Автор: Дедюхин А.А., АО «ПриСТ»
В настоящее время источники электропитания применяются в самом широком спектре оборудования. Источники питания (далее ИП) подразделяются на первичные и вторичные. Первичные источники питания — это устройства, преобразующие тепловую, механическую или химическую энергию в электрическую. К ним относятся генераторы, электроагрегаты и электростанции с двигателями внутреннего сгорания, аккумуляторы, топливные элементы, элементы солнечных батарей и др. Вторичные источники электропитания — это устройства, преобразующие электрическую энергию от первичных источников в электрическую энергию, непосредственно предназначенную для питания радиоэлектронных устройств. К источникам вторичного электропитания относятся встроенные блоки питания, лабораторные источники питания, преобразователи напряжения, источники бесперебойного питания и т. д.
Электронные нагрузки — это особый тип средств измерений (СИ), предназначенный для имитации нагрузки как первичных, так и вторичных источников электропитания. Электронная нагрузка способна не только выступать в роли нагрузочного элемента, как ранее эту роль выполняли реостаты, но и в роли средства измерения, способного обеспечить измерения основных параметров источников питания. Электронные нагрузки постоянного тока могут эмулировать режимы постоянного тока (CC), постоянного сопротивления (CR), постоянного напряжения (CV), динамической нагрузки и короткого замыкания. Электронные нагрузки переменного тока могут эмулировать режимы постоянного тока (CC), постоянного сопротивления (CR), коэффициента амплитуды (Constant Factor или CF), коэффициента мощности (Power Factor или PF) и короткого замыкания.
В режиме постоянного тока через электронную нагрузку протекает ток в соответствии с заданным значением, и это значение тока поддерживается постоянным при изменении входного напряжения источника питания. Данный режим используется для тестирования источников напряжения и определения их основных параметров, таких как погрешность установки выходного напряжения и нестабильность выходного напряжения.
Погрешность установки выходного напряжения — это разница между номинальным значением выходного напряжения и фактическим измеренным значением выходного напряжения.
Нестабильность выходного напряжения — это разность между выходным напряжением без нагрузки и выходным напряжением при максимальной нагрузке.
Электронные нагрузки серии АКИП-13хх оснащены встроенными измерительными приборами — вольтметром и амперметром, что позволяет напрямую измерять основные параметры источников питания. Обычно погрешность измерения напряжения не превышает 0,1%, а погрешность измерения тока — 0,2%, что соответствует требованиям к измерительным приборам при поверке источников питания.
Подключение электронной нагрузки к источнику питания неизбежно приводит к уменьшению выходного напряжения. Величина падения напряжения зависит от коэффициента стабилизации источника питания или его внутреннего сопротивления. Для повышения точности измерений применяется четырёхпроводная схема подключения, которая компенсирует падение напряжения на соединительных проводах между источником питания и электронной нагрузкой.
Не все производители электронных нагрузок реализуют возможность четырёхпроводного подключения, чтобы снизить стоимость оборудования. Однако для источников питания с высокой степенью стабилизации (нестабильность менее 0,01%) использование четырёхпроводной схемы становится необходимым. Для точных измерений таких источников используется внешний вольтметр с высокой разрешающей способностью и малой погрешностью.
Особенностью применения электронных нагрузок для тестирования ИП является обратная связь режимов работы. Если источник питания работает в режиме стабилизации напряжения (CV), то подключенная к нему электронная нагрузка работает в режиме постоянного тока (CC). И наоборот, если источник питания работает в режиме стабилизации тока (CC), то подключенная к нему электронная нагрузка работает в режиме постоянного напряжения (CV). Это позволяет реализовать двусторонний контроль параметров и корректно тестировать устройства, обеспечивая высокую точность и достоверность результатов испытаний.
В режиме постоянного сопротивления (CR) электронная нагрузка обеспечивает поддержание постоянного сопротивления между входными клеммами. Это означает, что при изменении напряжения на входе ток автоматически изменяется в соответствии с законом Ома. Данный режим используется для тестирования источников тока и определения их стабильности и способности поддерживать заданный ток при изменении нагрузки.
