Схема байпаса: основные типы и сферы их применения

Содержание

основные типы и сферы их применения

Байпас – это режим питания нагрузки сетевым напряжением в обход основной схемы системы бесперебойного питания (СБП). Например, в обход ИБП, стабилизатора или дизель-генератора. Этот режим реализуется построением схемы байпас, поэтому саму эту обходную защитную линию (цепь) и её сопутствующие коммутационные устройства часто и называют байпас.

Схема байпас строго рекомендуется к применению для повышения защищенности оборудования и безопасности его эксплуатации.

Схемы байпас по способу коммутации

Механический способ
Коммутация цепей байпас осуществляется с помощью разъёмов, переключателей, рубильников, контакторов и др. устройств. Напряжение подается со входа на выход непосредственно по электрическому проводнику. Одинаково распространены как внутренние, так и внешние цепи байпас. Чаще под механическим способом подразумевают ручной метод переключения.

Электронный способ
Коммутация цепей производится посредством электронных ключей (транзисторных, тиристорных и др. ), контролируемых как оператором, так и автоматически с помощью управляющих устройств. Напряжение подается со входа на выход через ключевой полупроводниковый элемент. Данные электронные схемы байпас могут быть реализованы на стандартных блоках: статических электронных АВР (STS – Static Transfer Switch). Данное оборудование может выть выполнено в виде отдельных блоков, так и быть составной часть других устройств (например, ИБП). Приведенные ниже примеры некоторых схем также могут быть реализованы с помощью электронных коммутирующих устройств.

Автоматический
Автоматической называется схема, которая осуществляет переход в режим байпас без присутствия человека, например, при перегрузке или аварии основного оборудования СБП. Такие схемы могут быть реализованы на стандартных блоках: контакторных АВР, статических электронных АВР (STS – Static Transfer Switch). Данное оборудование может быть выполнено как в виде отдельных блоков, так и быть составной часть других устройств (например, большинство ИБП имеют встроенный байпас который автоматически активируется при аварии или перегрузке). Приведенные ниже примеры некоторых схем могут быть реализованы как автоматические байпасы с помощью электромеханических (контакторных) и электронных (тиристоры, семисторы) коммутирующих устройств.

Ручной способ
Под ручным байпасом обычно имеется в виду механический рубильник или реверсивный переключатель (или несколько рубильников / переключателей), который осуществляет ручной перевод системы в байпас. Электронный байпас также может быть ручным, например, управляемый вручную кнопочным переключателем. Наиболее часто под ручным способом подразумевается механический коммутатор.

Далее представлены примеры некоторых схемы механических внешних байпасов. Главной задачей цепей байпас является полное выведение системы бесперебойного питания (СБП), источника бесперебойного питания (ИБП), дизель-генераторной установки (ДГУ) или стабилизатора напряжения из основной силовой линии для последующего ремонта, профилактического обслуживания или замены. При этом полезная нагрузка питается от сети.

Примеры наиболее часто используемых схем байпас

Тип 1. Самый распространенный вариант, применяемый в промышленных системах.

Нулевое время переключения на байпас и обратно.
Требует соблюдения правил переключения байпас-СБП (в момент перехода, ИБП должен находиться в электронном байпасе и др.).
Подключение дополнительных сигнальных линий (СБП-устр. коммутации) обеспечивает безопасность.
Используется в параллельных системах ИБП с децентрализованными внутренними электронными байпасами.

Тип 2. Вариант широко используемый в маломощных системах.

Ненулевое время переключения.
Безопасность.

Тип 3,4,6. Наиболее распространенные варианты байпасных схем для систем малой мощности. Самым оптимальным из них является тип 6.

Ненулевое время переключения.
Безопасность

Тип 5. Пример ошибочного байпаса. Ошибка – те же элементы что в безопасном типе 6 но байпас является опасным (одновременное замыкание байпасной линии и вых. автомата ведёт к подаче сетевого напряжение на выход СБП и к повреждению ИБП или стабилизатора).

