Лекция (855794), страница 6

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

Текст из файла (страница 6)

Диод перегревается и сгорает при превышении среднегозначения тока, протекающего через вентиль. Диод пробивается припревышении допустимого напряжения, прикладываемого к диоду.Для выбора трансформатора необходимо определить коэффициенттрансформации трансформатора Кт=W1/W2=U1/U2=I2/I1 . По действующимзначениям токов, протекающих через обмотки трансформаторарассчитывается диаметр провода обмоток трансформатора (учитывая, чтодопустимая плотность тока J=35А/мм2).Типовая мощность трансформатора РТ определяется как полусуммамощностей всех обмоток трансформатора:РТ  Pii 0,2где Рi - мощность каждой обмотки трансформатора.Величина типовой мощности трансформатора определяет сечениемагнитопроводатрансформатора.Ориентировочносечение2магнитопровода можно определить по формуле S см  РТ Вт (разныеразмерности в правой и левой частях формулы объясняется тем, чтоформула империческая).Для определения связи между действующим значением напряжения(ЭДС) E2 на вторичной обмотке трансформатора и средним значениемвыходного напряжения Ud воспользуемся временной диаграммой рис.2.3,б.2 2E 21πU d   2  E 2 sin  d  0,9 E 2 .π0πU dОткуда E 2  1,11U d .2 2 По известным E2 и U1 определяется K Т U1.E2Для выбора вентилей необходимо определить среднее значение токадиода Ia, его максимальное значение Ia max и Uaк maxНа временных диаграммах рис.

2.2,г,д хорошо видно, что каждыйвентиль проводит ток в течение полупериода (=) Отсюда следует чтосреднее значение тока вентиля:Ia = Id / 2.Максимальное значение тока вентиля:U2 U d  I d2 E2.I a max  d max RdRd22 2 RdК неработающему диоду, как следует из временной диаграммырис. 2.2,г, прикладывается сумма напряжений вторичных обмотоктрансформатора: U ак max  2 E2max  2 2E2  πU d .32Действующее значение токатрансформатора можно определить,однойизвторичныхобмотокI 2 max I d1 1   sin 2 I2 ( I 2 max sin ) 2 d  I 2 max.  2 02  24 024Используя временную диаграмму рис. 2.3,а первичного тока, находимдействующее значение первичного тока I12 Id1,11 I d1  . 2 KТ 2 2KТТиповая мощность трансформатора:1,11I dI1,11U d K Т 2  1,11U d  dP  2 P2 U 1 I1  2U 2 I 2KТ4PТ  1 1,48Pd .222Расчет типовой мощности показывает, что расчетная мощностьтрансформатора в 1,48 раз больше, чем мощность нагрузки. Этообъясняется тем, что мощность трансформатора рассчитывалась издействующих значений напряжений и токов обмоток трансформатора,тогда как мощность нагрузки считается как произведение средних значенийтоков и напряжений, не учитывая мощность высших гармоник,присутствующих в кривой выходного напряжения.Двухполупериодная схема с нулевым выводом нашла широкоеприменение для питания электронных устройств небольшой мощности, таккак для ее реализации требуется всего два диода.I1   I 2 maxsin  d  2 maxI1  0  KТKТ2.2.

Однофазный мостовой выпрямитель, работающий на активнуюнагрузкуUaкi1U1idа +ТD3D1i2iнUdе2b -RнiaD2D4Рис. 2.3Схема выпрямителя и диаграммы, поясняющие его работу, показаны на33рис. 2.3 и рис. 2.4. Согласующий трансформатор имеет две обмотки (однупервичную и одну вторичную), но схема, в принципе, может работать безтрансформатора (в отличие от схемы с нулевым выводом), еслисоотношение напряжения питания с напряжением на нагрузке устраиваетпотребителя.i1(i2)u1(e2)a023udUdб0t1idвId0Iaг0д0uакUaк maxt=Рис. 2.4При положительной полярности напряжения на вторичной обмоткетрансформатора на интервале 0 ток проводят диоды D1 и D4. Падениенапряжения на диодах на интервале проводимости близко к нулю,поэтому к нагрузке прикладывается положительная полуволна напряжениявторичной обмотки трансформатора е2. Ток протекает от источника кнагрузке по контуру: а -D1 -Rd –D4 -в -a .

Ток нагрузки повторяет формунапряжения на нагрузке (рис.2.4,в). На интервале  напряжение навторичной обмотке трансформатора изменяет полярность, создаютсяусловия для запирания диодов D1 - D4 и условия отпирания диодов D2- D3.Ток протекает по контуру: b -D3 -Rd -D2 –a -в. При этом напряжениевторичной обмотки трансформатора е2 прикладывается к нагрузке с той жеполярностью, как и в предыдущем полупериоде. Исходя из того, что вкаждый момент времени определенный вентиль и нагрузка включеныпоследовательно, то форма тока вентиля ia на интервале проводимостиповторяет форму тока нагрузки (рис.

2.4,г).Вторичная обмотка трансформатора в любой временной интервалвключена последовательно с определенными вентилями. Учитывая, чтокаждые половину периода соответствующая пара вентилей изменяетнаправление тока вторичной обмотки трансформатора, то ток i2 будет34иметь синусоидальную форму. Ток первичной обмотки трансформатора i1связан с током вторичной обмотки трансформатора через коэффициенттрансформации: i1= i2/Kт. Поэтому ток i1 тоже будет изменяться посинусоидальному закону (рис. 2,4,а). Временная диаграмма напряжения наодном из вентилей показана на рис. 2.4,д.

