Электротехника Касаткин (967630), страница 45
Текст из файла (страница 45)
Инвертор тока получает энергию от источника питания через сглаживающий фильтр большой индуктивности. Инвертор напря- жения подключается непосредственно к источнику питания с малым внутренним сопротивлением, Рассмотрим установившийся режим работы однофаэного автономно- го инеертора тока с нулевым выводом трансформатора (рис, 10.53), положив, что к моменту времени т = 0 тиристор т'о'1 был закрыт, тн- ристор Юз открыт, конденсатор цепи коммутации емкостью С„за- ряжен так, как показано на рис. 10.53 знаками плюс и минус без ско- бок, трансформатор идеальный н сопротивление цепи нагрузки т .
И В цепь источника постоянной ЭДС Е включен сглаживающий фильтр с индуктивностью Е - . Поэтому ток источника постоянный 1 =! ф (рис. 1054,а). Первый после момента времени т = 0 импульс управления и тв1 (рис. 10.54, б) открывает тиристор )т51, и начинается разрццка кон- денсатора по контуру цепи, отмеченному на рис. 10.53 штриховой линией.
При этом ток разрядки конденсатора закрывает тиристор т'Яз и поддерживает открьпое состояние тиристора Юэ. В результате 273 Тс Ряс. 10.52 г) Ряс. 10.54 Рис 10,53 быстро протекающего переходного процесса тиристор Ро, откроется и ток в нем увеличится до значения 1, = Т (рис. 1054, е), а тири- стор Юз закроется и ток в нем уменьшится до нуля (гз = О).
Далее конденсатор под действием напряжения на первичной обмотке трансформатора и = 2Е перезарядится так, как показано на рис. 10,53 зна. ками плюс н минус в скобках. Через половину периода под действием 1 импульса управления и откроется тнристор Юг н разрядка конден- тсз сатора по тому же ко гуру цепи в направлении, обратном предшествующей разрядке, закроет тнристор Ю,. Под действием напряжения на первичной обмотке трансформатора и = -2Е конденсатор перезарядится, как показано знаками плюс и минус без скобок.
Далее процесс переклюЧения тиристоров будет периодически повторяться с частотпй следования импульсов управления (рнс. 10.54, 6). Токи тиристоров 1, н 1', представляют собой две последовательности прямоугольных импульсов длительностью Т12 н амплитудой 1, сдвинутые относительно друг друга на 1/2 периода (рнс. 10.54, в), а ток нагРУзки гн = и,/юз(1, — гз) — последовательность знакопеРемен- 274 г;, нхза на котором ток разрядки ~, =! замыкается через цепь нагрузки а (контур 3). При этом конденсатор С„получает энергию от источника, компенсирующую ее потери на предыдущих этапах коммутации, и заряжается до напряжения — ~4.
В момент времени га ток разрядки г . = О уменьшается до нуля н вспомогательный тиристор гЮ„, закрывается. После окончания процесса перезарядки конденсатора под действием управляющего импульса систеь ы управления открывается основной тиристор Юз. Направление тока нагрузки изменится на обратное, и этот ток будет равен току разрядки конденсатора Сз.
Лалее процесс коммутации тиристоров будет периодически повторяться с частотой следования импульсов управления. На основе автономного однофазпого инвертора с нулевым выводом можно создать автономные мостовые однофазные, а также многофазные ииверторы, Мощность автономных инверторов, как правило, меньше мощности инверторов, ведомых сетью. 276 золя. преОЕРА3ОВАтели пОстОяннОГО нАпряжения и чястОты Пресбразоаапелями лостоялного наярялсгяия (конверторы) называют устройства, предназначенные для изменения значения постоянного юшряженвя. Ови основаны обычно на импульсных методах, которые позволяют осущсствлягь преобразование с мннвмальными потерямн энергии. Различают два основных типа импульсных преобразователей постоянного напряжения (рнс.
