Наиболее простой вид заряда и зарядного устройства имеет накопитель типа конденсатора постоянной емкости. Принципиальная схема зарядной цепи имеет вид

Напряжение на конденсаторе растет по мере увеличения времени.

Конечным значением напряжения на конденсаторе является напряжение источника питания. Можно считать через интервал времени .

В процессе заряда часть энергии теряется в виде тепла на резисторе . Эти потери рассчитываются по формуле

.

Поэтому вводится понятие КПД зарядной цепи

.

После необходимых преобразований и вычислений формула для оценки КПД зарядной цепи принимает вид

Если допустимый скол вершины модулирующего импульса составляет 10%, то КПД зарядной цепи будет не менее 95%. Таким образом, зарядная цепь накопителя в виде конденсатора работает с высоким КПД.

2. Полученная формула для КПД зарядной цепи через резистор позволяет сделать вывод о недопустимости такого способа заряда при полном разряде накопителя, поскольку КПД такой цепи не будет превышать 50%. Поэтому цепи заряда длинных линий выполняются иначе.

На рисунке представлена принципиальная схема цепи заряда длинной линии от источника постоянного напряжения.

Заряд длинной линии, которая при медленном процессе представляет собой суммарную емкость всех ячеек, происходит через зарядный дроссель L_з по закону где , .

При этом зарядный ток, который, протекания по омическим сопротивлениям цепи, вызывает появление потерь, меняется по закону

Из приведенного рисунка заряда линии видно, что в момент времени линия заряжается до максимального значения. Можно совместить начало разряда длинной линии с моментом достижения на линии максимального напряжения, но тогда частота следования импульсов должна равняться удвоенной частоте колебания зарядной цепи. Выполнение этого условия не всегда удобно, а иногда из-за нестабильности собственной частоты зарядной цепи просто нежелательно. Устранить необходимость сопряжения частоты следования и резонансной частоты зарядной цепи можно с помощью включения последовательно с дросселем отсекающего диода. Характер заряда длинной линии с отсекающим диодом показан на рисунке.

Можно показать, что при добротности зарядного дросселя больше десяти максимальное напряжение на длинной линии достигает удвоенного напряжения питания.

.

КПД такой зарядной цепи достаточно высок и составляет (95…98)%. Потери связаны с протеканием тока заряда по омическому сопротивлению дросселя и отсекающему диоду в течение , где F – резонансная частота цепи. Величина потерь определяется из соотношения

.

Известны случаи использования источника переменного напряжения для заряда длинной линии. Два варианта построения зарядной цепи показаны на приведенных ниже рисунках. В первом случае длинная линия заряжается до амплитудного значения переменного напряжения и удерживается на этом уровне с помощью отсекающего диода. Минимальное время заряда линии составляет одну четверть периода источника.

Во втором случае цепь заряда образует последовательный контур, образованный зарядным дросселем и емкостью длинной линии и настроенным на частоту источника. Закон изменения напряжения на линии имеет вид

где .

Для работы используется первая положительная амплитуды, которая достигает (). С этой целью в момент времени t = T, подается команда разряда линии. Следовательно, резонансная частота зарядной цепи должна равняться частоте следования модулирующих импульсов. Последующие более высокие амплитуды не используются из-за роста потерь при заряде линии.

Дата добавления: 2015-07-24