ivanov-ciganov2 (558065), страница 56
Текст из файла (страница 56)
Поэтому расчеты, в которых не учитываются эти процессы, а предполагается мгновенное переключение нелинейных элементов схемы, дают малую точность. 5 $3.2. Линейные процессы в силовой цепи инвертора с независимым возбуждением Для отделения линейных процессов от коммутационных примем, что транзисторы включаются и отключаются мгновенно, их выключение происходит с задержкой, равной Т , — времени рассасывания заряда неосновных носителей в базе.
Помиью этого, положим диоды выпрямителя безынерционными. Схема преобразователя рис. 13.5, а содержит мостовой выпрямитель и двухтактный ннвертор, выполненный по основной схеме, т. е. со средней точкой в первичной обмотке трансформатора. Если длительность открываюших транзисторы импульсов базового тока Т, выбрана такой, что в сумме с временем рассасывания заряда в базах транзисторов она остается меньшей длительности полупериода Т, возбуждающего напряжения, то на вторичной обмотке трансформатора создается переменное напряжение У, прямоугольной формы с нулевымн паузами (рис. 13.5, г). Рис. 13.5 Длительность импульсов напряжения К, больше длительности возбуждающих импульсов на время Тр,. Соответственно длительность нулевой паузы в напряжении Уи будер равна е=т — т.— т,,=.е' — т„.
(13.1) Токи, протекающие по вторичной обмотке трансформатора и через выпрямительные диоды, для такого случая были определены в Е 7.6 при выпрямителях с нагрузками, начинающимися и с индуктивности и с емкости. Коллекторные токи транзи- Тг сторов преобразователя представляют собой трансформирован- ц в ные в первичную обмотку соот- и ветсгвующие части тока ио Положительные импульсы тока 2и ХЯ. трансформируются в верхнюю полуобмотку, протекают через транзистор Т,, а отрицатель- Ъ ные — в нижнюю и транзн- Т стор Тм Т зт Амплитуда импульсов базо- ,2Т ваго тока должна быть такой, ву чтобы, пропуская .ток Т„, тран- В зисторы оставались насыщенны- Тв 2т зт ми, т. е. сопротивление резнсго- Т в ров Рв должно быть выбрано 6 из условия п, Т(в~(ń— и„)(УТ,,„. (13.3) Степень выполнения нера- Т 2Т згг венства (13.2) определяет степень насыщения транзисторов инвертора.
Если теперь увеличивать длительность открывающих транзисторы импульсов — Т„ то нулевая пауза в напряжении я будет сокращаться и прн Т, = Т вЂ” Тр, исчезнет совсем (см. рис. 13.6, б, е). В атом случае на выходе мостовой схемы выпрямителя будет создаваться постоянное напряжение б'р (рис. 13.6, а, б), которое меньше амплитуды Ов на величину падений напряжения на диодах выпрямителя и сопротивлении вторичной обмотки трансформатора.
Считая сопротивление обмотки малой величиной, запишем (Тв = (Тэп — 2 (Еиор+ гвта)> (13.3) где 6'ив, = л(Е, — У„„) — амплитуда напряжения ив1 Ур — ток нагрузки выпрямителя; п = — шв/ш, — козффициент трансформации. Через транзистор инвертора будет протекать импульсный ток (рнс. 13.6, в, г) с длительностью Т и амплитудой 2вн птр' Действующее значение этого тока, совпадающего с током в первичной полуобмотке трансформатора, 1„= 1о = 0,707п 1о.
(13.5) Скорость изменения магнитной индукции в сердечнике трансформатора задается напряжением на его первичной полуобмотке, равным Ео — ()„,: о(В/й = (Е, — ()„,)1(шоВ) (13.5) Здесь ()„„— напряжение коллектор — эмиттер насыщенного транзистора; Я вЂ” плошадь сечения сердечника. Поскольку за полупериод Т индукция в сердечнике либо линейно нарастает рт — В до +В, либо уменьшается от +В до — В, помножив производную Ж/Ж на Т, получим и удвоенную амплитуду индукции.
Поэтому З В„=(Ео — ()„,) Т)(2 Д= т кто = (ń— (),о))(4/шоЯ), (13.7) где 1" =- 1/(2Т) — частота возбуждающего иапо а) пряжения. Габаритная мощность трансформатора при пренебрежении величинами ()„„, Е„,р н г„1, Ю) получается несколько. большей мощности, 1о~ выделяющейся в нагрузке: УАч, — — 0,5 (21оЕо+ 1о()о) =1~2)о()о. (13Я) а) ~~ ~ Поскольку ток, отдаваемый источником Е„, (оо является суммой токов коллекторов двух транзисторов, то он получается постоянным и равным 1„„.оМопшость, отдаваемая первичг) ным источником, превышает мощность, выРис.
