promel (967628), страница 67
Текст из файла (страница 67)
Схема со. нения обмоток такова, что од ковые по величине напряже' на выводах вторичных обмоток: носительно общей (нулевой) то сдвинуты по фазе на !80'. Втор ные обмотки трансформатора ключены к анодам диодов Д„' Выходное напряжение (та снима ся между нулевой точкой тра форматора и общей точкой со пения катодов обоих дио' Принцип действия схемы расс ' рим для случая ч и с т о тивной нагрузки ят использованием временных д грамм напряжений и токов, при денных на рис. 5.4, б — э. При поступлении полувол напряжения и, положительной лярности (интервал 0 — я рис.
5.4, б) на вторичных мотках трансформатора действ напряжения и,, и ив а ( ' 5.4, в) с полярностью относит но нулевой точки, показанной рис. 5.4, а без скобок. К а диода Дт относительно нул точки прикладывает~я напра аг гаг -а„г, и."-г "гг дг д 'а' д) дат е/ д "аг лгl д и д Ю Рис. 5.4. Схема однофааного двухи периодиого выпрямителя с выводом левой точки трансформатора (а) и,, временные диаграммы (б — а) 290 й Э,2. СХЕМА ОДНОФАЗНОГО ДВУХПОЛУПЕРИОДНОГО ВЫПРЯМИ, С НУЛЕВЫМ ВЫВОДОМ положительной полярности, а к аноду диода Д, — отрицавяе и П и указанной полярности напряжений на анодах диод Д, на инПри вале ле 0 — я открыт, а диод Д, закрыт. Поскольку в открытом сорянии падение напряжения на диоде мало, практически все напря,ие и, прикладывается к нагрузке Д„, создавая на ней напря>ке„„е ию Йа данном интервале анодный ток диода равен току нагрузки — т„= иа т/)т„(рис.
5.4, г — е). В конце интервала 0 — я на- ~ жения и токи в схеме достигают нулевых значений. пряже П и поступлении напряжения и, отрицательной полярности (интервал и — и ал, — 2п на рис. 5.4, б) полярность напряжений на вторичных обмотк тках становится обратной (рис. 5А а, в).
В проводящем состояяяя находится диод Д„а диод Д, закрыт. К нагрузке Я„прикладывается ся напряжение и, „определяющее напряжение иа той же поляряостн, н, что и на предшествующем интервале. Теперь токи в схеме опреде деляются полуволной напряжения положительной полярности и„, та — т, = иа а(К, (рис.
5.4, д, ж). В последующем процессы в схеме повторяются: поочередно проводят ток то диод Д„то диод Да. Токи и напряжения в схеме изменяются во времени согласно диаграммам рис. 5.4, б — ж. Определим основные соотношения между токами и напряжениями в схеме. Поскольку при расчете схемы исходными являются с р е дяее значение выходного напряжения (7 (тоха (а) и сопротивление нагрузки Я„= Уа!7„, а также д е й с т в у ю щ е е з н а ч е н н е н а п р я ж е н и я и я т а ю щ с и с е т н (тт (!27, 220, 380 В н т. д.), связи между напряжениями и токами находим относительно исходных величин. Расчет проводим, полагая равными нулю падения напряжений на диодах, в обмотках трансформатора, соединительных и подводящих проводах.
Связь между действующим значением вторичного напряжения Уа трансформатора со с р е д н и м з н а ч е н и е м в ы и р я м л е н- Я о г о н а п Р Я ж е н и Я (тз находим из кРивой Рис. 5.4, г, опРеаеляя напряжение У как среднее за полупернод значение напряжения и,: (7„= — 1 ~Г2 Иаат МЬ = — Уа =-. 0,9(уа. (5,!) я Поскольку величина Уа при расчете выпрямителя является зад~иной, находим вторичное напряжение: (5.2) (' 2 — ('а 2г'2 также козффнциент трансформации трансформатора: и = У,Д/а. (5.3) Как видно нз рис.
5,4, е, выпрямленное напряжение пульсирует. Его о "тгновенные значения ид изменяются в течение полупериода от максимального значения, равного )'2Ум до нуля. Напряженн помимо постоянной составляющей У„содержит; р е м е н н у ю с о с т а в л я ю щ у ю, представляющую собой с' мУ гаРмонических. Разложение в РЯд ФУРье кРивой ин (Рис.
