Если нагрузка представляет собой линейное сопротивление, то, как было уже сказано, ее характеристика представляется на графике прямой линией с наклоном (угол а), определяемым сопротивлением R. Точка пересечения А характеристик (рис. 5.5, в) дает совместное решение двух уравнений и, следовательно, определяет установившиеся выходное напряжение [/qo и ток /со- Мощность, отдаваемая источником, определяется площадью прямоугольника с вершиной, лежащей в точке А. Произведя несколько последовательных построений для разных значений R, можно найти как оптимальное для данного источника сопротивление нагрузки, так и максимальную мощность, отдаваемую источником. Максимальная мощность отдается в оптимальную нагрузку.

Зависимость выходного напряжения от отдаваемого источником тока вызывает также и связь между несколькими радиоустройствами, подключенными к этому источнику, или каскадами одного радиоустройства. Эта связь через общий источник питания (общее Rbux источника) приводит к взаимовлиянию работы радиоустройств или его каскадов и может привести как к взаимным помехам, так и к отказу в работе.

В сложных установках, содержащих много каскадов, устранить взаимовлияние, вызванное связью через общий источник

питания, достаточно трудно. Поэтому и приходится применять стабилизаторы напряжения, имеющие очень малое выходное сопротивление, а в каскадах радиоустройства, чувствительных к такому влиянию или являющихся источниками нестабильности, предусматривать фильтры-развязки, изолирующие их от общего источника питания.

Простейший фильтр получается при подсоединении конденсатора С (рис. 5.6) параллельно выходным клеммам источника. Выходное сопротивление источника с таким фильтром зависит от частоты изменения тока нагрузки, и для его переменных составляющих, имеющих частоту сОн > /(CRbuk), будет определяться лишь емкостным сопротивлением 1/(со С) и, следовательно, может иметь малую величину при любом значении Rbux-

Связь между двумя устройствами и Уз (их эквивалентные нагрузки Ri и /нг) будет определяться емкостью конденсатора С и при значительных величинах С0ц окажется весьма слабой.

До сих пор речь шла лишь об источниках и стабилизаторах напря->кения. Источник напряжения должен поддерживать постоянным напряжение на выходе при изменении тока нагрузки в заданных преде- ах. Следовательно, его выходное сопротивление должно быть как можно меньше, а выходная характеристика почти горизонтальной.

Рис. 5.6

Стабилизатор тока должен поддерживать постоянным ток через нагрузку при изменении напряжения на ней. Выходное сопротивление источника тока на рабочем участке должно быть как можно больше и в соответствии с этим рабочий участок его внешней характеристики получается почти вертикальным.

Это отличие источника напряжения от источника тока накладывает отпечаток и на показатели соответствующих схем. Для источника напряжения приводились коэффициенты нестабильности, учитывающие изменение выходного напряжения, а для источника тока, соответствующие коэффициенты необходимо подсчитывать как отношение изменений выходного тока К отклонениям дестабилизирующих факторов. Поскольку большинство радиоустройств требует для сохранения режима постоянных питающих напряжений, в схемах питания источники напряжения и стабилизаторы напряжения встречаются гораздо чаще, чем источники тока и стабилизаторы тока.

Необходимо отметить, что иногда один и тот же элемент может использоваться как источник напряжения и как источник тока. Это определяется выбором рабочего участка внешней характеристики. Например, солнечная батарея (см. рис. 5.4, а) при малых токах нагрузки ведет себя как источник напряжения, а при токах нагрузки, близких к току короткого замыкания, - как источник тока.

Самой общей и наиболее часто применяемой оценкой качества источника питания являются его удельные массовые и объемные характеристики. Они позволяют сравнивать совершенно различные по принципу работы, источники питания по массе и объему, приходящемуся на один ватт мощности, отдаваемой в нагрузку (удельные мощ-нЬстные характеристики), или один ватт-час энергии, отдаваемой й нагрузку (удельные энергетические характеристики).

Особенно удобны эти характеристики для оценки первичных источников. При питании устройств, создающих пиковую нагрузку, более важны удельные мощностные объемная и массовая характеристики:

Pv-PJV, (5.14)

Po = PjG, (5.15)

где Р„ - мощность, отдаваемая в нагрузку, Вт; G - масса источника питания, кг; V - его объем, дм.

Если же источник должен работать на постоянную нагрузку в течение долгого времени, то для него более важны хорошие удельные энергетические объемная и массовая характеристики qv и qa. Эти характеристики определяются отношениями:

qv-QjV, (5.16)

qo=-QjG, (5.17)

где Qh - энергия, отдаваемая в нагрузку за время работы.

Все удельные характеристики зависят от режима работы источника, запасов, заложенных в него для обеспечения надежности, и внешних условий. Поэтому правильный выбор источника питания можно сделать лишь на основе анализа семейства кривых, определяющих его

кудельные характеристики в зависимости от нагрузки, внешних условий и прочих причин, влияющих на работу источника.

Влияние нагрузки источника питания на его удельные характеристики удобно оценить по зависимости его энергетических показателей от мощностных.

Примером такой зависимости являются графики рис. 5.7, а, б для никель-кадмиевого аккумулятора НК-10. При малом сопротивлении нагрузки аккумулятор

Вт-ч/кГ

отдает запасенную в нем энергию за малое время и поэтому получается большая мощностная отдача. Однако значительный наклон характеристик показывает, что чем быстрее разряжается аккумулятор, тем меньшую энергию он отдает в нагрузку и большая ее часть теряется в самом источнике.

Построенные на рис. 5.7 для разных температур окружающей среды характеристики показывают, что качественные показатели аккумулятора заметно ухудшаются при его охлаждении. К источникам питания радиоустройств предъявляются не только требования стабильности в работе, малых массы и габаритов, но и целый ряд других. Однако приведенные пояснения показывают, как подходить к оценке качеств источника питания и какие надо потребовать для этого характеристики.

8 Ц.,Вт/кГ а)

10 15 20ру,Вт}1м^ б)

Рис. 5.7

Глава VI

Выпрямители и фильтры

§ 6.1. Схема электрического выпрямителя и его показатели

Электрический выпрямитель получил широкое применение как наиболее универсальный преобразователь переменного тока в постоянный.

Выпрямление в электрическом выпрямителе достигается из-за включения в его состав электрического вентиля. Излом вольт-амперных характеристик вентиля приводит к тому, что он пропускает ток преимущественно в одном направлении (рис. 6.1, о).

При рассмотрении процессов выпрямления характеристику вентиля идеализируют, представляя ее (рис. 6.1, б) линейно-ломаной / (идеальный вентиль), линейно-ломаной линией 2 (идеализированный