Ю П Колонтаєвський - Електроніка імікросхемотехніка - страница 34

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60 

При необхідності регулювання напруги на навантаженні за необхід­ним законом і у заданих межах використовують регулятори напру­ги. Зазначимо, що стабілізатор також являє собою різновид регулято­ра, у якого забезпечується автоматичне регулювання за ознакою по­стійності значення напруги на навантаженні.

Регулятор (стабілізатор) може бути увімкнено і зі сторони змінної напруги (до трансформатора).

Параметри вузлів випрямляча та їхніх елементів, режими роботи по­винні бути узгоджені із заданими умовами роботи навантаження. На­вантаження також вважають елементом випрямляча, бо зміни його опору в процесі роботи впливають на режим роботи усього пристрою.

Згладжуючий фільтр, стабілізатор (регулятор), а іноді й трансформатор можуть не входити до складу випрямляча, якщо у них немає необхідності.

Крім вказаних вузлів, випрямляч може мати вузли і елементи захис­ту від короткого замикання, перевантаження, зниження напруги мережі та ін. (запобіжник, автоматичний вимикач, електронний пристрій за­хисту, елементи і вузли індикації наявності і значення напруги і струму, а також вузли діагностики працездатності).

Випрямлячі класифікують за числом фаз - однофазні та багато­фазні (останні - найчастіше трифазні). За потужністю випрямлячі бувають малої потужності (до 100 Вт), середньої (до10 кВт) і великої (понад 10 кВт).

Є некеровані випрямлячі та керовані. Перші будуються на не-керованих вентилях - на діодах, другі - на керованих - наприклад, на тиристорах.

За принципом дії випрямлячі поділяються на однотактні та двотактні.

Однотактними називають випрямлячі, у яких по вторинній обмотці трансформатора струм протікає один раз за період напруги мережі і лише у одному напрямку.

Важливим параметром випрямляча є кратність пульсацій ви­прямленої напруги m - відношення частоти пульсацій випрямленої напруги до частоти мережі. У однотактних випрямлячів він відповідає числу фаз мережі.

Двотактними (двопівперіодними) називають випрямлячі, у яких по вторинній обмотці трансформатора струм за період напруги мережі протікає двічі і у різних напрямках. Кратність пульсацій у двотактних випрямлячів дорівнює подвоєному числу фаз.

Робота випрямляча фактично полягає у тому, що навантаження за допомогою ключів так підмикається до джерела енергії напруги змінно­го струму, щоб за час кожного півперіоду його напруги (позитивного і негативного) струм у навантаженні протікав у одному напрямку. Вихо­дячи з цього, найважливішим вузлом випрямляча є вентильна схема -схема випрямлення.

Найширшого розповсюдження набули схеми випрямлячів, зображені на рис. 9.2 (виходячи з того, що як вентилі тут використано діоди -маємо некеровані випрямлячі).

При розрахунку випрямляча відомі параметри навантаження та ме­режі живлення. Невідомими є параметри елементів вузлів, що до нього входять.

Теорія випрямлячів зводиться до розробки аналітичних виразів, що зв'язують відомі параметри напруги мережі живлення і навантаження з невідомими параметрами, які характеризують роботу вентильної схе­ми. На підставі цього робиться вибір типу вентилів для конкретної схе­ми випрямляча та розрахунок його вузлів.

VD1

m = 1 a)

m = 2 б)

А        В С

VD1

Ж Ж Ж

VD2

VD3

m = 3 в)

TV

VD1

м .

 

VD3

N

VD2

И

VD4 і   N і

 

ч

-^11^+-

 

В

1 1

m = 2

г)

С

 

VD1

VD2

VD3

TV

VD4

VD5 VD6

"И"

m = 6 4

Рис. 9.2 - Випрямлячі: a-s - однотактні (з нульовим виводом); г, д - двотактні (мостові); а) однофазна однопівперіодна; б) однофазна двопівперіодна з нульовим виводом; в) трифазна з нульовим виводом (схема Міткевича); г) однофазна мостова; д) трифазна мостова (схема Ларіонова)

9.2. Експлуатаційні параметри і характеристики

випрямлячів

1) Основні експлуатаційні параметри випрямляча - це середня на­пруга на його навантаженні Ud (див. рис. 9.3) та середній струм наван­таження І,.

