вход Вход Регистрация



В схемах автономных преобразователей широко применяются конденсаторы различных типов. С точки зрения их назначения можно выделить следующие основные виды конденсаторов [15, 16]:

- конденсаторы для работы в цепях переменного тока промышленной частоты, предназначенные для повышения коэффициента мощности (косинусные);

- конденсаторы для работы в цепях постоянного тока с некоторой переменной составляющей в напряжении (фильтровые);

- конденсаторы для работы в цепях переменного тока повышенной частоты в диапазоне от 500 Гц до 10 кГц (коммутирующие);

- конденсаторы для работы в цепях с импульсными напряжениями (демпфирующие).

В зависимости от назначения цепи, режимы работы конденсаторов могут сильно отличаться. В частности, ток, протекающий через конденсатор, как правило, имеет несинусоидальную форму и достаточно часто ток конденсатора носит импульсный характер. Всё это приводит к дополнительным потерям в диэлектрике конденсатора, что может вызывать перегрев конденсатора и его выход из строя.

При синусоидальной форме напряжения на конденсаторе мощность потерь в конденсаторе определяется соотношением [16]:

, (1.33)

где: - мощность потерь;

- рабочая частота;

- действующее значение напряжения на ёмкости;

- ёмкость конденсатора;

- тангенс угла диэлектрических потерь.

Уравнение (1.33) показывает, потери в конденсаторе увеличиваются с ростом частоты в первой степени и с ростом напряжения в квадрате. Абсолютная величина потерь в значительной мере определяется качеством диэлектрика, которое отражается в величине . Диэлектрики на основе полимерных плёнок, используемых в высокочастотных конденсаторах, имеют порядка 10-3 – 10-4 . Бумажные и металлобумажные диэлектрики обычно имеют на два порядка больше, что и определяет возможность их применения лишь в конденсаторах, предназначенных для использования на промышленной частоте. Срок службы конденсатора, в основном, зависит от состояния диэлектрика, старение которого ускоряется с ростом внутренней температуры конденсатора. Таким образом, для нормальной работы конденсатора его температура не должна превышать расчётных величин, в противном случае процесс старения диэлектрика значительно ускоряется, и срок службы конденсатора, соответственно, сокращается. При заданной конструкции конденсатора и нормальных условиях охлаждения, для сохранения теплового режима конденсатора при повышении частоты необходимо уменьшать рабочее напряжение на его зажимах. Для оценки величин допустимых напряжений, в первом приближении, можно использовать условие равенства потерь в рабочем и в номинальном режиме конденсатора:

. (1.34)

Используя (1.33) и решив (1.34) относительно рабочего напряжения, можно получить:

. (1.35)

Если пренебречь изменением , (что в диапазоне частот 1-10 кГц не всегда допустимо) то расчёт рабочего напряжения упрощается. В первом приближении, как следует из выражения (1.35), с ростом частоты для сохранения теплового режима конденсатора рабочее напряжение должно быть снижено пропорционально корню квадратному из отношения номинальной и рабочей частот.

В общем случае при несинусоидальном напряжении на зажимах конденсатора расчёт потерь в нём значительно усложняется, так как потери в нём создаются каждой гармоникой напряжения, существующей в приложенном напряжении [5,16].

Для правильного выбора рабочего режима конденсатора наилучшим вариантом является использование соответствующих частотных характеристик, приводимых изготовителями конденсаторов в технических условиях или каталогах.

Аналогичные соображения можно использовать и при выборе электролитических конденсаторов, применяемых в различных фильтрах в звене постоянного тока. При этом следует учитывать, конечно, что они могут работать только в цепях с однополярным напряжением, а допустимая величина переменной составляющей на зажимах электролитического конденсатора обычно составляет только 5 – 10 % от номинального постоянного напряжения, причем величина переменной составляющей задаётся для частоты 50 Гц. Особенностью электролитических конденсаторов является довольно значительная внутренняя индуктивность, которая с ростом частоты компенсирует ёмкость конденсатора. Поэтому для высокочастотных составляющих тока, например, при импульсном характере кривой тока с большой скорость изменения, эффективная ёмкость конденсатора может существенно снижаться [16]. Всё это приводит к необходимости увеличивать ёмкость конденсаторной батареи, которая часто определяется не требуемым коэффициентом сглаживания, а величиной переменной составляющей тока, замыкающейся через конденсатор.

 

Случайные новости

19.2.2 Измерительные преобразователя на основе изменения электрического сопротивления чувствительных элементов

Контактные датчики температуры (термометры сопротивления).