Замечания по фазности байпасных схем

Замечание 1. Все приведённые выше схемы байпасов могут быть как однофазными (все коммутационные устройства 1-фазные / 1-полюсные) или трёхфазными (все коммутационные устройства 3-фазные / 3-полюсные). Фазность выбирается соответственно фазности защищаемого оборудования. В обоих случаях нейтраль проходит без разрыва в системе, земля проходит без разрыва в системе.

Замечание 2. В специальных случаях допускаются байпасы с разрывом нейтрали то есть используются коммутационные устройства разрывающие нейтраль (2-полюсные для 1-фазного байпаса и 4-хполюсные для 3-хфазного байпаса).

Без необходимости этого делать не рекомендуется. Земля проходит без разрыва в системе.

Система Байпас является очень важной, ответственной, повышающей надёжность и безопасность систем энергоснабжения и поэтому применяется в широком диапазоне мощностей и типов систем. Ниже показан спектр применения Байпасов – от Байпаса одиночного ИБП до Байпаса высоковольтной подстанции HVDC.

Рубильник Bypass одиночного ИБП

Байпас высоковольтной подстанции HVDC

5 байпасы

Замечание 1: Все приведённые выше схемы байпасов могут быть как однофазными (все коммутационные устройства 1фазные(1полюсные)) или трёхфазными (все коммутационные устройства 3фазные(3полюсные)). Фазность выбирается соответственно фазности защищаемого оборудования.

В обоих случаях Нейтраль проходит без разрыва в системе, Земля проходит без разрыва в системе.

Замечание 2: В специальных случаях допускаются Байпасы с разрывом нейтрали тоесть используются коммутационные устройства разрывающие нейтраль (2полюсные для 1фазного Байпаса и 4хполюсные для 3хфазного Байпаса). Без необходимости этого делать не рекомендуется. Земля проходит без разрыва в системе.

Добавить комментарий

основные типы и сферы их применения

Схемы байпас по способу коммутации

Электронный способ
Коммутация цепей производится посредством электронных ключей (транзисторных, тиристорных и др.), контролируемых как оператором, так и автоматически с помощью управляющих устройств. Напряжение подается со входа на выход через ключевой полупроводниковый элемент. Данные электронные схемы байпас могут быть реализованы на стандартных блоках: статических электронных АВР (STS – Static Transfer Switch). Данное оборудование может выть выполнено в виде отдельных блоков, так и быть составной часть других устройств (например, ИБП). Приведенные ниже примеры некоторых схем также могут быть реализованы с помощью электронных коммутирующих устройств.

Примеры наиболее часто используемых схем байпас

Тип 1. Самый распространенный вариант, применяемый в промышленных системах.

Нулевое время переключения на байпас и обратно.
Требует соблюдения правил переключения байпас-СБП (в момент перехода, ИБП должен находиться в электронном байпасе и др.).

Подключение дополнительных сигнальных линий (СБП-устр. коммутации) обеспечивает безопасность.
Используется в параллельных системах ИБП с децентрализованными внутренними электронными байпасами.

Тип 2. Вариант широко используемый в маломощных системах.

Ненулевое время переключения.
Безопасность.

Ненулевое время переключения.
Безопасность

Замечания по фазности байпасных схем

Рубильник Bypass одиночного ИБП

Байпас высоковольтной подстанции HVDC

5 байпасы

Фазность выбирается соответственно фазности защищаемого оборудования. В обоих случаях Нейтраль проходит без разрыва в системе, Земля проходит без разрыва в системе.

Добавить комментарий

Важность обходного конденсатора в цепи

В этом блоге мы рассмотрим обходной конденсатор, его функции и то, насколько он важен в схеме усилителя.

Что такое обходной конденсатор?

Шунтирующий конденсатор добавляется в цепь усилителя, чтобы позволить сигналам переменного тока обходить эмиттерный резистор. Это эффективно удаляет его из уравнения выходного усиления, что приводит к увеличению усиления переменного тока усилителей.

Что такое схема усилителя с общим эмиттером?

Базовая схема усилителя смещения с общим эмиттером делителя напряжения состоит из четырех резисторов и биполярного транзистора NPN. В дополнение к этим основным компонентам есть два разделительных конденсатора, которые эффективно блокируют постоянный ток входного сигнала, а также выходного сигнала. Сигнал, который появляется на входе Vin схемы, усиливается и сдвигается по фазе на 180 градусов, когда он достигает Vвых.