5.4 позволяет определить амплитуду высших гарм пик: зи„ Уз.,„= (~гл)~ — 1 (5. где э = 1, 2, 3, ... — номера гармонических; пт — эквивалентн число фаз выпрямления (для данной схемы и = 2). Для оценки качества выпрямленного напряжения пользуются т называемым коэффициентом пульсации д,, хара теризующим отношение амплитуды т-й гармонической к средне' значению напряжения Ую Коэффициент пульсации обычно опр ляют по амплитуде первой (основиой) гармонической (э = 1), наибольшей нз всех остальных и наиболее трудно поддающейся фил трации: и„ й!= — = —. (5 !!з т~ — ! Для рассматриваемой схемы частота первой гармоники пул '.
ции (шп = 27, и при частоте питающей сети ), = 50 Гц составл 100 Гц. Подстановкой в выражение (5.5) гп = 2 определяем коэффицие пульсации по первой гармонике: д, = 0,67, (5 т. е. амплитуда первой гармонической для данной схемы составл 67% от Ую При определении типа диодов необходимо знатьс р е д н е е з н ч е н и с т о к а ! „протекающего через каждый из диодов, и пр кладываемоекниммаксимальное обратное напр' жен не Уьш Поскольку ток !з протекает через диоды поочередно (рис.
5.4, ж), средний ток через каждый диод составит )а = )з)2. (5. Обратное напряжение прикладывается к закрытому диоду, ко' проводит ток другой диод. При открытом, например, диоде Д, на й тервале и — 2п (рис. 5.4, ж) на диоде Д, в обратном направлен, действует суммарное напряжение двух вторичных обмоток, в св, с чем иь = 2пз (рис. 5.4, з) и максимальное обратное напряженне (l„„,„= 2 )Г2 Ум (Ь нлн У.... = лУз. (5; Для расчета силового трансформатора помимо напряжений н (),необходнмознатьдействующне значения ток н 1„протекающих через его обмотки. Поско к льку ток вторичной обмотки определяется анодным током соот„твующего диода (1, = 1,), расчет тока 1, проводят по кривой нли 1„(рис.
5.4, е, ж) с учетом известного выражения для нахож!и ения действующего значения тока; — ~ 1ейб = — 1. 2в й 4 о (5.! О) 7ок 1, в первичной обмотке трансформатора имеет синусоидальяую форму (рис. 5А, б) и для каждого полупериода определяется тоси вторичной обмотки с учетом коэффициента трансформации и. 'рок 1! находим, определив амплитуду тока 1, во вторичной цепи: ' оп 1ат 1ю 1'2 У~ с (5.11) кв 2 откуда !~м ! в 1 1 — — — = (5.12) Р 2 л 1в 2)à —, и Расчетные мощности обмоток трансфори а т о р а 5, и 5, находят по произведениям действующих значений токов н напряжений обмоток, а т и п о в у ю м о щ н о с т ь — как среднее арифметическое мощностей 5, и 5,: 5, =(1,1, = 1,28(1л1л = 1,28Р„ (5.
! 3) Б, = 2(1,1 = 1,74Р„, (5.! 4) 5т = (5! + 5с) 12 = ! 48Рл. (5.15) Работа выпрямителя при активно-индуктивной нагрузке 293 Ках указывалось в 2 5.1, режим активно-индуктивной нагрузки представляет интерес для маломощных выпрямителей с точки зрения рассмотрения влияния на процессы в них сглаживаюи(их фильтров с дросселем во входной цепи. Этот режим работы имеет и самостоятель- кое значение, например при работе выпрямителя на обмотку электро- Магнита или двигатель постоянного тока, Процессы в схеме выпрямителя при активно-индуктивной нагруз- б "е (Рнс 5.5, а) рассмотрим с помощью временнйх диаграмм рис. 5.5, з.
где для сравнения пунктиром показаны кривые, соответствую- 'ч"е Режиму чисто активной нагрузки. 8дссь так же, как н в предыдущем случае, режим работы диодов опре е нато Р'" ляется напряжениями ие, и,, вторичных обмоток трансфор- -1 Ра (рис. 5.5, в). Диод Д, открыт на интервалах Π— с, 2п — Зп ложительной полуволне напряжения и, „а диод Д, — на "Ря по. ле и — 2и при положительной полуволне напряжения и, г.
р"вая напряжения и (рис. 5.5, г) образуется напряжением и, вто- уа/ Тр Б~ еах а) и, юг и ихч и.г Ге~е~в е) в и,г,иаа аг ! Рис. 5.5. Схема одиофазного выпрямителя с пулевым выводом при активно-индуктивной нагрузке (а) и его временные диаграммы (б — а) 294 г) и е, аа) е) в аг и) а и, г) б я' гв ! ! Хй' ) ! ! с' =вез ричных обмоток трансформатп: имеет тот же вид, что и при активной нагрузке. Отличие. ключается в том, что вследс' влияния индуктивности ток в ц нагрузки ( получается сгла ' ным (рис. 5.5, д). Под действ индуктивности ток („ не спада нуля при нулевых значениях пряжения и„. Поскольку ток в пи с индуктивностью отстает фазе от напряжения, максим тока (в следуют с некоторой держкой во времени относител максимумов напряжения и .