В режиме постоянного напряжения (CV) электронная нагрузка работает как устройство с постоянным напряжением на клеммах. В этом режиме нагрузка изменяет свой внутренний импеданс, чтобы удерживать заданное напряжение. Такой режим применяется для тестирования источников тока, аккумуляторных батарей и преобразователей напряжения. Он используется для анализа поведения источников питания в условиях колебания внешних нагрузок.
Режим динамической нагрузки используется для моделирования изменений тока или напряжения во времени. В этом режиме электронная нагрузка изменяет нагрузочные параметры (ток или напряжение) в зависимости от заданной временной программы. Такой режим особенно полезен для тестирования источников питания и аккумуляторов, работающих в условиях переменной нагрузки. Этот метод позволяет оценить поведение источника питания при резких изменениях тока и напряжения.
Режим короткого замыкания используется для имитации аварийных ситуаций, возникающих при коротком замыкании в цепи нагрузки. В этом режиме электронная нагрузка соединяет клеммы входа напрямую, эмулируя полное короткое замыкание. Такой подход позволяет проверить, как источник питания реагирует на короткое замыкание, оценивая его способность защиты от перегрузок и восстановления нормального режима работы после устранения замыкания.
Электронные нагрузки серии АКИП-13хх позволяют реализовать как статические, так и динамические режимы нагрузки. Основные преимущества этих нагрузок заключаются в возможности точной эмуляции реальных условий работы источников питания, включая моделирование перегрузок и коротких замыканий. Электронные нагрузки АКИП-13хх позволяют проводить испытания на различных режимах работы, а также измерять ключевые параметры ИП: ток, напряжение и мощность. Встроенные измерительные средства (вольтметр и амперметр) позволяют получать точные данные с минимальной погрешностью.
Эти нагрузки широко используются при тестировании лабораторных источников питания, аккумуляторов, преобразователей и прочих устройств. Учитывая их универсальность и гибкость, они подходят как для использования в производственных условиях, так и для работы в исследовательских лабораториях.
Электронные нагрузки АКИП-13хх находят применение в самых разных областях, включая тестирование и валидацию источников питания. Применение подобных нагрузок позволяет не только оценивать поведение ИП в реальных условиях эксплуатации, но и выявлять потенциальные слабые места еще на стадии проектирования.
Основные области применения:
Электронные нагрузки серии АКИП-13хх являются важнейшим инструментом для тестирования и анализа параметров источников питания. Эти устройства обеспечивают возможность эмуляции реальных условий эксплуатации источников электропитания и позволяют проводить измерения ключевых параметров, таких как напряжение, ток и мощность. Благодаря поддержке различных режимов работы (CC, CR, CV, динамическая нагрузка и короткое замыкание), электронные нагрузки АКИП-13хх позволяют тестировать широкий спектр источников питания, от лабораторных источников до аккумуляторов и преобразователей.
Особое внимание уделяется их универсальности и гибкости применения. Возможность четырёхпроводного подключения, поддержка параллельной работы модулей и наличие встроенных средств защиты делают электронные нагрузки АКИП-13хх универсальным инструментом для лабораторий, производственных предприятий и исследовательских центров. Учитывая их точность и многофункциональность, эти устройства используются для проверки соответствия источников питания стандартам качества, проведения испытаний на устойчивость и анализа рабочих характеристик источников питания в различных режимах работы.
В современных условиях, когда надёжность и стабильность работы источников питания имеют критическое значение для электронных устройств, электронные нагрузки серии АКИП-13хх становятся необходимым элементом испытательных стендов и лабораторий. Их применение позволяет обеспечить высокую достоверность результатов тестирования и гарантировать соответствие источников питания заданным техническим характеристикам.
Таким образом, электронные нагрузки АКИП-13хх играют ключевую роль в процессах тестирования, разработки и сертификации источников питания. Использование этих устройств способствует повышению качества и надёжности продукции, ускоряет процессы тестирования и снижает затраты на производство и обслуживание оборудования. Это делает электронные нагрузки АКИП-13хх незаменимыми в сфере электроники и электротехники.