Мы рассмотрим пример с присвоенными значениями, чтобы лучше оценить, насколько большим было бы усиление переменного напряжения, если бы в схему был добавлен шунтирующий конденсатор.

Влияние байпасного конденсатора на схему усилителя с общим эмиттером:

Шаг 1 : Для начала мы должны рассчитать базовое напряжение VB схемы без шунтирующего конденсатора. Мы должны применить правило делителя напряжения, используя значения RA, RB и VCC.

Шаг 2 : Используя полученное значение VB, мы можем рассчитать VE на транзисторе. Это делается путем вычитания напряжения базового эмиттера VBE из рассчитанного значения VB. Типичное значение VBE составляет 0,7 В.

Шаг 3 : Следующим шагом является использование закона Ома для расчета тока эмиттера, IE с использованием резистора RE и VE.

Шаг 4 : Теперь мы должны рассчитать внутреннее сопротивление эмиттера re биполярного транзистора. Это значение зависит от силы тока и аппроксимируется с помощью падения напряжения 25 мВ, рассчитанного IE и закона Ома.

Шаг 5 : Рассчитайте коэффициент усиления по напряжению для усилителя с шунтирующим конденсатором и без него. Используя упрощенное уравнение зависимости, мы можем рассчитать коэффициент усиления по напряжению без шунтирующего конденсатора, используя рассчитанные нами значения.

Для схемы с шунтирующим конденсатором мы не будем принимать во внимание резистор RE, так как теперь он шунтируется для сигналов переменного тока и не влияет на коэффициент усиления по напряжению. Используя другое упрощенное уравнение, мы можем рассчитать коэффициент усиления по напряжению для модифицированной схемы.

Шаг 6 : Теперь мы можем сравнить коэффициенты усиления по напряжению, рассчитанные с шунтирующим конденсатором или без него, используя отношение двух значений.

В заключение мы можем видеть, что шунтирующий конденсатор вызывает значительно более высокий коэффициент усиления переменного напряжения в схеме усилителя 2, таким образом, вытягивая больше переменного напряжения, чем схема усилителя 1.

Мы надеемся, что это было полезно для студентов или практикующих специалистов по электронике. Если у вас есть какие-либо вопросы относительно программы Electronics Technician, свяжитесь с нами по адресу [email protected] или позвоните нам по телефону 1-888-553-5333, чтобы поговорить с консультантом программы.

Что такое обходной конденсатор? Учебное пособие

В этом учебном пособии мы узнаем об одном из основных применений конденсаторов, таких как обходной конденсатор или развязывающий конденсатор.

Мы знаем, что конденсатор — это электрическое устройство, способное накапливать энергию в виде электрического поля и высвобождать ее в заданное время и с заданной скоростью. Кроме того, конденсаторы блокируют постоянный ток и пропускают переменный ток.

Обе эти функции (или функции) конденсатора используются в обходном конденсаторе.

Схема

Введение

Представьте, что вы спроектировали красивую схему операционного усилителя, начали ее прототипирование и разочаровались, обнаружив, что схема работает не так, как ожидалось, или не работает вообще. Основной причиной этого может быть шум от источника питания или внутренней схемы ИС или даже от соседних ИС, которые могут быть подключены к цепи.

Шум от блока питания из-за регулярных всплесков нежелателен и должен быть устранен любой ценой. Байпасные конденсаторы выступают в качестве первой линии защиты от нежелательных помех в источнике питания.

Что такое обходной конденсатор?

Байпасный конденсатор обычно применяется между контактами VCC и GND интегральной схемы. Байпасный конденсатор устраняет влияние скачков напряжения на источник питания, а также снижает шум источника питания.

Название Байпасный конденсатор используется, поскольку он обходит высокочастотные компоненты источника питания. Его также называют развязывающим конденсатором, поскольку он отделяет одну часть схемы от другой (обычно шум от источника питания или других ИС шунтируется, и его влияние на другую часть схемы уменьшается).