13.6 деляющуюся в нагрузке, на величину потерь в транзисторах, диодах и трансформаторе. Ранее положили г,р малой величиной, а это позволяет пренебречь потерями мощности в трансформаторе. Мощность, теряющаяся в каждом иа диодов выпрямителя, равна 0,5(Еоо + г,1о)1о, а в каждом изтранзисторов инвертора — 0,5()„„1.„ = 0,51)„„п1о. Таким образом, для к. и.
д. идеализированного преобразователя будем иметь о)о (13.9) 1)о+4 О,ЦЕ„О+с,!о)+2 О,зпГ)»„ Если бы выпрямитель был выполнен по основной двухфазной схеме, то выпрямленное напряжение было бы равно (13.10) и для к. п. д. преобразователя (13.11) Ч= 1)о+ сор+го)о+и1)оо При малых величинах напряжения 17, повышение к. и. д., даваемое (13.11) в сравнении с (13.9), получается заметным.
Приведенные соотношения для идеализированной схемы преобразователя могут быть расчетными для ряда практических схем. Однако в большинстве случаев коммутационные процессы в реальных схемах заметно ухудшают показатели преобразователя. Поэтому полученные ссютношения служат только для сравнения. $ т3.3. Мостовая ы пояумостовая схемы ыыверторов Мостовая схема по сравнению с основной (рис. 13.7) содержит в два раза большее число транзисторов и диодов, но в ней более простой трансформатор.
Транзисторы здесь коммутируются попарно. В первый полупериод в состоянии отсечки находятся транзисторы Т, и Т„а в состоянии насыщения — транзисторы Т, и Т,. Во второй полупериод заперты транзисторы Т, и Ти, а насыщены Т, и Т,. Такое переключение обеспечивает смену полярности напряжения на первичной обмотке трансформатора через каждые полпериода. Рис. 13.7 Рис. 13.8 На базы транзисторов Т и Т~ (Т, и Т~ переключающие импульсы тока должны подаваться от источников, гальванически несвязанных между собой, что, конечно, усложняет схему возбудителя. К недосгаткам мостовой схемы относится н то, что при одинаковых тОках потери в транзисторах несколько больше, чем в основной схеме со средней точкой. Однако каждый из транзисторов мостовой схемы испытывает в два раза меньшее напряжение коллектор — эмиттер в запертом состоянии.
В связи с этим преимущества мостовой схемы более ощутимы при зяачительных напряжениях источника постоянного тока. Процессы в мостовой схеме почти полностью повторяют процессы в Рассмотренной основной схеме. Исключение представляет лишь ток пеРвичной обмотки, который является суммой токов 1„, и г'„, и, следовательно, совпадает по форме с током вторичной обмотки, а по величине Отличается от него в п раз. Действующее значение тока первичной обмотки в мостовой схеме ~Ф2 Раэ больше, чем тока в первичной обмотке основной схемы при одинаковых нагрузках и напряжениях. Это обстоятельство улучшает использование трансформатора, его вольт-амперы голучаются равными Р„, т.
е. совпадают с мощностью, выделяющейся в нагрузке. Теми же самыми показателями, но при меньшем числе транзисторов, обладает полумостовая схема (рис. 13.8). В ней два транзисгора (Т, Т,) заменены конденсаторами, что позволяет получить искуссгвенную среднюю точку источника постоянного напряжения Е„. Если от источника Е„можно непосредственно вывести среднюю точку (батарея аккумуляторов с чегным числом элементов), то надобность в конденсаторах отпадает. Когда транзистор Т, находится в состоянии насыщения, а Т, в состоянии отсечки, нагрузка подключается к конденсатору С„который на нее и разряжается. Одновременно с током разряда конденсатора Ст по нагрузке протекает и ток подзаряда конденсатора С,. Во второй пелупериод открыт Т„ разряжается С„ а подзаряжается С,.
Если бы конденсаторы имели бесконечно большую емкость или средняя точка источника не была искусственной, то напряжение на первичной обмотке трансформатора или на нагрузке Х„имело бы прямоугольную форму с амплитудой 0,5Е„. Из-за разряда конденсаторов форма напряжения отличается от прямоугольной. 5 т3.4. Коммутационные процессы в преобразователе с независимым возбуждением Если управлять транзисторами иивертора симметричными импульсами, т. е. сделать Т, = Т, то в течение времени рассасывания заряда неосновных носителей в их базах окажутся открытыми оба транзистора основной схемы рис.
1З.б, а. Они на это время практически накоротко замыкают первичную обмотку трансформатора, их ток становится чрезмерно большим. В мостовой схеме инвертора рис. 13.9 в течение коммутационного процесса открыты все четыре транзистора силовой цепи. Коммутационные токи в ней протекаюг через транзисторы Т, и Т, (1м) и Т, и Т,(~„).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
