выходу? Это означает, что средний выходной ток такой же, как и средний ток катушки индуктивности.Как мы увидим, ток катушки индуктивности — одна из самых важных форм сигнала в импульсном преобразователе.

   Понижающий уровень — отличное место для начала работы с коммутаторами, потому что мы все признаем LC-фильтр второго порядка, выходной сигнал. V in и два переключателя генерируют высокочастотный прямоугольный сигнал, а затем индуктор и выходной конденсатор объединяются для фильтрации, сглаживания и усреднения этого выходного напряжения. Некоторая пульсация будет всегда, но даже чувствительный лазер может работать с понижающим током, если вы правильно отфильтруете выходной сигнал.

   Здесь намного легче понять, почему тот прострел, о котором я говорил на предыдущем слайде, настолько разрушителен, поскольку оба переключателя включены одновременно, что приводит к короткому замыканию входного напряжения. Иногда вы просто перегораете предохранитель, но у большинства преобразователей постоянного тока нет предохранителя, и поэтому плохие переключатели становятся невосприимчивыми предохранителями.

   Между прочим, если вы разрабатываете силовую электронику и не взрываете детали, значит, вы недостаточно стараетесь.

   ---

   Ток индуктора

   Посмотрите внимательно на эту схему.Все, что мы действительно сделали, это повернули эти три конечных элемента. Теперь посмотрите на V снаружи и V внутрь. Если бы они были поменяны местами, это было бы доллар. Повышающий преобразователь, как следует из названия, повышает выходное напряжение до уровня, превышающего входное, и это не что иное, как понижающий преобразователь в обратном направлении.

   Когда я впервые изучил эти преобразователи, для меня это было совершенно разумно. В конце концов, это всего лишь прямоугольная волна фильтра. Но сначала я боролся с бустом. Как могло подняться выходное напряжение? Что ж, ответ кроется в физике индуктора, который на самом деле является сердцем любого импульсного преобразователя.Как только вы получаете ток, текущий в катушке индуктивности, физически невозможно мгновенно остановить магнитное поле, которое сопровождает этот ток. Многие люди, документы, учебники и заметки к EP говорят, что это ток, который нельзя остановить, но я предпочитаю думать о магнитном поле.

   Теперь мы рассмотрим повышающий преобразователь во всех его великолепных деталях в следующем разделе семинара, а пока предположим, что индуктор может генерировать почти любое напряжение, необходимое для поддержания этого непрерывного магнитного поля, и если мы используя эту способность, мы можем производить более высокое выходное напряжение, чем входное.

   Последнее замечание. Благодаря подключению катушки индуктивности ко входу, средний ток катушки индуктивности такой же, как и средний входной ток для повышающего преобразователя.

   ---

   Инвертирующий повышающий преобразователь

   Еще один виток трех клеммных элементов дает нам окончательную базовую топологию преобразователя постоянного тока в постоянный — инвертирующий повышающий-понижающий преобразователь. В университете у меня был замечательный профессор, который преподавал введение в курс силовой электроники, и он вложил в это название много энтузиазма.Он всегда говорил: «Бак-буст!»

   Что я имею в виду под инвертированием? Что ж, это еще один случай, когда я думаю, что многие учебники и заметки к EP недостаточно конкретны. Существует множество топологий понижающего-повышающего напряжения, потому что, когда вы используете только эти два слова, это просто означает преобразователь, выходное напряжение которого может быть выше или ниже значения входного напряжения.

   И этот преобразователь также инвертирует полярность выходного напряжения относительно земли. Фактически, вы можете видеть, что я нарисовал полярный выходной конденсатор, чтобы показать это.Это отличный секрет, если вы хотите запитать некоторые биполярные операционные усилители и вам нужны минус 5 или минус 15 вольт.

   Теперь для ясности: это абсолютное значение выходного напряжения, которое может быть больше или меньше абсолютного значения входного напряжения в этой цепи. Еще раз, давайте посмотрим, где подключается катушка индуктивности. Средний ток катушки индуктивности отличается как от среднего входного тока, так и от среднего выходного тока для инвертирующих повышательно-понижающих преобразователей.

   ---

   Ток индуктора

   Если посмотреть более подробно на суть наших основных импульсных преобразователей, все они работают по одному и тому же основному принципу. В течение первой части цикла длиной T мы используем эти переключатели для подачи заданного напряжения на катушку индуктивности. Это заставляет ток течь. Когда приложенное напряжение является постоянным, индуцированный ток линейно увеличивается.

   По истечении периода времени t on, равного рабочему циклу D, умноженному на период T, переключатели меняются, и на катушку индуктивности подается напряжение противоположной полярности.Теперь это не обязательно отрицательное напряжение по отношению к земле, просто отрицательное по отношению к напряжению, приложенному во время первой части цикла. Существует баланс, так называемый второй баланс вольт, означающий, что произведение приложенного напряжения и продолжительности времени, в течение которого оно применяется в течение первой части цикла, должно быть равно произведению напряжения и продолжительности времени, приложенного во время вторая часть цикла. Если они не равны, произойдет одно из двух.Выход преобразователя переходит в ноль или пуф, выход пытается уйти в бесконечность.

   Как говорил еще один мой старый коллега из NSC: «Вы дадите магии дымиться наружу».

   ---

   Реальное изображение индукторов I и V

   Каким бы хорошим ни был мой вводный курс по силовой электронике, мы никогда не смотрели на какие-либо реальные формы сигналов. Я также признаю, что у меня только что появился новый пробник дифференциального напряжения, и нет ничего лучше новой игрушки, чтобы вдохновить.

   Здесь у нас есть настоящий понижающий преобразователь, работающий от входа 12 вольт, выдающий на выходе пять вольт и выдающий выходной ток в пять ампер.Первый канал желтого цвета — это дифференциальное напряжение на катушке индуктивности, как показано на этой схеме, а второй канал синего цвета — это напряжение в коммутационном узле. Помните, это черная точка, где эти три части трех клеммных элементов соединяются относительно земли. И, наконец, четвертый канал зеленого цвета — это ток катушки индуктивности.

   Дифференциальный пробник позволяет мне измерять как опорное напряжение заземления с помощью стандартного пробника, так и плавающее напряжение одновременно, что иначе было бы невозможно.Вот реальная схема, показывающая, где мы измеряли различные напряжения и токи, и, наконец, фотография самой реальной установки. Пока не увижу, не поверю.

   ---

   Далее: Раздел 1-2 — Три основные топологии коммутации
   

   В разделе 1.2 я более подробно рассмотрю три основные топологии переключения, рассмотрю более практичные переключатели, исследую различия между режимами непрерывной и прерывистой проводимости, а также рассмотрю производные и составные топологии.Наш первый взгляд на обычную топологию переменного тока в постоянный будет с обратным регулятором. Наконец, я займусь маркетингом настолько, насколько я осмелюсь пойти, и расскажу немного о том, что находится внутри корпуса ИС импульсного стабилизатора, а что все еще находится снаружи на печатной плате.

   На этом завершается Часть 1-1, и я надеюсь, что вы кое-что узнали и вернетесь, чтобы увидеть следующую сессию, а также будущие. В части 1-2 мы более подробно рассмотрим каждый из трех основных преобразователей постоянного тока, а также обратный преобразователь и некоторые составные топологии.

   

   alexxlab