Байпасные конденсаторы обычно применяются в двух местах цепи: одно в источнике питания, а другое в каждом активном устройстве (аналоговом или цифровом ИС).

Байпасный конденсатор, расположенный рядом с блоком питания, устраняет перепады напряжения в блоке питания, накапливая заряд и сбрасывая его при необходимости (обычно при возникновении всплеска).

Приближение к шунтирующему конденсатору, расположенному рядом с контактами VCC и GND ИС, позволит получить мгновенный ток, потребляемый коммутационной схемой (цифровые ИС), поскольку паразитное сопротивление и индуктивность задерживают мгновенную подачу тока.

Как шунтирующий конденсатор устраняет шум источника питания?

Чтобы понять, как шунтирующий конденсатор устраняет шум, необходимо сначала понять, как конденсатор работает при постоянном и переменном токе. Когда конденсатор подключен к источнику питания постоянного тока, например, батарея из примера, электрическое поле создается через диэлектрик с положительным зарядом на одном из проводников и отрицательным зарядом на другом.

При зарядке конденсатора от источника питания протекает переходный ток. Но когда заряд конденсатора достигает своего максимума (определяемого как Q = CV), электрическое поле между проводящими пластинами конденсатора сводит на нет электрическое поле источника питания, и заряды больше не текут через конденсатор.

Следовательно, в цепи постоянного тока конденсатор заряжается до напряжения питания и блокирует протекание через него любого тока.

Когда конденсатор подключен к источнику переменного тока с переменным временем, ток протекает с небольшим сопротивлением или без сопротивления из-за циклов зарядки и разрядки.

Имея это в виду, когда шунтирующий конденсатор подключается к источнику питания, он обеспечивает путь с низким сопротивлением для шума (который, по сути, является переменным сигналом) от источника питания до земли. Следовательно, обходной конденсатор шунтирует источник питания с носовыми сигналами.

Поскольку постоянный ток блокируется конденсатором, он будет проходить через цепи, а не через конденсатор на землю. Это причина; этот конденсатор также известен как конденсатор развязки.

Соображения относительно байпасного конденсатора

Цепь без шунтирующего конденсатора или неправильное шунтирование может вызвать серьезные помехи в питании и привести к отказу цепи. Следовательно, в цепи должен использоваться соответствующий шунтирующий конденсатор.

Ниже приведены несколько соображений, которые необходимо учитывать при выборе шунтирующего конденсатора.

Тип конденсатора
Размещение конденсатора
Размер конденсатора
Эффект выходной нагрузки

Тип конденсатора

В высокочастотных цепях важным фактором является индуктивность выводов шунтирующего конденсатора. При переключении на высоких частотах, таких как > 100 МГц, на шинах питания генерируется высокочастотный шум, и эти гармоники в источнике питания в сочетании с высокой индуктивностью выводов заставят конденсатор действовать как разомкнутая цепь.

Это предотвращает подачу конденсатором необходимого тока, когда это необходимо для поддержания стабильного питания. Следовательно, при выборе конденсатора для шунтирования питания от внутренних помех устройства (интегральной схемы) необходимо выбирать конденсатор с малой индуктивностью выводов.

MLCC или многослойные керамические конденсаторы являются предпочтительным выбором для обхода источника питания.

Размещение конденсатора

Размещение обходного конденсатора очень простое. Как правило, обходной конденсатор размещают как можно ближе к выводу питания устройства. Если расстояние увеличивается, то дополнительная липкость на печатной плате может превратиться в последовательную катушку индуктивности и последовательный резистор, что снижает полезную полосу пропускания конденсатора.

Таким образом, более длинные дорожки печатной платы между контактом питания и шунтирующим конденсатором увеличивают индуктивность и в первую очередь сводят на нет цель введения шунтирующего конденсатора.

Размер конденсатора

Размер шунтирующего конденсатора имеет решающее значение для определения способности конденсатора подавать мгновенный ток на устройство, когда это необходимо. Есть две вещи, которые следует учитывать при определении размера конденсатора.