10.57, а н 10.58, а). Рассмотрим установившийся реивм работы твповых преобразователей, првюш что элементы их цепей идеальные. Ключ К работает с постоянной частотой н за один период Т замкнут в течении времени гл. Зиачгяиг емкости С велико и постоянная времеви С т„»Т. Последнее допущение означает, что за время одного периода напряжение на емкостном элементе изменяется мало в можно считать и,= и,=сопз1. (10.26) В схеме преобразователя по рнс.
10. 57, а при замыкании ключа К ток в ввлухтвввом элементе равен!с . и в дальнейшем определяется вторым законом Кирхгофа для контура 1 гас и =Е' — =Š— и с м Ы( т. е. с учетом (10.2б) лнневно возрастает (рис. 10.57, 6) Е-и, 1х~ 1ь~вп+ Прн размыкании ключа К ток в нндуктивном элементе равен 1~ и в дальнейшем определяется вторым законом Кврхгофа лля контура 2 / ! о б) лл Рвс.
10.57 й1 х с> йт. е. с учетом (10.26) линейно убывает (рис. 10.57, б) 1Ь )ь — 1с 111~11 7 Ь Ток в емкоством злемевте ),=1,— ь, переменный. Периодическая зарядха и разрядка емкоствого злемевта поддериивает неизменным уровень тока в приемнике с сонротивлевием нагрузка г„. Второй заков Кирхгофа для средвих значений вапркиеввй ва элементах коитУРа 2 пРи ие„=0 и н,л, = -Я 1в)(Т опРеделает РегУлиРовочиузо хараатеристику преобразователя тв .-Е'— Т' Работу преобразователя по схеме рис. 10.58, а ишпострирует временная диаграмма ва рис. 10.58, б, которой соответствует регулировочиая характеристика 1 ' и„Š—.
7в !в Т Регулирование звачевиа постоянного напряжения в обоих рассмотренных выше случаях осуществляется без потери энергии в самих преобразователях. В качестве к1поча в преобразователях малой и сре)пий мощвости (до 1 кВт) использузотса биполирные и полевые травзисторы, в преобразователях большой мощности - — твристоры. и УО 'Ю 111 -в 1Н а) о 1К о 1с Рве. 10.58 278 Преобразователями частоты называются устройства, предназначенные для преобразования переменных напряжения и тока одной частоты и переменные напряжение и ток другой частоты. Типовой способ преобразования частоты заюпочается в выпрямлении (см. п.
10.9 и и, 10.10) преобразуемых переменных напряжения и тоха н последующем их инвертировании (см. и. 10.П, Б) в переменные напряжение и тох требуемой частоты. 10.1З. КЛАССИФИКАЦИЯ УСИЛИТЕЛЕЙ Усилителями называются устройства, предназначенные для увеличениа значений параметров электрических сигналов эа счет энергии включенного источника питания. Различные усилители применяются для преимущественного усиления значений тех или иных параметров сигналов. По этому признаку они делятся на усилители напряжения, тока и мощности.
Возможны линейный и нелинейным режимы работы усилителя. В усилителях с практически линейным режимом работы получается минимальное искажение формы усиливаемого сигнала, который всегда мож. но представить совокупностью гармоник различной частоты (4.2). Искажение сигнала будет минимальным, если без искажения будут усиливаться все его гармонические составляющие. Свойство усилителя увеличивать амплитуду гармонических составляющих сигнала характеризует его амплитудно-частотная характеристика АЧХ 1см. (2.91а)1. По типу АЧХ различают усилители мед К„ лепно изменяющихся напряжений н токов, нли усилители постоянного тока (рнс.
