Иванов-Циганов А.И. - Электротехнические устройства радиосистем (1979) (563351), страница 32
Текст из файла (страница 32)
действием на стоящий перед выпрямителем преобразователь. ч В мостовой схеме выпрямителя 4) (рпс. 7.!1, а) э, д, с. между выходными точками моста е, совпадает по форме с под- ет водимой к выпрямителю переменной э. д. с. й е,, но все импульсы имеют одинаковую 'К полярность (рис. 7.11, а). В активную 5/ часть полупериода (интервалы (й — 1) т( 7-в г 77:дгг1 ( 7 ( (йТ вЂ” З) дроссель подзаряжается от э.
д, с, е его ток 1, арастает. 'А о В „„„.„„„„, .„„,Р„,Д. ~пн Р валы йТ вЂ” З ~ 7(йТ) дроссель разряжается на конденсатор и нагрузку, его ток 7гг спадает (рис. 7.11, в). 7 77-О Зарядный ток (~',) протекает по вторич- 27 ной обмотке трансформатора, двум диодам Д, и Д, пли Д. и Д„ по параллельному соединению конденсатора С с нагрузкой Я. Рас. 7.11 Разрядный ток (1т) протекает через выходные зажимы (конденсатор и нагрузку), а в выпрямительном мосте разделяется между двумя параллельными ветвями, каждая из которых состоит из двух последовательных диодов Д„Д, и Дт, Д, (рис. 7.11, г).
Э. д. с., возникающая в дросселе при спадании до нуля выпрямляемого напряжения, открывает все четыре выпрямительных диода и они работают как разрядные. По вторичной обмотке трансформатора протекает только зарядный ток дросселя (рис. 7.11, д). С целью получения более простых расчетных соотношений примем емкость конденсатора С настолько большой, что пульсации напряжения на нем получаются малыми. Тогда прп расчете токов в дросселе можго считать напряжение на нагрузке и„(1) постоянным и равным Е„. При 147 этих допущениях эквивалентные схемы заряда и разряда дросселя примут внд рис.
7.12, а, б. На основе этих двух схем получим для токов зарядки и разрядки дросселя: 1,(!) =(Š— Ео)д,(1 — е-ап)+1>е Н', 1о (!') = Еоао (1 — е-еги) -1- 1ое-'м (7.35) где Е, = Ео со + 2Е„,р — расчетное выпрямленное напряжение; Е = = пЕ„, — амплитуда переменной э. д. с. на вторичной обмотке транс. 1юрматора; д, = 1/(го + г,р + г„+ 2г,) — проводимость зарядной епп; до = 1/(>, + г,„) — проводймость разрядной цепи; т, = Еа, н т, = Едо — постоянные врет«>Ъ тгв г«мени цепей; 1т и 19 — значення тока дросселя, достигну- Е тые к началу зарядной н разрядной частей полупериода (рнс.
7.11, е); а> — Т+ 0 — время, отсчитываемое от начала разрядной части полупериода; а = шо/а>,— ггв коэффициент трансформации трансформатора. в7 Положим выходное сопроРис. 7.12 тивление источника и сопротивление трансформатора близкилби к нулю. Тогда можно считать проводимости д, и д„постоянные времени т, н т„одинаковыми. Обозначим их а и т.
Подставив в первое уравнение (7.35), определяющее зарядный ток ! = Т вЂ” О, получим ток 1и. Аналогично при !' = 0' второе уравнение дает ток 1т. Решив полученную таким образом систему из двух уравнений относительно !т и 1ш найдем 1т = Еа (е-9>т — е-тм)!(! — е-та) — Еоа (7.36) 1„Е (1 е-<т — о>>о)!(1 е-тм) Е г б вр Теперь, подставив найденные значения !т и 19 в (7.35), получим для зарядного и разрядно~о токов дросселя выражения, не содержащие неопределенных констант: 1> (!) = (Е Ео) д Еде-ат (1 е-9>т)!(1 е-тм) 1 (!') = Еде-бит (1 — е-б> — и>>')1(! — е-тг ) — Е,д, (7.
37) !т — о 9 ! !о= у ~ ~ !л(!) б!!+ ~ бо(!') б(!'~ = Ей(Т вЂ” О)!Т Еой (7 38) о о ! 148 Постоянная составляющая тока дросселя, равная току в нагрузке, определится как среднее значение токов 1, и !о за полупериод выпрямляемого напряжения Т: Зто выра>кение определяет как выходную, так и регулировочяую характеристики силовой цепи. Его удобнее записать в следующем вице: Ео = Е (Т вЂ” 8)!Т вЂ” 1о>'. (7.39) где г = 1/д — зарядное сопротивление. Данные характеристики представлены на графике рис. 7,!3 семей- ством прямых. Параметром семейства является регулируемое отноше- ние О/Т. Выходное сопротивление такого выпрямителя равно г при любом значении отношения О/Т.
