ivanov-ciganov2 (558065), страница 19
Текст из файла (страница 19)
При расчете выпрямителя обычно устанавливаются соотношения между его выходными (выпрямленный ток и напряжение) и входными показателями — таками и напряжениями обмоток трансформатора. Лля этого будем пользоваться коэффициентами Р, аь ал и а,р. Первый из них .0 — определяет использование вентилей по току и Равен отношению действующего значения юка вентиля — к доле выпрямленного тока, приходящейся на вентиль: ш~в/~0 (6.3) Второй коэффициент аг — определяет использование вторичных обмоток трансформатора по току. Он равен частному от деления произведения числа вторичных обмоток т, и действующего значения тока вторичной обмотки 1, на,полный выпрямленный ток: (6.4) аг л'о)2)10' Число фаз выпрямления т и число вторичных обмоток ль совпадает только в простых схемах выпрямления. Третий коэффициент ав — определяет использование вторичных обмоток по напряжению.
Он является отношением действующего значения напряжения на вторичной обмотке трансформатора Ео к постоянной составляющей выпрямленного напряжения Е;. ар = Ео~Ео. (6.5) Четвертый коэффициент — множитель вольт-ампер — а,р определяет использование трансформатора по мощности и является отношением габаритной мощности трансформатора рА,р к выпрямленной мощности Ро = Ео1о: (6.6) а.,р — — р А,р/Ро. Чем меньше значения названных выше коэффициентов, тем лучше массогабарнтные показатели схемы.
Поскольку габаритная мощность трансформатора определяется как полусумма вольт-ампер первичных и вторичных обмоток, то можно и коэффициент ар представить как полусумму множителей вольт- ампер всех первичных и всех вторичных обмоток. Из-за того что по обмоткам трансформатора протекают не только соответствующие доли тока нагрузки выпрямителя, но и целый ряд переменных составляющих, компенсирующнхся на выходе и отфильтровываемых фильтром, коэффициенты В, аг и а,р всегда болыпе единицы. Коэффициент ан может быть как меныпе, так н болыве единицы в зависимости от режима работы выпрямителя и его схемы. К достоинствам электрического выпрямителя относятся: а) универсальность принципа преобразования, заключающаяся в том, что электрический выпрямитель можно сделать как для получения больших, так и малых выпрямленных напряжений н токов; б) значительный к.
и. д. преобразования; в) относительно небольшие габариты и масса; г) отсутствие подвижных частей и, следовательно, быстроизнашивающихся и вибрирующих деталей; д) отсутствие переключаемых контактов и связанных с переключением искрения и потирания контактов; е) малый уровень радиопомех; ж) значительный срок службы; з) отсутствие при работе шума, выделения газов и дыма, и) нетребовательность к условиям эксплуатации; к) относительно низкая стоимость, Однако электрический выпрямитель имеет недостатки: чувствительность к изменению величины и формы выпрямляеьюго напряжения, необходимость в фильтрации выходного напряжения, относительная сложность защитных устройств.
$ 6.2. Выпрямитель гармонического напряжения при нагрузке, начинающейся с индуктианости Показатели этой схемы (рис. 6.5) зависят от величины индуктивности дросселя Е, образующего вместе с конденсатором С сглаживающий фильтр. Если запас энергии в дросселе достаточен для того, чтобы подпитывать нагрузку током в течение всего того интервала, когда мгновенная мощность в сети переменного тока меньше мощности, потребляемой нагрузкой, то ток в дросселе 1, (выпрямленный ток) будет непрерывным.
В этом случае в выпрямителе всегда открыт какой-нибудь из вентилей. В противном случае, при малом запасе энергии в дросселе, ток 1, получается разрывным, пульсирующим. В те моменты, когда он равен нулю, все вентили выпрямителя заперты, а поступление мощности в нагрузку происходит благодаря разрядке конденсатора С. Запас энергии в дросселе пропорционален его индуктивно- — я сти и квадрату выпрямленного тока. Поэтому при заданном токе — —, с нагрузки для обеспечения режима непрерывного тока индуктивность дросселя Е должна превышать некоторое значение, называемое Рис.
6Л критическим. Пусть в схеме рис. 6.5 Е ~ь 1„и тогда ток дросселя (а в любой момент времени больше нуля. Подтекая к точке ветвления а, этот ток распределяется мюкду двумя ветвями схемы С и К„. Его постоянная составляющая 1, протекает целиком через сопротивление нагрузки )т„, а переменная в основном через конденсатор С. В цепи переменного тока (трансформатор и вентили) выпрямленный ток 1т может протекать как по одной, так и одновременно по нескольким вторичным обмоткам. Если трансформатор и вентили идеальны, т.
е. первый не имеет индуктивности рассеяния и омического сопротивления обмоток, а втоРой — внутреннего сопротивления и порога выпрямлеиия, то ток 1а всегда будет протекать только по одной из вторичных обмоток трансформатора. Для доказательства этого положения обратимся к рис. 6.6, на котором изображены графики э.