10.59,а), усилители низких частот О ! (рнс. 10.59, б), усилители высоких ча- нг г стот (рис. 10.59, в), широкополосные усилители (рис. 10.59, г) и уэкополо- 6 оные усилители (рис. 10,59, д) . О Типовые значения нижней н верхней К г«та границ частот АЧХ усилителей различного типа приведены в табл, 10.3. В усилителях с нелинейным режимом О работы при увеличении значения напряже- К ния на входе больше некоторого гранич. ного уровня изменение напряжения на вы- г) ! холе усилителя практически отсутствует. О Ф„ Уг Ф Тебе вне 10, 3. Ннжннн н осрьннн срвннцм частот ° мнлнтуюю чвстотноа хврвнмрнстннн усилителе Тно уснлнтенн 10" — 1Ов 104 — 2 !ое 10т — 10в 1О - 10 Уснлнтсль почтенное~о тюка Уснлнтсль низких юстот Уснлнтсль амвонах частот Шяроконоаоаиен усилитель 0 20-50 10 -1О 20- 50 Такие усилители применяются главным образом в устройствах импульсной техники, в том числе логических. В настоящее время усилительная техника основана на широком внедрении усилителей в интегральном исполнении.
Поэтому актуальным становится не разработка самих усилителей, а их применение для реализации различных функциональных узлов систем автоматики, управления и измерения. то.та. усилительные кАскАды нА БипОляРных ТРАНЗИСТОРАХ Рассмотрим принцип работы типового усилительного каскада на биполярном транзисторе, включенного по схеме с общим эмиттером (рис. !0,60).
Здесь и в дальнейшем заземлением будем отмечать общий узел входной и выходной цепей усилителя. Источник усиливаемого сигнала, показанный внутри штриховой линии, представляет собой источник с внутренним сопротивлением г„, и ЭДС е, =и,. Конденсаторы Сз и Сз большой емкости отделяют цепь постоянного тока (цепь питания) от цепи источника сигнала и цепи приемника с сопротивлением нагрузки г„.
Если напряжение входного сигнала ис невелико, то работу усилителя как нелинейной цепи (см. й 6.3) удобно представить в виде наложения режима покоя при действии только источника питания с Рнс. 10.ЯО 280 Г 1 ! е «» ! 1 ! $ Граница цнжннх частот Грвннцв всрхцнх частот Г, Гц /, Гц ЭДС Е, (рис. !0.61) и режима с переменными состааляянпимн токов базы 1, коллектора 1, и нагрузки (н при другом источнике ЭДС е (рнс. 10.62), ток которого 1 . В схеме усилителя для переменных составляющих положительное направление тока нагрузки 1и принято к обше му выводу транзистора, т.
с. к змнттеру. Рабочая точка А режима покои определяется статическими характе. рнстиками транзистора на основе метода нагрузочной характеристики аналогично рис. 6.11, если принять э „( 1, „(рис. 10.63), т. е. ! „ы ~3' Рис, 1ОЯН ( лал ~)ал Риа. ! О.бг га лл ге+ге 4л Охал Ел слэ а) Рис. ! О.б 3 О ) ллэл лаэ гв1 Эаметим, что необходимый режим работы транзистора по постоянному току можно получить и без резисторов гх н г . Однако последние позволяют стабилизировать положение рабочей точки А при изменении температуры окружающей среды.
Повышение температуры окружающей среды изменяет параметры транзистора так, что токи базы, коллектора и змиттера увеличиваются при прочих неизменных условиях. При наличии резистора г в цепи эмиттера зто приводит к увеличению на нем напряжения. Одновременно уменьшаются напряжение У„э и ток базы. Таким образом реализуется отрицательная обратная связь и стабилизация режима покоя, В режиме малого сигнала описанный механизм от.
рицательной обратной связи отсутствует, так как параллельно резистору г включен конденсатор большой емкости Сэ. По схеме замещения усилительного каскада для переменных составляющих (см. рис. 1О.б2), на которой схема замещения транзистора показана внутри штриховой линии, а усилительного каскада — внутри сплошной, рассчитываются его основные параметры: коэффициенты усиления напряжения, тока и мощности, а также входное и выходное сопропшления.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