Величина тока, необходимая при переключении контакта с низкого уровня на высокий
Максимальная скорость нарастания импульса для расчета максимального тока конденсатора

Эффект выходной нагрузки

Если выходная нагрузка чисто резистивная, то частота не влияет на время нарастания и спада выходного сигнала. Однако, если выходная нагрузка емкостная, увеличение частоты вызовет более высокий переходный ток и колебания в питании.

Роль обходного конденсатора в усилителях

На следующем рисунке показана принципиальная схема усилителя со смещением делителя напряжения. Резисторы R1, R2, RC и RE помогают транзистору сместить точку Q примерно в середине линии нагрузки. Резистор RE добавляет стабильности точке Q.

Имеется два разделительных конденсатора C1 и C2 на входе и выходе соответственно. C1 соединяет источник переменного сигнала с базой транзистора, а C2 соединяет усиливаемый сигнал с нагрузкой.

А вот обсуждаемое устройство – Bypass Capacitor CE. Величина эмиттерного тока велика из-за усиления переменного сигнала. Если нет шунтирующего конденсатора, большой переменный эмиттерный ток протекает через эмиттерный резистор RE с большим падением переменного напряжения на RE.

Это приводит к небольшому базовому току переменного тока, поскольку падение напряжения на RE вычитается из Vin. Следовательно, выходное напряжение уменьшается, а коэффициент усиления по напряжению резко уменьшается.

Нам необходимо обеспечить путь с низким импедансом для протекания переменного тока эмиттера от эмиттера к земле, чтобы предотвратить потерю коэффициента усиления по напряжению. Этого можно достичь, подключив конденсатор между эмиттером и землей, который действует как шунтирующий конденсатор для обхода переменного тока эмиттера.

Где используются обходные конденсаторы?

Почти все аналоговые и цифровые устройства используют блокировочные конденсаторы. В обоих этих устройствах обходной конденсатор, обычно емкостью 0,1 мкФ, расположен очень близко к контактам питания. В источниках питания также используются обходные конденсаторы, обычно конденсаторы емкостью 10 мкФ.

Значение байпасного конденсатора зависит от устройства, т. е. в случае источников питания оно составляет от 10 мкФ до 100 мкФ, а в случае ИС обычно составляет 0,1 мкФ или определяется рабочей частотой.

Если полоса пропускания устройства составляет примерно 1 МГц, используется блокировочный конденсатор емкостью 1 мкФ. Если полоса пропускания составляет приблизительно 10 МГц или выше, используется конденсатор емкостью 0,1 мкФ.

В некоторых приложениях сеть параллельных шунтирующих конденсаторов используется для фильтрации широкого диапазона частот.

Каждое активное устройство в цепи должно иметь развязывающий конденсатор, расположенный рядом с контактом источника питания. В случае наличия нескольких шунтирующих конденсаторов конденсатор меньшей емкости должен располагаться ближе к устройству.

В аналоговых схемах обходной конденсатор обычно перенаправляет высокочастотные компоненты источника питания на землю. В противном случае эти сигналы поступали бы в чувствительную аналоговую микросхему через контакт источника питания. Если в аналоговой схеме не используется шунтирующий конденсатор, велика вероятность того, что в сигнальный тракт будут внесены шумы.

Использование шунтирующих конденсаторов в цифровых схемах с микропроцессором и контроллерами немного отличается. Основная функция блокировочных конденсаторов в цифровых схемах — действовать как резервуары заряда.

В цифровых схемах, где логические элементы переключаются с высокой частотой, требуется большой ток при переключении. Паразитное сопротивление и индуктивность не допустят внезапного протекания огромного тока, необходимого в процессе переключения.

Следовательно, байпас, расположенный как можно ближе к контакту питания для уменьшения паразитной индуктивности, обеспечит мгновенный ток до того, как источник питания сможет включиться.

Применение обходных конденсаторов

Основное назначение шунтирующего конденсатора — шунтировать нежелательные высокочастотные компоненты источника питания при пропускании желательного постоянного тока.

Промышленная вентиляция в Москве строительство монтаж в Подольске

Промышленная вентиляция в Москве строительство монтаж в Подольске