Ю П Колонтаєвський - Електроніка імікросхемотехніка - страница 37

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 

-п / 3

де иіф - фазна напруга вторинної обмотки трансформатора.

Тоді U = 0,85Ud. (9.17) Максимальна напруга на діоді:

Uem =4і4ьигф = 2£5и2ф. (9.18)

Середнє значення струму через діод:

т Id

коефіцієнт трансформації трансформатора:

(9.19)

n = ^ = _U<L_, (920) и1ф 0,85Ud

де ІІ1ф - фазна напруга первинної обмотки трансформатора. Коефіцієнт пульсації випрямленої напруги (при m=3):

Kn = 0,25. (9.21)

m -1

Частота пульсації випрямленої напруги у три рази перевищує часто­ту мережі.

Недоліком цієї схеми є наявність постійного підмагнічування магніто-проводу трансформатора, зумовленого тим, що, як і у будь-якої одно-тактної схеми, вторинною обмоткою трансформатора струм за періодпроходить лише один раз і у одному напрямку, тобто цей струм має постійну складову. Це вимагає використання трансформатора із підвище­ним перерізом магнітопроводу (підвищеної встановленої потужності):

ST = 1,48Р,. (9.22)

9.5.2. Схема Ларіонова

Трифазна мостова (дво­тактна) схема (схема Ларіо­нова) зображена на рис. 9.12. У цій схемі і первинна, і вторин­на обмотки трансформатора можуть вмикатися як зіркою, так і трикутником. Можливість вмикання вторинної обмотки двома способами забезпечує можливість отримання двох різних вихідних напруг випрям­ляча, значення яких відрізня­ються у v3 раз.

Надалі будемо розглядати схему при вмиканні вторинних обмоток у зірку.

Тут шість випрямних діодів, увімкнених у трифазну мосто­ву схему, утворюють дві гру­пи: анодну - VD1,VD2, VD3 та катодну - VD4, VD5, VD6.

а В

~ r\; <j> r\j

os

& os

о

і а

Ud

Рис. 9.12 - Трифазна мостова схема (схема Ларіонова)

Навантаження вмикається між спільними точками анодної і катод­ної груп діодів. Можна виділити три однофазних мости, підімкнених до лінійних (у даному разі) вторинних напруг і паралельно до навантажен­ня. Один із таких мостів на схемі обведено штрих-пунктирною лінією.

У провідному стані завжди знаходяться два діоди: один із анодної групи і один з катодної. Причому струм у схемі протікає від фази з найбільш позитивною на даний момент напругою до фази із найбільш негативною напругою, як, наприклад, струм і   у момент часу, щовідповідає J1, показаний на часових діаграмах, які ілюструють роботу схеми і наведені на рис. 9.13. На діаграмі ud також вказано проміжки, на яких у провідному стані знаходяться відповідні діоди.

°2д u3 ue uc

Ua д^

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

< 2П/3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ue4

Рис. 9.13 - Часові діаграми роботи схеми Ларіонова Час протікання струму через кожен із діодів відповідає 2p/3. Струм навантаження у даній схемі викликаний лінійною напругою. Основні розрахункові співвідношення можна отримати із часової діа­грами випрямленої напруги, наведеної на рис. 9.14.

в

-п/6 0 +71/6

Рис. 9.14 - Розрахункова часова діаграма випрямленої напруги схеми Ларіонова

+ 77/6

U d

1

2п/6

cos f>df> = 2,34U2ф;

7 /6

U 2ф = 0,425U d;

1 1 = 3 ;

2

2

m2 -1 35

0,057 (для m = 6).

(9.23)

(9.24) (9.25)

(9.26)

(9.27)

ST = 1,05/V

Частота пульсації випрямленої напруги перевищує частоту мережі у шість разів.

Встановлена потужність трансформатора:

(9.28)

у цій схемі відсутнє підмагнічування магнітопроводу, оскільки у вто­ринному колі кожної обмотки трансформатора за період напруги мере­жі струм протікає двічі, причому у різних напрямках (див. діаграму іа на рис. 9.13).

