Источник питания с ёмкостным накопителем энергии
Такие источники питания получили в настоящее время наиболее широкое применение на практике. Источники питания с емкостными накопителями можно разделить на две группы:
1 схемы с неуправляемым током зарядки
2 схемы с управляемым током зарядки.
Зарядное напряжение емкостных накопителей лазерных установок колеблется в пределах от нескольких кВ до нескольких десятков кВ.
К первой схеме относятся схемы с зарядкой емкостей от источника напряжения через токоограничивающие элементы: активный резистор, индуктивность, конденсатор.
Принципиальная схема высоковольтного источника питания в виде источника напряжения с активным токоограничивающим резистором представлена на рис. .
Рис.
Т1-регулировочный трансформатор
Т2- ВВ трансформатор ( повышает напряжение)
V- ВВ диод для получения выпрямленного напряжения, для зарядки конденсаторов С1-С4
С1-С4 – батарея ВВ конденсаторов , суммарная емкость которых сотни, тысячи мкФ.
R2 – разрядное сопротивление для разрядки конденсаторов С1-С4 при отключении установки.
kV- киловольтметр, для измерения зарядного напряжения
Lp- индуктивности для обеспечения импульса разрядного тока требуемой формы
ИЛ- импульсная лампа, постоянно подключена к батарее конденсаторов но не пробивается, т.к. напряжение на конденсаторах выбрано меньше пробивного.
Работа схемы
При включении S1 происходит зарядка батареи ВВ конденсаторов Сб через Т1, т2, V1 и R1 до установившегося значения напряжения Uз. Таким образом происходит запасание эл. Энергии в батарее конденсаторов Сб. Величина зарядного напряжения Uз устанавливается с помощью регулировочного трансформатора Т1 и контролируется kV. После этого с помощью схемы поджига вызывается пробой газоразрядного промежутка импульсной лампы ИЛ. Батарея конденсаторов разряжается через Lp и импульсную лампу. Эл энергия , запасаемая в Сб преобразуется в световую энергию, излучаемую лампой.
Для такой схемы применяют два режима зарядки батареи конденсаторов:
- постоянная времени зарядной цепи много меньше полупериода питающего напряжения, те , где fс – частота питающего напряжения
-
В первом случае время зарядки равно , те зарядка батареи конденсаторов происходит за время изменения синусоидального напряжения от «0» до амплитудного значения. А - амплитудному значению напряжения на выводах источника те Т2.
Во втором случае время зарядки батареи конденсаторов до напряжения источника составляет , кпд процесса зарядки независимо от применяемого режима , можно определить по формуле
(2.33)
- энергия запасаемая в батарее конденсаторов, ЕП- энергия потерь.
В первом случае поэтому
Во втором , тогда , на практике , тк время заряда имеет меньшую величину:
Первый режим применяется в лазерах с высокой частотой следования импульсов- до 100 Гц.
Электрическая энергия, подводимая к излучателю, может быть определена по
формуле
, (2.34)
где - напряжения, до которого разряжается батарея конденсаторов
Можно определить режим зарядки Сб при котором достигается наиболее высокий к.п.д. в процессе зарядки батареи конденсаторов
Рис.
Согласно схемы замещения зарядной цепи (рис. ), энергия потерь в активном сопротивлении определяется по формуле
, т.к. ,
где tз- время зарядки.
Минимальное значение достигается при , т.е.
. (2.35)
Другими словами минимальные потери соответствуют постоянному зарядному току.
Электрические схемы источников питания с зарядкой через индуктивный и емкостный токоограничивающий элемент отличаются от приведенной (рис. ) только тем , что вместо резистора R1 включают индуктивности или емкости соответственно. Такие схемы получили применение в лазерах малой мощности и с точки зрения технологического применения лазеров интереса не представляют.
Дата добавления: 2015-08-14; просмотров: 1260;