Попов В.С., Николаев С.А. Общая электротехника с основами электроники (1972) (1095872), страница 57
Текст из файла (страница 57)
и т. д. 345 (13-27) Действующее значение тока в той же пепи можно выра- зить, пользуясь общнм определением действующего значе- ния тока (5-10); / г / тм / = ф —., ~ РЛ = ~//;7- ~ /„'з)азы/й=/„/2. (13-22) о о Действующее значение напряжения на зажимах цепи (/ = (/,Д''2. Постоянная составляющая напряжения на нагрузке, нлн, что то же, выпрямленное напряжение па нагрузке (/о = /ахи = Йн/м/и = 1/„/л = (/)/ 2/и = 045(/. (13-23) Уравнение (13-23) позволяет определить действующее значение переменного напряжения на зажимах цепи по заданному значению выпрямленного напряжения (/,.
Максимальное значение обратного напряжения вентиля (рпс. 13-24, а) равно амплитуде напряжения на зажимах цепи: (13-24) Активная мощность цепи / = / ~и ~ 4 /ти=(/и/м/4. (13-25) Полная мощность цепи 5 = И = ((/Д'В (/./2) = (/„/„/2У 2. (13-25) Активная мощность цепи прн однополупернодном вы- прямлении составляет 0,707 (1/)~ 2) полной мощности цепи вследствие того, что выпрямленный ток проходит по цепи тотько в течение одного полупериода н, следовательно, ис- точник, питающий цепь, используется не полностью. Степень или величину пульсаций тока нли напряжения оценивают коэффициентом пульсаций д, под которым понимают отношение амплитуды наиболее резко выраженной (первой) гармоники тока (нли напряже- ния) к постоянной составляющей тока (или напряжения), таким образом, 1,„ и,„ д= — '" нлн д= —. /О с~о Для однополупериодного выпрямителя коэффициент пульсаций 346 Большим недостатком однополупериодного выпрямлении являются пульсации тока и напряжения на нагрузке, т.
е. большие переменные составляющие тока и напряжения па нагрузке. Для уменьшения этих пульсаций применяются сглаживающие фильтры. ПРимер !3-1. Определить переменное напряжение, которое надо подвести к непн однополупсриодного выпрямителя (рис. 13-24) для того, чтобы получить выпрямленное напряжение (Г = 225 В, Согласно (13-23) напряжение питания (Г = (/ во 45 = 225 '0 45 = 500 В б) Дауяпопупериодное вмпрямиение переменного тока Двухполупериодные схемы выпрямления применяются чаще однополупериодных, так как они обеспечивают лучшее использование источника питания (трансформатора) и уменьшение пульсаций тока и напряжения на нагрузке.
На рис. 13-25, а дана одна из возможных схем двухполупериодного вы- в прямления — схема с вывеи тг денной средней точкой вто- 1я ричной обмотки трансформатора. и а) К концам 1 и 2 вторич- и ной обмотки трансформатора присоединены аноды двойного диода, а катод его через активную нагрузку . 4) )т'„ ПРИСОЕДИНЕП К СРЕДНЕЙ Гтж„ 'ьа — — — н точке вторичной обмотки г, = = — г и трансформатора. В течение первого полу- а) периода потенциал точки 1 и выше потенциала средней точки О и ток проходит Нее через первый вентиль и нагрузку. В течение второго гггж пол упериода потенциал точ- иогд *) ки 2 выше потенциала точки О и ток проходит через второй вентиль и нагрузку.
о — сиена; 6 — гра4 ик питаюнтего на Таким Образом, в нагрузке явижеиня; е — гонении напряжения н токе на нагрузке; г — граенк об- В ТЕЧЕНИЕ Псрнола ПРОХОДЯТ ратижо оанрнження. 34т две полуволны тока одного направления (рис. 13-23, а н 8). Следовательно, постоянная составляющая тока в нагрузке в 2 раза больше, чем в однополупериодной схеме (рис, 13-21), т. е. уО 2!и!л1 (13-28) а действующее значение тока в нагрузке Постоянная составляющая напряжения на нагрузке (! =!Я = — "~" = — 'и =2)'2(!=00(! (13-20) т. е. оно в 2 раза больше, чем при однополупериодном выпрямлении (13.23).
В первый полупериод открыт первый вентиль и, поскольку, прямое сопротивление его равно нулю (й, = О), то напряжение на нагрузке равно напряжению на половине вторичной обмотки трансформатора и„ = и. В этот же полупериод ко' второму запертому вентилю приложено отрицательное напряженце, равное сумме напряжения на половине вторичной обмотки трансформатора и напряжения нагрузки и„= и + и„= 2и. Следовательно, максимальное обратное напряжение двухполупериодного выпрямителя равно удвоенной амплитуде напряжения обмотки, т.
е. У,~ „,„, = 2 У„= 2 )' 2 У = 2 Ф 2 — У, = л У,. (13-30) 2 г'2 Активная мощность цепи Р=, ! И„= !„'Р.„!2 = (!„1„!2= (!! = 5. (13-31) Следовательно, прн двухполупериодном выпрямлении активная мощность равна полной мощности. Для выпрямителей за исключением однополупернодного коэффициент пульсаций может быть найден в зависимости от числа фаз т выпрямителя по формуле (13-32) причем двухполупериодный выпрямитель рассматривается как двухфазный со сдвигом фаз в половину периода (Т/2). 348 Применяя (13-32) для двухполупериодного выпрямителя, получим: д= — „, = —,=О,бб7. 2 ' 2 Недостатками рассматриваемой схемы являются большое максимальное обратное напряжение н плохое использование вторичной обмотки трансформатора, обусловленное тем, что по каждой половине обмотки ток проходит только в течение половины периода.