Тоді опір навантаження стано- и |

Заштриховані площі однакові

вить

S1 = S2

Rn =

I d

а його потужність

2) Коефіцієнт пульсацій ви­

Рис. 9.3 - Ілюстрація середнього

значення випрямленої напруги

прямленої напруги Kn т(1)

де U,„ - амплітудне значення основної гармоніки випрямленої напру-

3) Зовнішня (навантажувальна) характеристика Ud=f(Id).

4) Регулювальна характеристика Ud = f (а), де a - кут керування

/) Амплітудне значення зворотної напруги, що прикладається до вен­тиля U .

8) Коефіцієнт корисної дії h

9) Надійність.

Знаючи експлуатаційні характеристики різних схем випрямлячів і вимоги з боку навантаження, обирають конкретну схему. На основі параметрів 5-7 вибирають вентилі.

Розрізняють такі режими роботи випрямлячів:

1) на активне навантаження

2) на активно-індуктивне навантаження (RL);

3) на активно-ємнісне навантаження (RC);

4) на протиелектрорушійну силу - проти-е.р.с. (Е) - наприклад, коли

випрямляч використовують для заряду акумуляторної батареї.

Як видно з рис. 9.2, найпростішим є однопівперіодний випрям­ляч, робота якого полягає у тому, що протягом одного півперіода на-

пруги мережі навантаження підімкнене діодним ключем до вторинної обмотки трансформатора, а протягом другого півперіода відімкнене

ги при розвиненні останньої у ряд Фур є.

тиристорів (лише для керованих випрямлячів).

5) Середнє значення струму через вентиль I

6) Амплітудне значення струму через вентиль Iвід неї. Показники якості вихідної напруги та інші у цього випрямляча вкрай низькі. Тому його застосовують дуже рідко.

Більш детально розглянемо схеми інших випрямлячів.

9.3. Робота однофазного двопівперіодного випрямляча з нульовим виводом на активне навантаження

Схема однофазного випрямляча з нульовим виводом зображена на рис. 9.4.

Очевидно, що він являє собою два однопівперіодних випрям­лячі, підімкнені до навантаження паралельно. Вторинна обмотка його трансформатора має вивід від її середини - нульовий вивід (0). Тобто вона складається з двох півобмоток, кількості вит­ків яких однакові: w21 = w22 = w2. Тоді напруги, що в них трансфор­муються, відносно нульової точ­ки також однакові:

|«2і| = |«221>

але протилежні за фазою.

Коефіцієнт трансформації трансформатора становить n = w1 / w2, де w , w2 - кількість витків первинної та половини вторинної обмоток відповідно.

Схема працює так.

За позитивної полярності напруги на обмотці w (на рис. 9.4 вказана без дужок) у провідному стані знаходиться діод VD1 і через нього

тече струм іа1 =-(прямим спадом напруги на діоді нехтуємо - вва­жаємо його за ідеальний).

TV1

(1)

(0)

WW21

\

VD1

Ia1

U21

w22

U22

(2)

VD2

£4-

Ia2

Рис. 9.4 - Однофазний випрямляч

'd

На навантаженні з'являється позитивна півхвиля напруги. Діод VD2

при цьому закритий зворотною напругою u =2и, (lu2 u21 = u22

зі схеми видно, що при цьому анодом він підімкнений до точки (2), а катодом через діод VD1 (замкнений ключ) до точки (1).

За негативної півхвилі напруги (на рис. 9.4 - у дужках) у провідному

стані знаходиться діод VD2. Через нього тече струм іа 2 VD1 закритий подвійною зворотною напругою 2u .

«22

~R~»

діод

Таким чином, за час періоду напруги мережі струм через наванта­ження протікає у одному напрямку і безперервно. Досягається це в два прийоми, у один з яких навантаження першим діодним ключем

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60 


Похожие статьи

Ю П Колонтаєвський - Електроніка імікросхемотехніка