Форма кривых тока й нап жения в нагрузке )гн одинако Поэтому кривая и„„на рис. 5., имеет тот же вид, что и кривая на рис. 5.5, д. Если активное противление обмотки дросселя п нять равным нулю, то среднее и чение напряжения на нагрузке будет равно среднему знаке ' напряжения ()е на выходе вып хгителя (рис. 5.5, г). Соглас выражению (5.1), ()л„=- ()е: = 0,9()а. При увеличении инд тивности 5 ее сглаживающее д ствие повышается и пульсации кривой и „уменьшаются, В пр положении 5 — оо переменная ставляющая ив будет полност приложена к дросселю )', а на грузке будет действовать тол постоянная составляющая ()' . Изменение формы кривой гв сравнению со случаем чисто ак ной нагрузки приводит к изм нию вида кривых токов выпря' геля (аг — юх х (аз (2 и и (1 ° Поскольку переключение д дов осуществляется при изменен полярности напряжений ивм и в моменты времени О, „, 2п, 3 т.
д., ток г „(рис. 5.5, е) будет ределяться током (е на инте лах 0 — г, 2к — Зп проводим диода с(„а ток („(рис. 5.5, ж), ом г на интервале гг — 2п проводимости диода Дг. Форма кривых ток „ов гсм г„близка к прямоугольной. Их амплитуда равна 7 ж Ег„Я„, а среднее значение 1, = (л/2.
Отли//ие осг прямоугольной ~~дума/ становится менее заметным с увеличением Е. диалогично анодным токам (токам вторичных обмоток трансфорора) претерпевает изменение и первичный ток г/. Его кривая приб„„ижается к двуполярной кривой прямоугольной формы с амплитудой (л/'/г (рис. 5. 5, б). Приняв при активно-индуктивной нагрузке кривые токов арямоугольной формы, запишем выражения для их действующих значений: (г = ~ (ис(~ = 2//,) )/ 2 о (5.1 7) Изменятся по сравнению с режимом чисто активной нагрузки и соотношения для мощностей о„о, и 5,: З, = Е),7, =1,1)Р,, (5.18) 8, = 2Е),7, = 1 57Р„, (5. 19) ~,=(~, +~,)(2=1,84Р,. (5.20) Кривая обратного напряжения на диоде (рис.
5.5, в) при активно-индуктивной нагрузке, как и при чисто активной нагрузке, определяется суммарным напряжением двух вторичных обмоток силового трансформатора, в связи с чем здесь также Егг и ах = 2г/с 2(7г. Рассмотрим более подробно сглаживающее действие фильтров с индуктивным входом (см. рис. 53, а, в, г). Сглаж ива юща я си особность фильтров характеризуется ~оэффициентом сглаживания в,который определяется отношением коэффициента пульсации на входе фильтра /)„„к коэффициенту пульсации на его выходе //„„,: (5. 21) Расчет коэффициента сглаживания по первая (основной) гармонике производят по формуле (5.22) с„„„ил ' ил„ где де Еглг, Е)лт — амплитудные значения напряжений первых гармонических пульсаций соответственно на входе и выходе фильтра; т "л, — постоянные составляющие напряжения на входе и выходе фильтра.
Приняв, что падение напряжения по постоянной составляющ фильтре отсутствует (()в„= Ув), выражение (5.22) можно запн,' в виде т зт = ()вты)Е ннтг» ' (5( Рассчитаем коэффициент сглаживания простейшего индуктив . фильтра, показанного на рис. 5.5, а. Напряжения Е)вт и У „, о-', делим как падения напряжения от протекания первой (основа гармоники тока пульсации Еп~». ('внп» =- )и п>)~н~ (5 2 ()вт = А, и) 1' (юпд)Е)в +Рн, (5. Подстановка (5.24), (5,25) в (5,23) дает г' ( ° »Е)' + и. зт = йн Обычно отпп1Е » )тн. Тогда оп и) Е 2лт)еЕ На основании выражения (5.27) ключаем, что сглаживающая сггособнос' фильтра ловыитается с увеличением чи фаз выпрямления, а также с увеличен индуктивности Е и уменьшением со ' тивления нагрузки )т'„.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