д. с., наводимых во всех фазах вторичной обмотки трансформатора, е = Е сох Ы, ...е с = Е, соз (го1— 1 — ! — — 2п) и рассмотрим состояние схемы в момент 1 = О. Этот момент характерен тем, что э. д. с. ам имеет максимальное значение, Равное Е и/ и п». з т ш Рис.
6.6 (6.Т) ео=егг при [(( — 1) 2п/и — я/т).с в/([(( — 1) 2я/гя+и/т1. Период основной гармоники выпрямленного напряжения в и раз меньше периода выпрямляемого напряжения. Каждый из вентилей выпрямителя в течение интервала времени, равного Т/гл, открыт и напряжение на нем равно нулю. В течение интервала (лт — 1) Т/т вентиль закрыт создающимся в схеме отрицательным (обратным) напряжением. Естественно предположить, что вентиль этой фазы открыт и часть выпрямленного тока /„ протекает через него.
Падение напряжения на открытом идеальном вентиле равно нулю. Поэтому выпрямленное напряжение е„== Е, . Оно существует на входе фильтра, т. е. на катодах всех вентилей, и болыне, чем э. д. с. любой из фаз в этот момент времени. Следовательно, все вентили, кроме первого, в этот момент заперты и ток /„ протекает по первой фазе вторич- ной обмотки и через вентиль Д„ е целиком.
е, е., е ~ чер, Р чер~ емрг Такое состояние схемы, когда напряжение на катодах всех вентилей, кроме первого, больше напряжения на анодах, характерно ие гиг только для момента 1 = О, но и для всего интервала — и/и ~ 1 ( <- и/т, на котором э. д. с. е„ больше каждой из остальных (рис. 6.6, а). На интервале п/гл ( / ( Зг/пг э.
д. с. второй фазы е„становится и/ гг и болыпей каждой из остальных„ вентиль Д, закрывается, а открывается вентиль Д, и выпрямленный ток протекает целиком по второй и1 фазе (рис. 6.6, д). Затем в работу включается третья фаза, а вторая закрывается и т. д.
Таким образом, в выпрямителе ще с идеальными трансформатором и вентилями в любой момент времени открыта только та из фаз вторичигг ной обмотки, э. д. с. которой больгпе э. д. с. каждой из остальных. В течение одного периода вы- прямляемого напряжения Т = 2я/ги по очереди срабатывают все и фаз вторичной обмотки и, следовательно, длительность работы каждой из фаз равна Т/т. Выпрямленное напряжение е, по форме повторяет огибающую э. д. с.
всех фзз (рис. 6.6, б). Таким образом, имеем для выпрямлен- ного напряжения Поскольку напряжение на вентиле 1-й фазы (6.3) см = ем — ем то максимальным обратное напряжение на нем будет при отрицательных значениях э. д. с. е„(рнс. 6.6, а). При четном числе фаз аыпрямляемого напряжения минимум ем и максимум еа будут совпадать во времени и для пикового значения обратного напряжения Е,ар„получим Еобря = ~ емзпех+ залпах ~ = 2Е~т. (6.9) При нечетном числе фаз минимум ем совпадает во времени с минимумом еа и пиковое значение обратного напряжения получается меньшим 2Е, . Так, для т =- 3 будем иметь Еж, =)/ЗЕ..
(6.10) Получим основные соотношения, характеризующие такой идеализированный выпрямитель. Прежде всего определим постоянную составляющую выпрямленного напряжения и коэффициент пульсаций. Так как выпрямленное напряжение имеет период Т/т и внутри каждого периода меняется по косинусоидальному закону, то, разложив его в ряд Фурье, получим Е,=(т/2п) ) Е, созы/Й4=-Е, (т/л)з(п(п/т)=Е,/В(лт) (6,11) — и/~п Еа=(т/а) ~ Е, созы|созАлка/Ив/= — я!т = 2Е, (т/и) з(п (и/и)/[(Ьл)з — Ц, (6,12) где ń— постоянная составляющая; Е ь — амплитуда А-й гармоники; Е, — — 0,707 Е,„— действующее значение напряжения на обмотке трансформатора; В (т) = 1)/2 (т/и) з(п (и/т)1-' — коэффициент, зависящий только от т и определяющий использование обмоток трансформатора по напряжению, равный 1,11; 0,855 и 0,74 дпя т = 2; 3 и 6.
Отсюда для коэффициента пульсаций имеем й„э =- 2/1(йп)з — 11. (6,13) Введение коэффициента В (т) для основной схемы выпрямления наряду с коэффициентом использования обмоток трансформатора по напряжению ал удобно для последующего сравнения показателей Различных схем аыпрямления. Установить величину и форму выпрямленного тока 1~ и напряжения на нагрузке и„ можно, рассмотрев схемы рис. 6.7. В схеме рис. 6.7, а нелинейная часть выпрямителя заменена источником напряжения уже известной нам формы и величины км а ток в оставшейся линейной части выпрямителя, содержащей дроссель Е, е, с и е) я' С К Ъ~ Ъе в1 Ш /о = (ЕооиЖп) (т/и) з)п (и/т) Максимума и минимума ток достигает при углах — Р-в1,, соответствующих нулевым значениям напряжения ео — Е„т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