В течение паузы между выпрямляемыми импульсами дроссель, находясь под воздействием постоянного напряжения Е„сохраняю- щегося на конденсаторе С, стремится перезарядпться. Его ток, начи- наясь с положнтелыюго значения 19, стремится к отрицательному значению — Еоа. Однако для отрицательных токов диоды /1, — Д, закрыты, перезарядиться дроссель не может. Если,до бв окончания паузы ток разряда станет равным нулю, диоды за- р, г= д=е кроются, разряд дросселя пре- во кратптся. Ток нагрузки после "' вв вб этого поддерживается разрядом 9 конденсатора С.
Импульс напряжения следующего полупериода вызывает новый зарядный импульс тока в дросселе и т. д. Таким образом, если дроссель успевает разрядиться за интервал, меныппй О, то его ток становится преры- вистым. Все полученные ранее соотношения верны лишь для режима непре- рывного тока в дросселе. Для получения такого режима индуктивность дросселя должна быть больше некоторой критической величины. При индуктивности дросселя, равной критической, ток разряда (о(!') к концу разрядной части периода (!' = О) становится равным нулю. Приравняв 1т нулю в первом из выражений (7.35), получим урав- нение, из которого можно найти критическую индуктивность дросселя: Еа (е-9>т — е-т! )/(1 — е-тм) Еоа = О. (7.40) 42 вб ав вв > йт Рис. 7.13 Заменим в этом уравнении экспоненты тремя первыми членами ряда: е-"=! — х+0,5х' — ...
(7.4!) и тем самым превратим его из трансцендентного в линейное. Такая замена допустима на том основании, что сопротивление г мало (опо определяет потери в выпрямителе) и постоянная времени т всегда значительно больше как полупериода кол>л>утации Т, так и разрядного интервала О. Решение полученного линейного уравнения при замене в нем Ео выражением (7.39) имеет следующий вид: !.„„0,5Т [ЕО (Т вЂ” 0)!(1„Т') + г). (7.42) Только прп Е ) (.ор запас энергии, накапливаемый дросселем пр Ри заряде, достаточен для подпитки нагрузки в течение всей разряди„; части периода. слп 1. )) l.„р, то токи в обмотках трансформатор„ В ой имеют практически прямоугольную форму, а токи диодов — ступеи.
чатую. Для этого случая легко определить их средние и действующи значения: /о„=/о (7 — 0)/Т; (о = 1„]/'(Т вЂ” О)/Т; (пр =- п(о (7 — О)/Т! 1> = п(о ] г(Т О)/7 /о. ~р = 0 51о [1 — О/(27)]1 (о = 0,707(о ]~ 1 — О/(2Т). (7.43) е (1,) ! !' Е (Т вЂ” О) (2/' — О! 1, + У С,! 2ЕТ где У, и Уо — постоянные интегрирования. 1сп Габаритная мощность трансформатора 17А „, = Е>1> = Ео/о = Еlо (Т вЂ” О)/Т = Еоlо (7.44) будет равна мощности, выделяющейся в нагрузке, что является характерным для выпрямителя напряжения прямоугольной формы. Обратное напряжение на каждом из вентилей мостовой схемы получается равным Е. Поскольку при расчете была принята модель диода с порогом выпрямленна, то мощность, выделяющаяся в каждом из диодов выпрямителя, ранна Р„= Ео.р(,,р+ гоlо = 0 5Е' р(о [1 — О/(27)]+ 0 бг.(о [! О/(27)] (745) Рассчитаем пульсации на выходе выпрямителя.
Гармонический состав выходного напряжения можно определить с помощью соотношений, полученных для фильтра в О 6.10. Однако они приводят к более сложным расчетным формулам, чем излагаемый далее приближенный метод. Линеаризируем законы нарастания и спадания тока дросселя (7.37). В практических схемах постоянная времени цепи всегда значительно больше полупериода выпрямляемого напряжения, а это позволяет огран>и>иться всегда двумя членами в ряде (7.41), что дает линейно меняющиеся токи: 1>(1) (о+ ЕО (21 — Т+О)/(2(Т) (7.46) (о (1') (о — Е (Т вЂ” О) (21' — О)/(2(,Т).
