Активная нагрузка: Какие бывают виды нагрузок

Какие типы электрических потребителей бывают?

Power Solutions / Блог / Полезная информация / Какие типы электрических потребителей бывают?

В повседневной жизни и общениях с клиентами интернет-магазина PowerSol мы выясняем множество технических вопросов и максимально точно подбираем оборудование под  инженерные задачи. Имея большой опыт работ и выбора технических решений  специалистами компании НТС-ГРУПП (ТМ PowerSol) была собрана масса полезной информации, которую мы попытались структурировать и  в сжатом виде донести нашим клиентам путем публикации на сайте.  Ниже приведена своеобразная  классификация типа нагрузок с небольшими комментариями, а в следующей статье будут описаны особенности выбора мощности, запаса мощности и варианты использования источников бесперебойного питания, стабилизаторов напряжения и электрогенераторов в сетях с несбалансированным распределением потребителей, с различными видами активной и реактивной нагрузок и др.

Применительно к выбору оборудования классифицируем типы нагрузок следующим образом

1.

По типу электрического потребления нагрузки делятся на:

АКТИВНУЮ:  – Активная (или еще известную, как резистивная) нагрузка. В этом случае закон Ома выполняется в каждый момент времени и аналогичен закону Ома для схем постоянного тока. В качестве примеров : электрическая лампочка накаливания, нагревательный элемент (ТЭН), электрическая плита, бойлер и т.п.

РЕАКТИВНУЮ, которая также разделяется на такие:

• Индуктивная нагрузка – нагрузка, через которую ток отстает от напряжения и нагрузка потребляет реактивную мощность. Примеры: асинхронные двигатели, электромагниты, катушки дросселей, трансформаторы, выпрямители, преобразователи построенные на тиристорах. Индуктивная (реактивная) нагрузка преобразует в течение одной половины полупериода энергию электрического тока в магнитное поле, а течении следующей половины преобразует энергию магнитного поля в электрический ток. При этом в индуктивной нагрузке кривая тока отстаёт от кривой напряжения на ту же половину полупериода. Примером для данного вида нагрузок может быть дроссель или катушка индуктивности.
• Ёмкостная (реактивная) нагрузка преобразует в течение одной половины полупериода энергию электрического тока в электрическое поле, а течении следующей половины преобразует энергию электрического поля в электрический ток. При этом в ёмкостной нагрузке кривая тока опережает кривую напряжения на ту же половину полупериода. Примером данного вида нагрузок может быть конденсатор.

На практике  чистые реактивные нагрузки в электротехнике не встречаются. Вся электротехника работает с коэффициентом полезного действия ниже 100% вследствие рассеяния части энергии в виде тепловых потерь, потерь при излучении и др. побочных явлений. Таким образом в практической электротехнике применяется понятие активно-реактивной нагрузки. Активно-реактивная нагрузка также подразделяется на две: активно-индуктивная и активно-емкостная.

Активно-индуктивная нагрузка может рассматриваться как последовательное или параллельное соединение активного сопротивления и идеальной индуктивности. Примером таких нагрузок может быть обмоточный электромагнитный трансформатор, электродвигатель, электромагнитное пускорегулирующее устройство для люминесцентных ламп, катушка зажигания в автомобиле. Для этого вида нагрузок характерен бросок напряжения в момент размыкания электрической цепи.

Активно-ёмкостная нагрузка может рассматриваться как последовательное или параллельное соединение активного сопротивления и идеальной ёмкости. Примером таких нагрузок может быть конденсатор, электронные блоки питания галогенных или люминесцентных ламп. Для этих нагрузок характерен бросок тока в момент замыкания электрической цепи, особенно если он произошёл в тот момент, когда напряжение в сети максимально, или близко к максимальному.

При протекании тока через активно-реактивную нагрузку часть тока будет протекать через прибор, не производя никакой полезной работы. При этом максимумы и минимумы тока и напряжения будут достигаться в разное время, а кривые изменения по времени тока и напряжения будут не совпадать – оставаясь, при этом, периодическими функциями. Происходит сдвиг тока и напряжения по фазе.  Для обозначения зависимости такого сдвига применяется понятие Косинус угла между током и напряжением, и обозначается как cos(ϕ). Этот параметр является очень важным в электротехнике, которым не стоит пренебрегать при расчетах и выборе стабилизаторов напряжения, источников бесперебойного питания и электрогенераторов.