Схема Ларіонова у порівнянні зі схемою Міткевича має такі переваги:

1) за рівних фазних напруг середнє значення випрямленої напруги у два рази вище (потрібно задавати меншу кількість витків вторинних обмоток трансформатора);

2) більш низький коефіцієнт пульсацій (менш ніж 6%), що часто дозво­ляє використовувати схему Ларіонова без фільтра;

25В

ЕЛЕКТРОНІКА І МІКРОСХЕМОТЕХНІКА

3) краще використання трансформатора за потужністю за рахунок відсутності підмагнічування осердя.

Щоправда, кількість діодів у схемі Ларіонова у два рази більша, але, як було зазначено вище, на даний час це несуттєво (за винятком випрямлення малих за значенням напруг), оскільки вартість діодів не­велика порівняно з вартістю трансформатора, що у схемі Міткевича повинен бути приблизно на 40% потужнішим.

9.6. Згладжуючі фільтри

9.6.1. Основні поняття про фільтри

Згладжуючі фільтри використовуються для зниження рівня пульсації випрямленої напруги до такого, що забезпечує нормальну роботу на­вантаження.

Найширше використання мають пасивні згладжуючі фільтри,

що будуються на реактивних елементах, які мають властивість на­копичувати електромагнітну та електричну енергію - дроселях і конденсаторах. Кількість накопиченої енергії відповідно становить

ТТ2 CU2

Wl = ^-; Wc = ^.

2 2

Індуктивний фільтр - це дросель, що вмикається послідовно з навантаженням. Фактично, разом із навантаженням він являє собою частотно-залежний дільник напруги. Ефект фільтрації наявний тоді, коли опір дроселя wL змінній складовій пульсуючого струму з найнижчою частотою значно перевищує активний опір навантаження Rh. Тоді уся постійна напруга прикладається до Rb (падіння напруги на ідеальному дроселі відсутнє), а змінні складові діляться між Rh і wL.

Ємнісний фільтр - це конденсатор, що вмикається паралельно навантаженню. За умови, що опір конденсатора 1/w C для складової пульсуючого струму з найнижчою частотою значно менший опору навантаження Rh, забезпечується шунтування навантаження за змінним струмом: постійний струм увесь протікає через Rb (конденса­тор постійного струму не проводить), а змінні складові розподіляють­ся між R і 1/w C.

н

Схеми цих фільтрів зображені на рис. 9.15.

Поряд із простими фільтрами використовуються складні, що являють собою сполучення пев­ним чином увімкнених дроселів та конденсаторів.

Найширшого використання набули Г-подібні LC-фільтри (од-ноланкові або багатоланкові), зображені на рис. 9.16.

На рис. 9.17 зображена схема П-подібного LC-фільтра.

Фільтри, показані на рис. 9.15,б та рис. 9.17 мають ємнісні входи, решта - індуктивні.

Ефективність роботи фільтра визначається коефіцієнтом згладжування:

Rh

Rh

У

а) б) Рис. 9.15 - Індуктивний (а) та ємнісний (б) фільтри

L

4=c rV

У

а)

L1

L2

Rh

Кзг =

К„

к

К пеих

, (9.29)

б)

Рис. 9. 16 - Г-подібні LC-фільтри: одноланковий (а) і дволанковий (б)

L

що показує, наскільки зменшується пульсація на виході фільтра Кпвих відносно пульсації на його вході К.

Існують також резонансні фільтри. Схема одного з таких фільтрів, так зва­ного "фільтра-пробки", наведена на рис. 9.18.

Тут послідовно з навантаженням ув­імкнено LC-контур, резонансна часто­та якого:

C2

Rh

Рис. 9.17 - П-подібний LC-фільтр

Сф

1

лк правило,

4ТФСФ С00

• (9.30)

Rh

2nfM m

ипір контуру на цій частоті теоретично

Рис. 9.18 - Резонансний "фільтр-пробка"

L

M

2BD

ЕЛЕКТРОНІКА І МІКРОСХЕМОТЕХНІКА

нескінченний, тому напруга з цією частотою до навантаження не при­кладається, бо вона падає на контурі.

