Иванов-Циганов А.И. - Электротехнические устройства радиосистем (1979) (563351), страница 18

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 18)

Если же источник должен работать на постоянную нагрузку в течение долгого времени, то для него более важны хорошие удельные энеРгетические обьемнаЯ и массоваЯ хаРактеРистики 0«и оо. Эти характеристики определяются отношениями: ,дельные характеристики в зависимости от нагрузки, внешних услои;1 и прочих причин, влияющих на работу источника. Влияние нагрузки источника питания на его удельные характе- истики удобно оценить по зависимости его энергетических показателей от мощностных Примером такой зависимости являются графики рис. 5.7, а, б для никель-кадмиевого аккумулятора НК-1О. При малом сопротивлении нагрузки аккумулятор отдает запасенную в нем 0т «/0м« У энергшо за малое время 00 н поэтому получается 00 большая мощностная от- 2 С дача.

Однако значитель- 0«г«Ф' 20 ный наклон характери- С0 . 20 стик показывает, что чем 72 Ы быстрее разряжается аккумулятор, тем мень- -20 шую энергию он отдает 4 Х в нагрузку и большая 0 - 0 0 79,0т/«Г 0 0 10 ГХ 20р«,Вт/дат мом источнике. 07 0,) Построенные на рис. Рис. 5,7 5.7 для разных температур окружающей среды характеристики показывают, что качественные показатели аккумулятора заметно ухудшаются прн его охлаждении. К источникам питания радиоустройств предъявляются не только требования стабильности в работе, малых массы и габаритов, но и целый ряд других. Однако приведенные пояснения показывают, как подходить к оценке качеств источника питания и какие надо потребовать для этого характеристики.

Глава Ч1 Выпрямители и фильтры 9 6.1. Схема электрического выпрямителя и его показатели Электрический выпрямитель получил широкое применение как наиболее универсальный преобразователь переменного тока в постоянный. Выпрямление в электрическом выпрямителе достигается из-за включения в его состав электрического вентиля. Излом вольт-амперных характеристик вентиля приводит к тому, что он пропускает ток преимущественно в одном направлении (рис.

6.1, а). При рассмотрении процессов выпрямленна характеристику вентиля идеализируют, представляя ее (рис. 6.1, б) линейно-ломаной 1 (ндеальный вентиль), линейно-ломаной линией 2 (идеализированный 79 вентиль с потерями) или линейно-ломаной линией 3 (идеализирован ный вентиль с потерями и порогом выпрямленна). В качестве вентилей в настоящее время применяют почти исклю. чительно полупроводниковые диоды. Порог выпрямленна кремниевых диодов лежит в пределах 0,4 — 0,8 В, а германиевых 0,15 — 0,2 В. Для низковольтных выпрямителей (выпрямленное напряжение менее десяти вольт) порог выпрямленна кремниевых вентилей составляет заметную часть выходного напряжения н его следует обязательно учитывать при расчетах, выбирая в качестве расчетной ьюдель вентиля с поро.

гом. Для выпрямителей с выходным напряжением более !О В можно проводить расчет и на основе модели вентиля без порога выпрямленна, Наклон спрямленной характеристики вентиля с потерями определяет внутреннее сопротивление вентиля — г,. б) Рис. 60 Рис. 6.2 Величины сопротивлений г, зависят от допустимого прямого тока вентиля и лежат в пределах от десятков ом (слаботочные диоды) до долей ома (сильноточные диоды).

Прямой ток вентиля ограничивается его разогревом из-за потерь электрической мощности, пропорциональных падению напряжения на вентиле. При обратном напряжении полупроводниковь!й вентиль пропускает, хотя и малый, но отличный от нуля обратный ток. Этим током, как правило, пренебрегают. Только в высоковольтных выпрямителях при токах нагрузки, меньших одного миллнампера, учет обратного тока вентилей может привести к заметным поправкам. Следует отметить, что малый обратный ток соответствует обратному напряжению, не превосходящему некоторого предела.

За этим пределом обратный ток резко возрастает и вентиль пробивается. Это обстоятельство ограничивает величину обратного напряжения, которое может быть приложено к вентилю. Схема простейшего электрического выпрямителя (рис. 6.2) содержит трансформатор, вентили и нагрузку. Трансформатор необходим для преобразования напряжения сети к величине, удобной для дальнейшего выпрямленна и гальванической развязки нагрузки выпрямителя от сети. В общем случае у него т, обмоток (фаз) в первичной цепи и лг фаз во вторичной цепи. В приведенной схеме как первичные, так и вторичные обмотки соединены в звезду.

