Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






  • Выпрямительные устройства






    Выпрямительными называются устройства преобразования электрической энергии переменного тока в энергию постоянного тока. Основным элементом выпрямительного устройства является диод, который представляет собой нелинейный прибор с односторонней проводимостью.

    При расчетах выпрямителей необходимы следующие основные параметры диодов:

    - IПрСрmax, IИмmax – максимально допустимый прямой средний ток и прямой импульсный ток (заданной скважности);

    - UПр – прямое падение напряжения на диоде;

    - UОбmax – максимально допустимое обратное напряжение;

    - IОбmax – максимальный обратный ток при максимально допустимом обратном напряжении;

    - rДиф – дифференциальное внутреннее сопротивление диода;

    - fmax – максимальная частота входного напряжения.

    Режимы работы выпрямителей в значительной мере зависят от характера нагрузки, включенной на выходе выпрямителя и схемы сглаживающего фильтра. В источниках питания электронной аппаратуры наиболее широко распространены выпрямители с емкостной (активно-емкостной) нагрузкой и, следовательно, емкостной реакцией. В таких выпрямителях (наиболее дешевых и компактных) для сглаживания пульсаций параллельно нагрузке установлен конденсатор. Трансформаторы таких выпрямителей имеют несколько большую габаритную мощность по сравнению с выпрямителями с индуктивными фильтрами. К недостаткам выпрямителей с емкостным фильтром относится большая амплитуда тока через диод.

    Рис. 3.1. Схемы однофазных выпрямителей с емкостным фильтром:

    а) однополупериодная; б) двухполупериодная схема со средним выводом вторичной обмотки; в) однофазная мостовая; г) симметричная схема удвоения напряжения;

    д) несимметричная схема умножения

    Выпрямители с индуктивной нагрузкой содержат фильтр, включающий достаточно большую по величине индуктивность. Такие выпрямители имеют меньшее внутреннее сопротивление по сравнению с выпрямителями с емкостным фильтром, что уменьшает зависимость выпрямленного напряжения от тока нагрузки. Применение индуктивного фильтра позволяет ограничить импульсы тока через диод, но приводит к перенапряжениям, возникающим на выходной емкости и на дросселе фильтра при включении, выключении выпрямителя и при скачкообразных изменениях тока нагрузки, что представляет опасность для элементов самого выпрямителя (диодов) и его нагрузки.

    Основные параметры выпрямителей:

    UC – входное переменное напряжение и пределы его отклонения от нормы α min и α max;

    fС – частота входного (переменного) напряжения;

    m – число фазности (пульсности) схемы выпрямления: m = pq, где р – число тактов, т.е. полупериодов в течение которых энергия поступает из первичной сети в нагрузку, q – число фаз сетевого напряжения (однополупериодная схема и удвоения m=1, двухполупериодная схема и мостовая m=2, трехфазная схема m=3);

    Uо – выпрямленное напряжение;

    Iо – номинальное значение выпрямленного тока и его минимальное значение Iоmin;

    kПК=Uomk/Uo – коэффициент пульсаций или отношение амплитуды Uomk k-ой гармоники выпрямленного напряжения к его среднему значению Uo;

    η – коэффициент полезного действия выпрямителя;

    Δ UПр – падение напряжения в выпрямителе;

    Ψ – коэффициент мощности выпрямителя.

    На основе заданных значений напряжения Uo и тока Io определяем приближенные значения параметров, необходимых для выбора выпрямительных диодов: UОбрm, IПрСр, IПрVD (приложение 3).

    Выбор диода выпрямителя производится на основании выполнения следующих условий:

    - максимальное обратное напряжение диода UОбрmVD> UОбрm;

    - максимальный прямой средний ток IПрСрVD> IПрСр;

    - максимальный импульсный ток IПрИVD> IПрm.

    После выбора диода находится его сопротивление в открытом состоянии:

    Находим полное сопротивление фазы, т.е. обмоток трансформатора и диодов:

    где n – число последовательно включенных диодов (для мостовой схемы n=2).

    Параметры схемы выпрямления с активно-емкостной нагрузкой:

    где U2, I2 – действующие значения напряжения и тока фазы вторичной обмотки; UОбрm максимальное амплитудное значение обратного напряжения диода, В; IПрm, IПрСр соответственно максимальное и среднее значение тока диода, А; IПрVD – действующее значение тока диода, А; - соотношение произведения первичного тока на число витков первичной обмотки и выпрямленного тока на число витков вторичной обмотки; SТр, S1, S2 – мощность соответственно габаритная (расчетная), первичной и вторичной обмоток трансформатора, ВА; kП1, fП1 – соответственно коэффициент и частота пульсаций; r – прямое сопротивление выпрямителя, Ом.

    Определяем основной расчетный параметр:

    Находим приближенное значение угла φ, характеризующего сопротивление фазы выпрямителя:

    где LS – индуктивность рассеяния трансформатора, Гн.

    где kL – коэффициент, определяемый схемой выпрямителя (для мостовой схемы равен 5.10-3); р – число чередующихся секций обмоток: в случае размещения первичной обмотки между половинами вторичной р =3, в противном случае р =2; Вm – максимальное значение индукции в магнитопроводе, Тл; fС – частота первичной электросети, Гц; Uo, Io – напряжение и ток на выходе выпрямителя.

    С помощью графиков и параметров А и φ определяем вспомогательные расчетные параметры В, D и F.

     

     

    Рис. 3.2. Зависимость параметров В (рис. а) и D (рис. б) от расчетного параметра А

     

    Рис. 3.3. Зависимость параметров F (рис. а) и H01 (рис. б) от расчетного параметра А

     

    Рис. 3.4. Зависимость параметра H02 от расчетного параметра А

     

    На основе параметров В, D и F с помощью соответствующих формул рассчитываются U2, I2, S2, I1, S1, UОбр, IПрСр, IПр, IПрVD.

    Определение емкости фильтра, обеспечивающего заданный коэффициент пульсаций, производится с помощью параметра Н, значения которого можно найти по графикам рис. 3.3 б, 3.4. Параметр Н02 предназначен для расчетов емкости фильтра двухтактных однофазных выпрямителей (m =2).

    Величину емкости фильтра определяем по формуле:

    Из приложения 4 выбираем конденсатор соответствующей емкости и на соответствующее напряжение и выписываем эти параметры.






    © 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
    Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
    Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.