Зависимость сопротивления металла от температуры может быть определена уравнениям:

Rt .=R0 (1+αt + βt2 +γt3 +),

где Rt — сопротивление отрезка провода при температуре t°С, R0 — его сопротивление при температуре 0°С, α,в и γ — коэффициенты температурной чувствительности сопротивления, причем α > β > γ. Для большинства металлов сопротивление увеличивается в основном линейном законе от температуры, а β и γ являются коэффициентами высшего порядка, которые очень малые, и ими можно пренебрегать. Для такого линейного соотношения можно записать:

Rt = R0 (1 + αt )

На Рис.24 показанные графика температурной зависимости сопротивлений, а в Табл. 8.2 данные соответствующие коэффициенты температурной зависимости сопротивления для трех металлов, которые привычно используются для датчиков.

Мал..24

 

 

Температура С0

 

 

 

Табл. 8.2. Коэффициенты температурной зависимости сопротивлений металлов

Металл

 

 

бы [°С-1]

 

 

Медь

 

 

3.8х10-3

 

 

Никель

 

 

6.7х10-3

 

 

Платина

 

 

3.9х 10-3

 

 

 

 

 

 

 

Как вытекает с кривых температурной зависимости в термометрах сопротивления к температуры 2000 С датчики могут изготовляться со всех трех видов металла, поскольку имеют достаточно высокую линейность . Однако при температурах выше 2000 С только применение платини обеспечивает линейную характеристику датчика

Сопротивление полупроводников также меняется с температурой. Группа датчиков, основанная на этом принципе, называется термисторами или терморезисторами. Они изготовляются из смеси металлических оксидів, таких как оксиди хрома, кобальта, железа, марганца и никеля, сформированных в виде намистин, дисков или стрежней. График температурной зависимости сопротивления термистора есть существенным образом нелинейным и может быть описан експоненціальним соотношением вида

Rt = K β/t

Где Rt — сопротивление при температуре t, а К і β — константы. При увеличении температуры сопротивление термисторов значительно уменьшается (Рис.25), хотя существуют и такие, в которых сопротивление увеличивается с ростом температуры.

На рисунке приведенная кривая зависимости сопротивления термистора от темпера

 

Сопротивление (ком)

t0C

График температурной зависимости сопротивления терморезистору.

19.2.3 Измерительные преобразователя дистанционного измерения температуры (пирометры).

Сравнительно недавно в практике измерения температуры благодаря значительным достижениям в электронной технике очень мощно вошли приборы для дистанционного бесконтактного измерения температуры (пирометры). Значительное удобство , точность и стабильность измерения и большой диапазон измеренных температур обусловили широкое внедрение этих приборов. Для улучшения условий измерения эти пирометры имеют лазерное целеприведення для точного наведения на точку измерения.

 

 

 

 

Рис.27. принцип работы лазерного

наведение пирометру на точку

измерение

Рис. 26 Общий вид пирометра

 

Пироэлектрические элементы входят в группы пьезоэлектриков. Пироэлектрический эффект заключается в том, что заряд на гранях элемента появляется вследствие влияния температуры, значение заряда определяется как q = γST, где γ — пироэлектрический коэффициент по соответствующей оси; S- площадь элемента; T — температура.

К пироэлектрикам фотносится ряд пьезоэлектрических кристаллов и текстур, с которых применяются титанат бария ВаТiOз [γ = 5x10-10 Кл/(см 3*К) при 20 0С])], пьезокерамика ЦТС-19 [γ = 5х10-9 Кл/(см 3 *К)] и танталат лития

LiТаО3 [γ = 1,6 x 10-8Kл/(см3*К )].

Особенностью пироэлектрических преобразователей излучения есть в первую очередь абсолютно другая частотная характеристика преобразователя (рис..28, б), чем у преобразователей излучения с терморезисторами и термоэлементами (рис.28, а). Объясняется это отличие тем, что пироэлектрический преобразователь, равно как и пьезоэлектрический , в области низких частот есть дифференцированным звеном. Рабочий диапазон частот пироэлектрического преобразователя ограничен, как видно из рис. 28, бы, в, снизу частотой

ω1 = 1/τтеплтепл =10 - 20 с) и сверху частотой ω2 == 1/ τелел = 10-5 -10-6 с).

 

 

 

ΔRT Uвих , пирол

 

ω ω

1/τтепл 1/τел 1/τел

а бы

Рис.28

Инфра-Красное облучение

Мал..29 принцип дії піроелектричного датчика

 

 

 

Расположение зарядов Изменение состояния под влиянием

к облучению инфр.красн.облучение

 

На рис.30 приведена конструкция пироэлектрического датчика .

оптич. фильтр

 

 


пироэлектр.элемент

обх. конденсатор

© 2019
  • Сайт "Литературка"
  • мы собираем различную техническую, образовательную, научную литратуру