При протекании тока черезвентиль на интервале 0 падение напряжения на диоде близко к нулю.На интервале  к запертым диодам прикладывается напряжениевторичной обмотки трансформатора отрицательной полярности черездиоды, пропускающие ток. Расчет схемы проводится аналогично схемы снулевым выводом, учитывая формы токов и напряжений в характерныхточках рис. 2.4:2 2E 21U d   2 E 2 sin  d  0,9 E 2 .0Или Е2=1,11Ud.Среднее значение тока через диод определим, воспользовавшисьвременными диаграммами рис.2.4.в,г:IIa  d .2Максимальное значение тока через вентиль:E2E 2 max2 U d  I d.I a max  I d max  2 max RdRd22 2 RdМаксимальное значение напряжения, прикладываемое к вентилю взакрытом состоянии (рис.

2.4, д) определяется по формуле:U d.U ак max  2 E 2 2Воспользовавшись рис. 2.4,а и учитывая одинаковые формыпервичного и вторичного токов, находим их действующие значения I2 и I1:I2 U d11  I d max( I d max sin ) 2 d  I d max 1,11I d .0222 2 RdКак отмечалось выше, первичный ток обмотки трансформатора будетотличаться от вторичного только на коэффициент трансформациитрансформатора:1,11I dI.I1  2 KТKТОпределим типовую мощность трансформатора:35P1  P2 U 1 I 1  U 2 I 222РТ  1,23Р d где Рd  U d I d .K Т 1,11U dPT 1,11 I d 1,11U d 1,11 I dKТ 1,23U d I d .2Таблица 2.1Схема с нулевымвыводомМостовая схемаUd = 0,9E2Uaк max= .UdUd = 0,9E2Uак max= .Ud/2E2=1,11UdI2=. Id/4E2 = 1,11UdI2=.Id/(22)Ia=Id/2I1=1,11Id/KтIa = Id /2I1=1,11Id/KтIa max=Id/2 Pт=1,48PdIa max= Id /2Pт=1,23 PdВ табл.

2.1 приведены для сравнения основные расчетные соотношениядля однофазных двухполупериодных схем, работающих на активнуюнагрузку.Сравнивая однофазные схемы выпрямления можно сделать следующиевыводы:в мостовой схеме трансформатор имеет одну вторичную обмоткутрансформатора(принципиально,схемаможетработатьбезтрансформатора), в отличие от схемы с нулевым выводом, в составкоторой входят две вторичные обмотки;сечение магнитопровода трансформатора в мостовой схемеменьше, так как расчетная типовая мощность трансформатора меньше, чемв схеме с нулевым выводом;в мостовой схеме используется четыре диода, тогда как в схеме снулем только два;ток вторичной обмотки трансформатора в мостовой схемебольше, чем в схеме с нулем. Поэтому вторичная обмотка должнанаматываться более толстым проводом.В мостовом выпрямители к вентилям прикладывается в два разаменьше напряжение, чем в нулевой схеме (при равных напряжениях нанагрузке).2.3. Внешняя (выходная) характеристика выпрямителяВнешней характеристикой называют зависимость среднего значениянапряжения на нагрузке от среднего значения тока нагрузки.

При анализесхем предполагалось, что трансформатор, диоды и подводящие проводабыли идеальны, т.е. без потерь. На самом деле на форму и величину36выходного напряжения выпрямителей оказывает влияние индуктивностьрассеяния трансформатора xa, активное сопротивление обмотоктрансформатора rтр вентилей и подводящих проводов rпр.Анализ показывает, что индуктивность рассеяния трансформатораоказывает ощутимое влияние на работу схемы при больших токахнагрузки, тогда, как однофазные схемы, как правило используются навысокоомные нагрузки.

Поэтому на величину выходного напряжениямаломощных выпрямителей оказывают влияние в основном активныепотери.UdrпIdnUaкUd0UdUd0RdId0IdбаРис. 2.4Эквивалентную схему замещения выпрямителя можно представить какисточник напряжения Ud0=0.9Е2 (для двухполупериодных выпрямителей)с последовательным включением сопротивления потерь rп= rтр+ rпр иисточника, характеризующего падение напряжения на реальных диодах впроводящем состоянии nUак. (рис. 2.4), где n-число последовательновключенных диодов, одновременно проводящих ток, Uак –падениенапряжения на одном диоде.Из эквивалентной схемы замещения хорошо видно, чтоUd = Ud0 - Id rп - nUак.Это уравнение описывает внешнюю характеристику выпрямителяработающего на активную нагрузку.37Лекция 3.

Сглаживающие фильтры. Основные определения.Особенности работы выпрямителей с L и LC фильтрамиСглаживающие фильтрыКривая выходного напряжения выпрямителя всегда имеетпульсирующий характер, независимо от схемы выпрямления. Ее можнопредставить как сумму постоянной и переменной составляющих. Чемменьше амплитуда переменной составляющей, тем меньше пульсациякривой выходного напряжения. Таким образом, качество выпрямленногонапряжения можно оценивать по отношению амплитуды переменнойсоставляющей к среднему значению выпрямленного напряжения. ЭтоUотношение называют коэффициентом пульсации q: q n  n max ,Udгде qn- коэффициент пульсации n-й гармоники, Un max - амплитудаn-й гармоники.Анализ показывает, что наиболее весомая - первая гармоникапульсирующей составляющей.

Характеристики

Список файлов лекций