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安全供电系统方案

安全供电系统方案

点击数:7541 次   录入时间:03-04 11:41:52   整理:http://www.55dianzi.com   稳压-电源电路

    烧元件、电源事情太容易发生,即使墙壁挂满操作规程或警示,即使操作前有专门的示范和提示,也会造成很多不必要的烧坏。

    例如,“二极管的单向导电性实验”,有些学生会直接将二极管接6V伏电源,忘记串联电阻,结果二极管烧坏,电源也被短路,事故就这样发生了。甚至有学生直接用万用表电阻档测电源内阻,学生忘记电阻档不能用来测量带电的电阻,结果万用表烧坏。也有学生直接用万用表电流档测电源的电流,学生不明白为何这一测,万用表就烧坏了,原来万用表相当于导线,短路了电源。

    让学生能自由检测与试验,从而开发学生的想象力、创造力,构建出各式各样的电路,是一种优良的实习方法,也是实习教学的最终目的。

    而学生,往往担心烧坏电源和电子元件,首先造成了心里上的压抑,不敢大胆独立实验或实操,严重影响了学生创造智力的自由发挥,实习收效差。

    怎样才能让学生在没有心理压力的情况下自由使用元件和电源,充分发挥他们的创造性思维能力,正是本文的主要内容。

    目前的实验或者实习存在的问题在《电子技术》学习过程中,从半导体特性开始学起,PN结特性、二极管特点和伏安特性、二极管半波整流电路、全波整流电路、桥式整流电路、三极管的结构和特性、三极管的三种偏置电路、共发射极放大电路、振荡电路、音频放大电路等等。在整个学习过程中,如果没有动手亲自实验,很难理解,很难学会。

    半导体元件不同于电机、电热器件和其他电器元件,只要电流电压超过一定值就立即烧坏,马上让你快速切断电源。

    此外,半导体烧坏后还有可能会导致电源短路,引发电源烧坏。另外一种情况更严重,就是待试验电路存在短路直接造成电源短路,烧坏元件和电源,引发实习(验)事故。

    目前常用的三种实验或者实习方法是:用电池+万能实验板式、在实验室的实验台上用实验台稳压电源+万能实验板式和在实习室用移动式稳压电源+万能实验板式。无论用哪一种方法,所用电源均是普通电源,元件通电后,若管脚接错都会烧元件,电路有短路故障也会烧元件,甚至烧电源。因为电源没有可以调节的输出电流限制装置。

    目前迫切需要一种电子实验和实习专用电源,能适应不同的电路,即可以调节最大输出的电流值,超过设定的电流值,供电电压自动降低或者切断,使元件不烧坏,电源也不会过流。前者自动降低电压更方便带电查找待试验电路故障。能让学生自由通电不会出事故的集中供电方案

    由于让学生在自己的实验实习座位上自由通电,每个实验实习座位上都要电源,需要大量的电源。

    此外,必需允许学生接错线、允许学生焊错元件脚、允许短路等,同时还要保证安全,保证不能烧坏电源和电子元件。

    由于电子实验或者电子实习的电路的静态工作电流在50mA以下,绝大多数是lOmA以下,经过试验和实际应用,实践证明采用集中供电方案最为理想。

    对采用集中供电方案的要求

    1、实验实习座位规范固定,便于走线供电。

    2、集中供电到各个座位,省去大量的独立稳压电源。

    3、各个座位电源并联供电,仅用一套中央电源,便于统一控制。

    4、每个座位均有独立的限流保护电路,起隔离作用,目的为了学生不相互影响。

    5、座位的限流保护动作值可以统一调节,以适合不同的电路实验或者实习,确保不会烧坏电源和电子元件。确保实验实习安全,由老师集中统一调节。

    6、方案要便于实施,成本也不能太高,还要耐用,并要便于维护。

    采用集中供电方案的电路电路如下图。整个电路分为四个部分,总电源部分、保护与隔离模块部分、座位调压电路部分和供电线路部分。

采用集中供电方案的电路电路    总电源部分安装在实验室或者实习室的总电源箱旁边的铁箱,由实验老师或者实习老师操作。保护与隔离模块部分安装在座位的供电接线盒内,供电接线盒有三个接线柱,中间地线,红色是正电压电源,另一颜色是负电压电源。座位调压电路部分包括串联式电压调节电路、电压指示电路和电流监测电路。供电线路部分连接供电总电源和座位,每个座位的电源并联,由于电源引出到座位前经过保护与隔离模块,学生短路电源不会烧坏电源也不会影响其他学生的用电。在实验或者实习中,如果只需要单一电源时,可以调节负电源的电压为零。如果需要二套不共地电源,可以安装两套本文介绍的电路。如果全班同时实验或者实习一样的电路,可以省去座位上的电压调节电路,电路进一步简化,并可以大幅度减少成本,电路如下图电路。

供电电路电路

   电路介绍

总电源电路

    总电源电路 总电源电路如上图所示。

    总电源电路相当手二套串联式调压电路的组合,如图3所示。一套是正电源,如图(a),一套是负电源,如图(c)。每套电源均由整流、滤波和串联降压式调压电路组成。输出电压高低由电位器调节。

总电源电路相当手二套串联式调压电路的组合

    电源电压调节电路正电源调压电路如图(c),负电源调压电路如图(d)。输出电压由滑动电位器的动触点得到的对地电压决定,约等于该电压减去两只三极管的be压降(1.2V)。保护电流动作值设定电路在电源中增加了正电源和负电源的保护电流设定值调节电路。如下图。该电路实际上是一个动态恒压电路,即正电源输出端和正保护电流控制端的电压恒定,并不是正保护电流控制端对地电压恒定。因为ab两点的电压恒定(稳压管的作用),ac电压就恒定(因为三极管的基极电流极小),ad两点的电压等于ab两点的电压减去0.6V,所以也是恒压。

 正电源和负电源的保护电流设定值调节电路

    短路保护电路 短路保护电路如下图。利用ae两端的电阻检测电流,电流大时,ae两端的电压降也增大,导致由e流向d的基极电流减少,三极管输出电流减少,负载两端得到的电压减少,短路电流得到限制。

短路保护电路

    因为ad两点的电压恒定,ae两点的电压等于ad两点的电压减去1.2V,也是恒定,正电源输出的最大电流等于ae两点的电压除以所以ae两点的电阻。可见,正电源输出的最大电流值大小由该电压决定,超出的电流不提供,确保电源和电子元件不被烧坏。而电压由总电源给定,老师控制。

    在正常使用电源时,负载电流小于最大值,正电源输出的电压由总电源控制,当电路存在短路等异常用电时,因为负载等效电阻减少输出电压会自动降低,保证电源不被短路,同时保护元件不烧坏。

    多路输出联接电路 电路如下图。各个座位的输入线并联。座位电路短路不会对其他座位造成影响。

多路输出联接电路电路

    座位电压调节电路 电路如下图。座位上有来自具有限流作用的集中供电,电压由总电源箱控制。该电源作为高压电源(小于36V,大于6V),直接供给座位用电。

座位电压调节电路

    座位上,电压可以独立调节的另外一组电源,其调节电路是一种典型的串联式调压电路,调压输出对地接有电压表监测自己调节的电压大小,调压输出串接电流表监测负载的电流。全班同时实验实习同一电路的供电电路电路如下图。由于全班实验实习同一电路,电源电压要求一样,座位上不必要设置独立的电压调节,因此,也可以省去用作电压电流监测的仪表电路。电路具有简单,成本低等优点。

供电电路电路




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