Рассмотренные двухполупериодные выпрямители применяются для питания ламп в радиоприемниках, телевизо- Рис. 13-26. Мостовап схема двухполупериолиого выпрямителя. рах и электронных усилителях и генераторах небольшой мощности. На рис. 13-26 дана м о с т о в а я с х е м а двухполупернодного выпрямителя. В каждое плечо моста включен вентиль (диод). К диагонали аб. приложено синусоидальное напряжение и = У„з1п е>г, а к другой диагонали вг присоединена актив- ' ная нагрузка )са.
В положительный полупериод, когда потенциал точки а выше потенциала точки б, т. е. при и ~ О, вентили В, и В, открыты, сопротивления их Я„= тс„= О, а вентили Ва и В, заперты, так как к каждому из них приложено отрицательное напряжение, по величине равное напряжению источника питания и. Таким образом, в первый полупериод ток и и У„а!п гет '= 2Л,+и„= Л.— = 349 от источника питания проходит через вентиль В„сопротивление нагрузки гсм и вентиль В,. В следующий полупериод при и ( О вентили В, и В, открыты, а вентили В, и Ва закрыты, Теперь ток от источника питания идет через вентиль В,,сопротивление нагрузки )см и четвертый вентиль В,, Таким образом, в нагрузке в течение периода проходят две полуволны тока одного направления, а напряжение на зажимах нагрузки представляет собой дае полуволны одного знака.
Следовательно, как и в предыдущем случае двухполупериодного выпрямленна, постоянная составляющая тока в нагрузке (13-28) то=2т lп а постоянная составляющая напряжения иа нагрузке (г'о = !о)гм = 2У.)п = 0,9У, (13-33) В отличие от предыдущего случая двухполупериодного выпрямленна максимальное значение обратного наприжения на вентилях равно амплитуде напряжения на зажимах цепи, т. е. ('оср. макс = ('м. (13-34) Из преимушеств мостовой схемы отметим: в 2 раза меньшее по сравнению с предыдущей схемой обратное напряжение; лучшее использование трансформатора, так как ток во вторичной обмотке его проходит в течение всего периода; наконец, возможность применения схемы без трансформатора.
Из недостатков укажем на необходимость иметь четыре вентиля, т. е. в 2 раза больше, чем в предыдущей схеме. Мостовая схема обычно применяется для полупроводниковых вентилей, а некоторые двухполупериодные выпрямители чаще. выполняются по схеме с выведенной средней точкой вторичной обмотки трансформатора. Пример 13-2, Выпрямитель собран по мостовой схеме из вентилей обратным напряжениеаг У о 330 В Сжределить до действующее значение напряжен™йя (I питания цепи выпрямителя и значение выпрямленного напряжения Уо.
Р Е Ш Е Н И Е. СОГЛаСНО (13-34) У,соммы — — Ы„, СЛЕдОВатЕЛЬПО, действующее зпачсине напряжении питайн™я цепи выпрямителя (Г=им1)/2= 3300,41 = 243 В. Согласно (13-33) выпрямленное напряжение Е/а=0,9(/=0,9 243=223 В. в1 трвхфвапып выпрямители На рис. 13-27, а лапа одна из возможных схем трехфазного выпрямители. К началам вторичных обмоток АВС трехфазного трансформатора присоединены аноды трех вентилей, а катоды их соединены в узел О'. Между нулевыми точками Π— О' включена активная нагрузка 17а. Через каждый из вентилей проходит ток только в одну треть периода,в течение которого напряжение на фазе трансформатора, в которую включен вентиль, выше напряжения двух других фаз, На рис.
13-27, б напряжение на нагрузке Рис. 13-27. Трехфазный выпрямитель. а — схема; б — графики фааямх мэпрежекая. изображено толстой линией, образованной участками синусоид фазных напряжений. В ту треть периода, когда открыт один вентиль, два других вентиля заперты и их сопротивления равны бесконечности. Поэтому образуется последовательная цепь фаза трансформатора — открытый вентиль — нагрузка. При идеальном вентиле и активной нагрузке ток в цепи 1 = иЯа, а напряжение на нагрузке равно фазному напряжению и = иа = Иа, так что кривая, образованная участками графиков фазных напряжений и проведенная на рис. 13-27, 6 жирной линией, в то же время является кривой напряжения на нагрузке и„.
Та же кривая, но в другом масштабе, будет изображать и кривую тока в нагрузке. Таким образом, если в двухполупериодном выпрямителе напряжение и ток изменялись от нуля до амплитудных значений, то в трехфазном выпрямителе пульсации тока и напряжения на нагрузке значительно меньше.
Для определения среднего значения выпрямленного напряжения, изображенного средней ординатой кривой напря- 35! ження и, найдем площадь, ограниченную этой кривой, ординатамй для моментов времени 77 )2 и 577 12, осью абсцисс, и разделим ее на основание, т, е. на ??3. Таким образом, выпрямленное напряжение на нагрузке атеем г . а~з .= —,.„, ~..;.. =4 и.= г~а =-0,82?У„= 1,1?У. (13-35) Среднее значение выпрямленного тока в нагрузке Так как ток в вентиле проходит только в течение одной третьей части периода, то, естественно, среднее значение его в 3 раза меньше тока в. нагрузке, т. е. ?, = ?,/3.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