Якщо паралельно до Rb підімкнути послідовний резонансний контур, опір якого на резонансній частоті теоретично нескінченно малий, отри­маємо "фільтр-дірку", що шунтує навантаження для складової з час­тотою w

Роботу фільтрів з індуктивними входами розглянемо на прикладах випрямлячів, що працюють на активно-індуктивне навантаження, а фільтрів з ємнісними входами - на прикладах випрямлячів, що працю­ють на активно-ємнісне навантаження, оскільки вид входу фільтра ви­значає характер навантаження випрямляча (вентильної схеми) - від­повідно активно-індуктивне чи активно-ємнісне.

9.6.2. Робота однофазних двопівперіодних випрямлячів

Навантаження випрям­лячів має активно-ємніс­ний характер при викорис­танні згладжуючих фільт­рів з ємнісним входом. Ро­бота випрямляча у цьому випадку має специфічний характер: він працює на протиелектрорушійну силу (проти-е.р.с.). Схема тако­го випрямляча зображена на рис. 9.19.

Тут завдяки ємнісному фільтру напруга на навантаженні Rb має згла­джений характер, а заряджений конденсатор Сф виступає як джерело проти-е.р.с.

У результаті цього діоди VD1 або VD2 знаходяться у провідному стані лише тоді, коли и>иСф.

На рис. 9.20,а наведені часові діаграми роботи випрямляча.

На інтервалі (1)-(2) напруга и21 перевищує иСф і діод VD1 знахо­диться у провідному стані, струм через нього:

на активно-ємнісне навантаження

VD1

Рис. 9.19 - Однофазний двопівперюднии випрямляч з активно-ємнісним навантаженням

2B1

Іа1

u21 иСф

(9.31)

де Rz - внутрішній опір випрямляча.

Струмом i/C, що є час­тиною струму заряд­жається C, (інша части-ф

на i є струмом г який тече через навантажен­ня).

На інтервалі (2 )-(3) вторинна напруга нижча за напругу на конденса­торі (м22 < иСф), діоди зак­риті і Сф розряджається струмом i"C через наван­таження.

На інтервалі (3)-(4) и22 > иСф, у провідному стані знаходиться діод VD2, через нього тече струм i частина якого також заряджає Сф і т.д.

Внаслідок такої роботи

U2 А

Ud і

ial к

(3) (4)

a)

Від насоса

б)

До споживача

Рис. 9.2U - Часові діаграми роботи (а) та гідравлічна модель (б) випрямляча з активно-ємнісним навантаженням

ємності Сф напруга на навантаженні згладжується, що видно із часової діаграми иСф = ил. Чим більша ємність Сф, тим більший ефект згладжу­вання напруги и^.

Гідравлічна модель ємнісного фільтра показана на рис. 9.20,б. Тут в трубу, через яку від насосу порціями подається рідина, вмонто­вано клапан К (див. рис. 2.3,б) і ємність об'ємом V,, що значно переви­щує об'єм рідини V, споживаний у одиницю часу. Тепер, якщо тиск з боку насоса Ршс перевищує тиск стовпа рідини Рст, ємність наповнюєть­ся через відкритий клапан. Коли ж Ршс менший за Рст, клапан закри­вається і запобігає витіканню рідини з ємності у бік насоса. А струмінь рідини у бік споживача тече безперервно.

2B2

ЕЛЕКТРОНІКА І МІКРОСХЕМОТЕХНІКА

исновні співвідношення для випрямляча з активно-ємнісним наван­таженням (тут половина кута, протягом якого діод знаходиться у про­відному стані, називається кутом відтинання q):

К„ =;    т = R„CH; (9 32)

ют і • /

т = (5 + 10)f;   fc = mfm; (9.33) ю = 2—/с; (9.34)

U21 = U2lm cos 0 . (9.35)

Під час заряду конденсатора, коли (-q<J <q), UСф = Ud = U2im cos 0. Струм навантаження (його середнє значення) становить:

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