2. Фазность электропотребителей:

• однофазные – потребители рассчитанные на электропитание от 220/230В по схеме фаза-ноль-земля.
• трехфазные – потребители для которых необходимо подать напряжение 380В/400В в схеме с нейтралью и землей.

3. По способу распределения нагрузки (для трехфазных схем)

• Сбалансированные – сбалансированными считают такое распределение потребителей, когда на каждой фазе в трехфазной схеме мощности нагрузок распределены равномерно (с перекосом не более +/-20%). В качестве примера можно привести коттедж с трехфазным вводом электроснабжения, в котором при проектировании и монтаже электрических потребителей  15 кВт мощности равномерно распределили  по 5 кВт на каждую  фазу. Еще одним примером можно выделить промышленный цех, в котором преобладают трехфазные потребители и таким образом все три фазы будут нагружены равномерно.
• Несбалансированные – характеризуются как хаотично-нагруженные фазы, где нагруженность фаз может отличаться на 100% между собой. Примером может служить частный трехэтажный дом в котором на каждый этаж отводится одна фаза. Как показывает практика первый этаж дома (т.е. одна из фаз) обычно перегружена в силу того, что на первом этаже размещаются:  кухня, бойлерная и комната отдыха, а на остальных этажах спальни с бытовой техникой. В итоге одна фаза может быть  нагружена на 100%, а другие используются редко или не сильно нагружены. 

Датчик движения ИК 40-300Вт активная нагрузка Schneider Unica MGU5.524.18ZD

Уважаемые покупатели!

Если у Вас возникают вопросы по продукции или Вам нужна консультация. Наши мененеджеры Вам помогут!

Рамка адаптерная 3-пост 36мм Schneider Unica MGU8. 006.18Выключатель 1-клав Schneider Unica MGU5.201.18ZD

MGU5.524.18ZD

Показать весь товар

28200 руб

Купить в 1 клик

• Описание
• Отзывы (0)

Датчик движения ИК 40-300Вт активная нагрузка Schneider Unica MGU5.524.18ZD Цвет белый.

2-проводное подключение.
300 Вт лампы накаливания 230 В.
300 Вт галогенные лампы сетевого напряжения 230 В.
300 Вт конвекторы.
Возможно подключение кнопочных выключателей (до 5 кнопок).

Применение.

Датчики движения позволяют экономить электроэнергию за счет автоматического включения света при появлении человека в зоне действия датчика и автоматического выключения по истечении времени, заданного установкой. Датчик движения приводится в действие объектом, излучающим тепло и перемещающимся в зоне наблюдения, т.е. автоматически управляет включением нагрузки в местах прохождения людей.

Технические характеристики
– Номинальное напряжение и частота: 230 В, 50 Гц
– Зона обнаружения движения:
• радиус зоны обнаружения – 10 м (при высоте установки 2,15 м), диаметр – 20 м
• радиус зоны обнаружения – 9 м (при высоте установки 1,2 м), диаметр – 18 м
– Угол обнаружения полный – 180°, частичный – 90°
– Для установки необходимых настроек необходимо снять пластиковую накладку на передней панели.

Режимы.

Автоматический режим: Включение нагрузки производится автоматически с учетом заданных при установке датчика параметров освещенности, выключение нагрузки – автоматически, в диапазоне от 2 с до 20 мин после прекращения движения в зоне обнаружения датчика, либо при усилении освещенности в помещении выше заданного установками порога.

Ручной режим: Включение нагрузки производится вручную, нажатием кнопки,выключение нагрузки – автоматически в диапазоне от 2 с до 20 мин после прекращения движения в зоне обнаружения датчика, либо при усилении освещенности в помещении выше заданного установками порога.
Возможно параллельное подключение двух датчиков:
• диапазон выдержки времени: от 2 с до 20 мин
• диапазон регулирования освещенности, при которой датчик включается: 5-1000 люкс.

Шнайдер Электрик серия Уника MGU5.524.18ZD купить в electrica-online.ru по низким ценам вы можете в нашем интернет магазине, большая складская программа.

Schneider Unica MGU5.524.18ZD инструкция / монтаж (схема подключения).

Вы недавно смотрели

Датчик движения ИК 40-300Вт активная нагрузка Schneider Unica MGU5.524.18ZD

28200 руб

Выбор электриков

Терморегулятор TI 970 сенсорный програмируеммый с ЖК дисплеем, функции ECO и LOGIC Белый Thermo Thermoreg TI-970 White

10500 руб

mosfet – Почему для транзисторных усилителей используются активные нагрузки?