В подавляющем большинстве схем вторичные об„ютки именно так и соединяются. Что же касается первичных обмоток, то они могут соединяться и в многоугольник, К концу каждой нз вторичных обмоток подсоединен анод вентиля. Катоды всех вентилей подсоединены к сборной шине, которая и является одним (в данном случае положительным) выводом выпрямителя. Второй вывод выпрямителя (отрицательный) берется от средней точки звезды вторичных обмоток трансформатора.

К этим выводам и подключается нагрузка выпрямителя. Из-за нелинейности характеристик вентилей ток в каждой из втори шых обмоток может протекать только в одну сторону. Через нагрузку протекает суммарный ток всех фаз (вентилей) вторичной обмотки, имеющий значительную постоянную составля!ощую (выпрямленный ток). Если изменить полярность включения всех вентилей на обратную, т. е. подсоединить их катодами к' концам вторичных обмоток, а анодами к сборной шине, то выпрямленное напряжение изменит свою полярность.

Для уменьшения переменных составляю:цих в выходном напряжении между нагрузкой и выпрямителем включают фильтр, называемый сглаживающим. Необходимость в фильтре вызывается тем, что мгновенная мои!ность переменного тока пульсирует во времени, а мгновенная мощность постоянного тока неизменна. Следовательно, для получения на выходе постоянного тока в выпрямителе должен быть элемент, запасающий избыток (по отношению к среднему значению) мощности в те моменты, когда мощность переменного тока близка к максимуму, и отдающий этот запас в нагрузку в моменты, соответствующие минимуму мгновенной мощности переменного тока. Накопление (запасание) мощности можно осуществить лишь в реактивных элементах (катушках нндуктивности или конденсаторах), поэтому фильтр должен содержать в своем составе хотя бы один такой элемент.

Из двух схем выпрямителей, содержащих один накопительный элемент в накопителе (рис. 6.3, а, б), практическое применение находит лишь схема с конденсатором. У схемы с дросселем, примененным в качестве накопителя энергии, нельзя получить малое выходное сопротивление для переменных ~оставляющих тока нагрузки. Связано это с тем, что индуктивность дросселя (., по которому протекает весь ток нагрузки, для хорошего сглаживания пульсаций должна быть значительной.

А при большой '!ндуктивностн дросселя на нем возникают большие падения напряжения прн изменениях !ока нагрузки. 8! С целью получения малого выходного сопротивления фпльтра,дли переменных составляющих тока нагрузки его схему приходится усложнять и включать второй реактивный элемент — конденсатор С, как это показано па рис. 6.3, в. Аналогичный фильтр для дополнительного сглаживания пульса. ций (дроссель Е и конденсатор С) может подключаться и к выпрямителю с емкостным накопителем, приведенным на рис. 6.3, б.

Тогда его схема приобретает вид (рис. 6.3, г). Чем больше число фаз выпрямляемого переменного напряжения тем чаще и с меньшей амплитудой пульсирует мгновенная мощность переменного тока. Поэтому в многофазном выпрямителе уменьшается а/ Рис. 6.3 как запасаемая в реактивностях фильтра мощность, так и время, на которое она запасается, что приводит к уменьшению габаритов и веса накопительнь|х элементов. При увеличении частоты переменного напряжения сокращается время, на которое запасается энергия в фильтре, что позволяет опять.

таки сократить размеры и вес фильтра. При большом числе фаз выпрямляемого напряжения можно добиться достаточно качественного выпрямленна и без фильтра. Включение того илн иного фильтра на выход выпрямителя сущест. венно сказывается на процессах, происходящих в самой выпрямительной схеме (вентилях и трансформаторе). Это объясняется тем, что цепи постоянного и переменного тока в электрическом выпрямителе связаны через вентили.

Поэтому включение реактивности в цепь постоянного тока выпрямителя сказывается на величине и форме тока в обмотках трансформатора, т. е. в цепи переменного тока. При сложных схемах фильтра характер процессов в выпрямителе будет определяться той реактивностью, которая создает основное сопротивление переменной составляющей выпрямленного тока. Прочие еактивности фильтра не меняют картины процесса, а сказываются лишь на некоторых его количественных характеристиках. Именно поэтому получаются практически одинаковыми формы н величины токов в обмотках трансформатора у схем, приведенных на пс, 6.3, б, г, так как на конденсаторе С, в последней схеме получается уже практически выпрямленное напряжение (его емкость большая) и дроссель Ь приводит лишь к несколько большему постоянству ока разряда конденсатора С,.

Поэтому относят конденсатор С, к выпрямителю, а дроссель Е и конденсатор С, рассматривают как отдельное фильтрующее звено. Все схемы выпрямителей можно разбить на две группы, отличающиеся друг от друга характером реактивности первого элемента фильтра, и, следовательно, формой токов в обмотках трансформатора.

Характеристики

Список файлов книги