фактической степени насыщения транзистора можно не учитьшать. Поскольку допустимое напряжение база - эмиттер больше напряжения иа вторичной обмотке переключающего трансформатора, ограничительные диоды в цепь базы включать не нужно. Если бы в схеме стояли ограничительные диоды, то по каждому из резисторов Re протекал бы ток как при открытом, так и при закрытом транзисторе силовой цепи. Из-за этого пересчитанное в первичную обмотку трансформатора Тр сопротивление базовой цепи было бы в два раза меньше, чем получилось в отсутствие диодов.

Найдем теперь по (13.48) время рассасывания заряда неосновных носителей в базе транзистора силовой цепи:

Гр.т. = т.11пйф=0,81п(5-4-16)=1,3-2,23 мкс.

Будем пока считать, что постоянная времени переключающих базовых цепей силовых транзисторов меньше постоянной времени транзистора. При этом время спада коллекторного тока транзистора будет определяться самим транзистором, а не переключающим трансформатором.

Постоянная времени диода ДЗЮ меньше постоянной времени транзистора. Следовательно, время рассасывания заряда в базовой области диодов выпрямителя определим по (13.51):

Гр д = 3тт = 2,4 мкс.

Ввиду малости времени Гр.х и Гр.д можем выбрать повышенную частоту переключения в инверторе, что благоприятно скажется на габаритах трансформаторов Tpi и Грг- Пусть частота переключений будет 40 кГц. Период колебаний 2Г- при этом будет иметь длительность 25 мкс.

Определим длительность линейных процессов в схеме инвертора:

Tj, = Г - Гр. д-Гр. т = 12,5-2,4 - 2,23 8 мкс.

Выбираем сердечник трансформатора Грз типа ОЛ12/14-3 ,из пермаллоя 79НМ. Этот сердечник имеет сечение 1x3=3 мм, коэффициент заполнения сечения металлом 0,7, индукцию насыщения 0,7 Т.

Исходя из этих данных, определим число витков в первичной обмотке Тр:

TdJi 8-10-е. 5.

-=2 = 2T0jT0jT37iF=36 -

Выбираем w, = 14 виткам и тогда Гд = 8,25 мкс.

Из-за разброса коэффициентов усиления транзисторов период колебаний инвертора будет величиной нестабильной. Максимальная величина полупериода окажется равной

r 3 = 8,25-h2,4+2,23= 12,9 мкс,

а минимальная

r i = 8,254-2,4-hl,3=12 мкс.

Соответственно частота колебаний будет лежать в пределах 39,8 ч- 41,7 кГц. Число витков во вторичной обмотке трансформатора Тр при принятом его коэффициенте трансформации 0,5 должно быть равньм семи.

Проверим, как оправдывается принятое выше допущение о малости постоянной времени цепи возбуждения транзистора. Для этого подсчитаем индуктивность насьпценного трансформатора Гра, приведенную к его первичной обмотке. Относительную магнитную проницаемость насыщенного сердечника трансформатора [х^, примем равной 700. Тогда

Ln= 1,256. 10-efx = 1,256. 10-е. 700 l:f8.8 10 Г. . Отсюда постоянная времени переключающей базовой цепи равна т„ = Z.21 +) = 0,077 мкс < 0,8 мкс,

RbR6

Предположение оправдалось, следовательно, вычисление величины Тр., проведено правильно.

Малые величины перепада напряжения на выходном конденсаторе выпрямителя не оказывают заметного влияния на величину его выходного напряжения. Поэтому выходное сопротивление преобразователя определится сопротивлением цасыщенных транзисторов, открытых диодов выпрямителя и омическим сопротивлением дросселя фильтра. Примем омическое сопротивление -дросселя фильтра равным 1 Ом, тогда

вых=Ен с/кн + + др=О-З' . (0,3/0,37) -I; 0,34 +1 = 1,78 Ом.

Глава XIV

Первичные источники электрической энергии

1 14.1. Химические источники . . электрической энергии

Химические источники тока (гальванические элементы и аккумуляторы) - одни из старейших источников электрической энергии. До настоящего времени они продолжают занимать видное место в питании'бортовых радиоустройств.

Несмотря на долгую, более чем столетнюю, историю, химические источники электрической энергии с успехом совершенствуют. Так, за последние тридцать лет удельная энергия ряда источников возросла более чем в 5 раз. Улучшения достигаются за счет усовершенствования конструкции известных элементов и применения новых веществ для электродов и электролитов.

Одной из важных характеристик химического источника тока является разрядная емкость, определяемая количеством электричества (зарядом), который можно получить от этого источника. Заряд Q при токе нагрузки (t) определяется интегралом:

р

Q=\iAi)dt, (14.1)

о

где fp - время протекания тока в нагрузке (время разрядки).

Энергия, которую отдает в нагрузку источник, определяется как током источника, так и напряжением на нагрузке (/):

W= \ uAf)in{t)dt. (14.2)

- Средняя за время разрядки мощность, отдаваемая источником в нагрузку Р, также характеризует способность его работать на ту или иную нагрузку:

. ~

P = W\iiu{t)iAf)dt. (14.3)

Разрядку источника считают законченной тогда, когда напряжение на нагрузке, уменьшающееся в течение всего процесса разрядки, достигает некоторой величины, называемой разрядным напряжением. Поэтому во всех трех формулах время разрядки зависит от среднего тока (сопротивления) нагрузки, т. е. от режима работы источника.

Приведенные характеристики являются определенными интегралами и, следовательно, зависят от своего верхнего предела -времени разрядки, т. е. от режима работы. Эта зависимость возникает из-за

2 г, в в 10 12 уде/1ьная мощность,Вгп1мГ

I 120

удельная мощнотьМвн 6)

Рис. 14.1. Удельные массовые (а) и объемные (б) характеристики химических источников тока:

I - ртутно-цнякоБые элементы; 2 -~ серебряно-цинковые аккумуляторы;

3 - мврганцово-цннковые герметичные элементы с щелочным электролитом;

4 - никель-цинковые аккумуляторы; 5 - безламельные никель-кадмиевые аккумуляторы; 6 - кислотные аккумуляторы; 7 - ламельные ннкель-кад-миевые аккумуляторы; В - медно-магниевые батареи; 9 - прессованные никель-кадмиевые аккумуляторы; 10 - марганцово-цинковые элементы стаканчиковой конструкции; - марганцово-цинковые элементы галетной конструкции

ограничений в скорости протекания химических реа.кций. Так как в химических источниках тока в электрическую энергию превращается химическая энергия окислительно-восстановительных процессов, то при быстрой разрядке не вся масса имеющихся в источнике химических веществ успевает прореагировать и отдаваемые в нагрузку заряд и энергия уменьшаются.

Наиболее наглядно свойства источника представлены зависимостью удельной энергии источника от его удельной мощности (рис. 14.1). Аналогичные зависимости уже были приведены для одного из типов аккумуляторов в гл. 5.

Заданному времени разрядки (работы) источника на графиках рис. .14.1 соответствует прямая, проходящая через начало координат.