спросил 3 года 8 месяцев назад

Изменено 2 года, 10 месяцев назад

Просмотрено 3к раз

\$\начало группы\$

Насколько я понимаю, падение напряжения на активных нагрузках меньше по сравнению с пассивными нагрузками, и в то же время они обеспечивают высокий импеданс малых сигналов, тем самым увеличивая коэффициент усиления.

Я не могу понять, почему падение постоянного напряжения на них меньше, чем на пассивных нагрузках, таких как резисторы.

В книге “Основы микроэлектроники” профессора Бехзада Разави написано, что активные нагрузки не подчиняются закону Ома, как резисторы. Хорошо, я согласен, но все же я не понимаю, почему падение постоянного напряжения на активной нагрузке будет ниже.

• МОП-транзистор
• усилитель
• аналоговый
• схема
• активные компоненты

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Активные нагрузки используются потому, что транзисторы дешевле и их проще изготовить на кремниевом кристалле, чем резисторы. Таким образом, вы найдете больше активных нагрузок в интегральных схемах, в то время как дискретные схемы, как правило, используют резисторы больше для простоты (и меньше доступности согласованных транзисторов).

Я не могу понять, почему падение постоянного напряжения на них меньше по сравнению с пассивными нагрузками, такими как резистор.

Я не понимаю, почему падение постоянного напряжения на активной нагрузке будет меньше.

Формулировка и акцент странные. Я думаю, он пытается сказать, что если вы используете транзисторы вместо резистора для источника тока, то вам не нужна шина такого высокого напряжения, чтобы приблизиться к идеальному источнику тока.

Идеальный источник тока имеет бесконечное выходное сопротивление (поскольку любые изменения импеданса нагрузки не должны влиять на выходной ток), а это означает, что вам нужна бесконечная шина напряжения, чтобы пропускать через него ток.

Если вы попытаетесь реализовать это на практике, это означает, что вы используете очень большой резистор, который требует использования шины высокого напряжения. Чем больше вы увеличиваете свое сопротивление, чтобы приблизиться к идеальному источнику тока, тем больше вам также нужно увеличивать шину напряжения.

Думаю, падение постоянного напряжения на этом резисторе — это то, что он имеет в виду, когда говорит, что падение постоянного напряжения. Он опускает часть, где присутствует шина более высокого напряжения, которая обеспечивает это более высокое падение напряжения.

Если вы используете транзисторный источник тока, то вы можете получить действительно высокое выходное сопротивление (т.е. вы можете получить что-то близкое к идеальному источнику тока) без использования такой высоковольтной шины, что технически означает, что ваше падение напряжения будет ниже. Но я бы не особо подчеркивал тот факт, что падение напряжения постоянного тока меньше… это немного сбивает с толку. Я согласен.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Если в качестве нагрузки использовать резистор, то его крутизна сопротивления (изменение падения напряжения/изменение тока через) равно его сопротивлению. Если он используется для смещения усилителя, то его падение напряжения определяется как произведение тока смещения на сопротивление. Если вы хотите получить более высокое сопротивление наклона, вам придется столкнуться с соответствующим более высоким падением напряжения при любом заданном токе смещения.

Если вы используете активную нагрузку, то падение напряжения и крутизну сопротивления можно рассчитать отдельно. Рассмотрим простой транзисторный источник тока. Он может поддерживать очень высокое сопротивление наклона, вплоть до падения напряжения на один или два вольта, необходимых для его смещения.

\$\конечная группа\$

2

\$\начало группы\$

Иногда изображение стоит тысячи слов. Предположим, вы заинтересованы в усилителе напряжения (или трансимпедансном усилителе, если это того стоит), в котором требуется, чтобы ваш транзистор достиг заданного колебания напряжения Vce. (простой каскад CE сделал бы это)

Вы можете использовать маленькое Rc и добиться такого размаха за счет большого разброса в Vbe или Ib (нас не интересуют окружающие схемы, давайте сосредоточимся на выходных характеристиках только транзистор). Вот так:

Пересечение с осью Vce является вашим напряжением питания Vcc. Возможно, вы захотите увеличить усиление, используя больший RC. Но если вы хотите сохранить ту же точку покоя (полезно сравнивать различные решения), вам придется увеличить напряжение питания. Это видно из следующего изображения:

Видите, как такое же колебание Vce требует меньшего колебания Ib (и, следовательно, Vbe)? Это приведет к увеличению усиления. (Да, вы также можете увеличить размах Vce для того же входного размаха, но таким образом графики будут более аккуратными). Итак, давайте сделаем Rc действительно большим:

Отличные резисторы обеспечивают отличные возможности электропитания. Это не всегда осуществимо по нескольким причинам, поэтому было бы неплохо иметь такой же наклон кривой нагрузки lin — нет, кривой нагрузки, но не выходить далеко за пределы транзистора по оси Vce? Все, что нам нужно, это… согнуть его. Таким образом, прямая линия не будет работать, и это исключает линейные компоненты, такие как простые резисторы. Но нелинейные устройства, такие как транзисторы, по-прежнему хороши. И на самом деле, используя транзистор в качестве нагрузки, мы получаем его выходную характеристику с крутым вертикальным участком, близким к насыщению. Вот так:

Кривая зеркально отражается и преобразуется в Vcc, как мы делали с прямой линией резистора, но нелинейность помогает поддерживать напряжение питания на более низком уровне.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Возможно, простой пример с реальными числами поможет объяснить разницу:

• Предположим, что для высокого коэффициента усиления нам необходимо динамическое сопротивление коллектора rc=20k.

• В случае омической (пассивной) части имеем rc=Rc=50k с падением постоянного напряжения 20В для Ic=1мА. Во многих случаях это неприемлемо (большое напряжение питания).

• Используя BJT в качестве активной нагрузки, не проблема реализовать rc=20k (динамическое сопротивление), но в то же время мы можем получить падение постоянного тока на нагрузочном резисторе Vce=5V или около того.

  ..

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Полевые транзисторы представляют собой управляемые напряжением резисторы в соответствии с (Vgs-Vt) в диапазоне Vds для отвода тока от полевых транзисторов режима Nch Enhancement при использовании в качестве нагрузки с открытым стоком к источнику питания. Результирующее значение Rds не является обратно линейным с напряжением затвора, но может быть линейным с обратной связью.

BJT представляют собой потребляющие ток с экспоненциальным управлением Vbe или с базовым резистором. Управляемые током потребляющие токи за исключением случаев, когда hFE снижается до 10% от hFE вблизи максимального тока, начиная обычно ниже Vce<2 В при максимальном hFE. Без измерения тока они нелинейны в этой области насыщения, но довольно линейны по току вплоть до токов утечки с ранним эффектом.

Как FET, так и BJT являются отличными активными линейными нагрузками для выполнения этой задачи при использовании с калиброванным gm и могут использоваться в качестве фиксированных резисторов в FET или постоянного тока в обоих с обратной связью по току при калибровке из-за допусков компонентов.

Измерение тока устраняет необходимость в калибровке, поскольку оно основано на допусках резисторов, которые на несколько порядков меньше погрешности, чем gm или hFE.

\$\конечная группа\$

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя адрес электронной почты и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Обязательно, но не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

Усилитель

— роль активной нагрузки в этой цепи и возможные варианты использования

\$\начало группы\$

^{Моделирование этой схемы – Схема создана с помощью CircuitLab}

Я пришел с этой схемой, чтобы узнать, как активная нагрузка может ее улучшить, но я до сих пор не могу понять роль активных нагрузок. Насколько я знаю, ниже, Q5-Q6-R2 образуют источник тока с подачей постоянного тока поляризации на Q4. Тогда я ожидаю, что схема будет похожа на обычный эмиттер, но, как я предположил в заголовке, я был бы благодарен, если бы кто-нибудь мог мне объяснить (предположим, что компоненты идеально согласованы):

– С какой целью используется активная нагрузка Q1-Q3-R1 вместо одного резистора на коллекторе Q4 и какие преимущества дает

– Какое возможное применение для этой схемы

Спасибо, если кто-то ответит

РЕДАКТИРОВАТЬ : Некоторые исследования я сделал. Фактически и верхняя, и нижняя пары являются источниками тока и активными нагрузками. Если они имеют одинаковый опорный ток, они будут поляризованы Q4, и ток на нагрузке будет равен 0. С другой стороны, цепь переменного тока будет:

^{смоделируйте эту схему}

Поскольку должно быть так, что \$ V_E = g_m R_{EA} (V_{in} – V_E)\$, то:

$$ V_o = g_m (R_L//R_ {CA}) v_{in} \left(1 – \frac{g_m R_{EA}}{1 + g_m R_{EA}} \right) $$

Где REA и RCA – эквивалентное сопротивление сети переменного тока модель активных нагрузок.