Постоянная составляющая тока дросселя 1, протекает по сопротивлению нагрузки. В конденсатор С ответвляются практически полностью все переменные составляющие тока оь — 1,. Поэтому для напра>кения на конденсаторе будем иметь: ( 1 ( Еа(21--Т+О! „ С,) 2/.Т и (7.47) При 1 = Т вЂ” 0 первое нз выражений (7Л7) должно давать то жс значение напра>кения на конденсаторе, что и второе при 1' = О. Из этого условия найдем, что постоянные интегрирования У, и Уо равны. Максимума напряжение на конденсаторе достигает при = О/2.
При 1 = 0,5(7 — О) выходное напряжение и,(1) минимально. Определив из (7.47) Уо„„о и Уо;„, находим полный коэффициент пульсаций на выходе выпрямителя: /го = (Ур аао Уо пир)/(2ЕО) = = ЕО(Т 0)/(Ео16(С). (7.48) Так как Е, = 1,Я + 2Е„,„, то на основании (7.38) имеем е, д) Ео =- Е (Т вЂ” О) К/[Т ((7 + г)] + + 2Ес,рг/й . Е (Т вЂ” О) Е/[Т (й+ г)]. (7.49) оа Подставив это соотношение в (7.48), 1) получим окончательно 6> Ф„(Е+ г) 70/Я!6(С).
(7.50) г) На рис. 7.14, а приведена двухфазная схема выпрямителя с диффе- е) ренпиальным трансформатором. На ее выходе создаются выпрямленные наРас. 7.14 пря>кение и ток той же формы, что и на выходе мостовой схемы (рис. 7.14, б), но Е, = Е,о„х+ Ео,„. Токи вентилеи в этих схемах также аналогичны. Токи вторичных полуобмоток (рис. 7.14, е, г) в данной схеме совпадают с токами соответствую1цих вентилей в отличие от мостовой. Во время пауз в выпрямляемом напряжении (оис. 7.14, г) ток разрядки дросселя 1., подтекая к средней точке вторичной обмотки трансформатора, разделяется на две равные части. Эти равные токи не намапшчивают сердечник трансформатора и, следовательно, не трансформируются в первичную цепь (рис. 7.14, д).
Поэтому каждому нз токов трансформатор оказывает малое сопротивление, равное сопроти влени ю меди пол уобмотки. Обратное напряжение, действующее на вентиль в схеме с дифференциальным трансформатором, в два раза больше, чем в мостовой, при одинаковых выпрямленных напряжениях. Габаритная мопцгость в рассматриваемой схеме также больше, чем в мостовой: )/А,.=05 (Е,(,+2Ео(о) = Е,(о0 5 [1+]/(27 — 0)/(7 — 0)]. (7 5!) 151 й 7.7. Выпрямитель переменного напряжения прямоугольной формы с нагрузкой, начинающейся с емности Прн нагрузке, начинающейся с емкости (рис, 7,Б) пульсации выходного напряжения выпрямителя получаются меныним), Сглаживающий фильтр и с ним весь источник становятся более коц, пактными. Основным недостатком такого выпрямителя является то, что он плохо поддается регулировке.
Выпрямленное напряжение мало ме. кается при изменении длительности паузы О. При выпрямленных напряжениях ! кВ и более выгоднее приме- Е Е,н ) о нять не мостовую схему выпрямления, а схему с удвоением илн а! с умножением выпрямленного напряжения. Расчетные формулы для е этих схем легко получить на основе приведенных соотношений для мостовой схемы, как показано в разделе, посвищениом выпрямителям синусоидального напряжения. При получении расчетных соотношений положим индуктивность рассеяния трансформатора равной (о нулю. Эквивалентная схема зарядки конденсатора С примет вид рис. 7.16, а, где э.
д. с. прямоугольной О/ г) Рис. 7.16 Рис. 7.!5 формы с амплитудой Е = пЕ через сопротивление т подведена к конденсатору С, который разряжается постоянным током нагрузки /о Сопротивление г включает в себя все омические потери в схеме: т = т)ио+ то+ 2т„, (7,52) где т и т, — сопротивления обмоток трансформатора; т, — внутреннее сопротивление вентиля. Ток нагрузки принят постоянным, так как напряжение е, иа конденсаторе С имеет в правильно рассчитанной схеме малые пульсации Разряжается этот конденсатор через дроссель (или резистор) фильтр~ постоянным током. 152 В течение интервала от 0 до Т вЂ” О, когда величина э. д.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
