Верификация частотных характеристик нагрузочных устройств, заявленных производителем

Активное использование нагрузочных устройств при испытании преобразующего оборудования определяет необходимость подтверждения их характеристик. Существует ряд подходов к уточнению характеристик подобного рода устройств в зависимости от их мощности, однако отраслевых стандартов для проведения процедуры оценки до сих пор нет.

Следует отметить, что при работе систем электропитания характер работы нагрузочного устройства изменяется в течение суток, в зависимости от текущих потребностей в том или ином оборудовании. Как уже упоминалось в [1], характер нагрузки может быть активным, реактивным и смешанным.

Так, в работах [2, 3] приводятся данные о возможности проверки характеристик нагрузочных устройств.

• 1.    Теория расчёта импеданса

В общем случае нагрузочное устройство должно быть подключено к поверенному источнику питания. Сбор данных должен производиться при различной частоте и форме входного сигнала аттестованным и калиброванным оборудованием [4]. Сигнал должен изменяться в диапазоне заявленных производителем частот с регулируемой амплитудой.

В качестве примера можно привести проверку электронной управляемой нагрузки EA-EL9360–120, которая осуществлялась путем подключения к программируемому источнику питания Lambda. На ис- и I—

ОСМИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ И

ТЕХНОЛОГИИ И^™ точнике устанавливалось напряжение питания 100 В, на нагрузке ток 2А. Сигнал имел синусоидальную форму с частотой от 500 до 10 кГц и прямоугольную форму с частотой от 1 до 10 кГц.

Цель исследования – проверка заявленных характеристик, а также выявление особенностей работы нагрузочного устройства на частотах, близких к верхней границе заявленного диапазона. Это направление исследования представляется актуальным ввиду необходимости обеспечения метрологической точности как при операциях калибровки источников питания, так и при измерении параме-182 тров исследуемых или изготавливаемых преобразовательных устройств [5]. Чтобы наиболее полно представить порядок оценки характеристик электронной нагрузки, необходимо обратиться к схеме, представленной на рис. 1. Измерения производились при помощи токового пистолета, подключенного к усилителю и далее к осциллографу.

Том 7

Приведенная схема измерения позволяет оценить нестабильность характеристик испытываемого нагрузочного устройства. При этом источник питания подключен в режиме стабилизации напряжения (control voltage), а нагрузочное устройство – в режиме стабилизации тока (control current).

При этом, зная напряжение источника питания, можно оценить импедансную частотную характеристику нагрузочного устройства по переходным процессам, так как отклик системы на входное воздействие напрямую связан с обменом энергией внутри устройства, исходя из характера которого можно говорить о присутствии резистивных, емкостных и индуктивных элементов в цепи, а также о диапазоне рабочих частот [6].

На рис. 2 представлены изменения тока нагрузки при различной частоте ее работы и прямоугольном характере переключения.

Рис. 1. Схема для оценки характеристик нагрузочного устройства

Рис. 2. Осциллограммы тока на частотах переключения нагрузки: а – 10 Гц; б – 1 кГц; в – 6 кГц; г – 8 кГц

А. Д. Широков, Д. А. Феоктистов, Т. Г. Орешенко, М. С. Федоров, А. В. Чубарь

Верификация частотных характеристик нагрузочных устройств, заявленных производителем

Исходя из полученных осциллограмм следует отметить индуктивно-резистивный характер нагрузки [7]. Отчетливо видно затягивание фронтов переходного процесса с увеличением частоты переключения.

2. Расчёт импеданса

Схема замещения при выполнении указанного эксперимента представлена на рис. 3.

Рис. 3. Схема замещения при проверке характеристик нагрузочного устройства

Рис. 4. Рассчитанный импеданс исследуемого нагрузочного устройства

Согласно второму закону Кирхгофа

и = I-R + L^-, dt где U – напряжение источника питания, I – ток в нагрузочном устройстве, R – сопротивление нагрузочного устройства, L – индуктивность нагру- d- зочного устройства, – скорость нарастания тока dt при переходном процессе длительностью dt.

Зная напряжение источника питания и оценивая скорость нарастания тока при переходном процессе, можно определить импеданс нагрузочного устройства на разных частотах [8] (рис. 4).

Заключение

Таким образом, форма переходного процесса позволяет с определенной степенью точности выявить импедансные частотные характеристики нагрузочных устройств [9]. При проведении эксперимента достаточно наличие осциллографа и датчика тока. После регистрации параметров переходного процесса выполняется расчет частотных характеристик [10].