На начале обмотки положительный потенциал, для VD1 прямое включение – когда U2 станет больше Uc1 – VD1 открывается, протекает ток t1-t2 по цепи: начало обмотки > VD1 > C1 > конец обмотки, конденсатор C1 заряжается до U2m.
Момент времени t3-t6:
На начале обмотки отрицательный потенциал для VD2 прямое включение с момента t4 до t5, U2+Uc1 > Uc0 диод открывается, протекает ток по цепи: конец W2 > C1 > VD2 > C2 > начало W2.
Подзарядка осуществляется порциями накопленной энергии в конденсаторе C1, так как C1<<C0 -> dU0 << U0
 |
 |
 |
При необходимости получить на выходе напряжение не кратное напряжению сети применяют схемы с некратным значением напряжения. Подбором ёмкостей C1, C2 на выходе получают любое напряжение между ступенями умножения.
.
Как видим, в схемах умножения имеет место перезарядка конденсаторов ограничивающих и дозарядка основной емкости Co порциями энергии.
Причем синусоидальный характер питающего напряжения не оказывает существенного влияния на передачу энергии.
Существенное влияние оказывает соотношение емкостей
Вывод:
· КПД при передаче энергии на Co через C1 зависит только от их соотношения.
· С увеличением C1 увеличивается КПД до 1, но при этом увеличивается импульсный ток потребляемый из сети. С точки зрения увеличения КПД лучшим вариантом является увеличение числа перезарядов, а для уменьшения тока заряда уменьшение C1.
Для получения повышенного (более 2-х раз) выходного напряжения при заданном U2 (Uвх) применяют многозвенные схемы умножения.
Различают схемы умножения первого и второго рода.
Схема умножения 1-го рода.
 |
В этой схеме напряжение на конденсаторах равно амплитудному значению входного напряжения, умноженному на порядковый номер конденсатора
Схема умножения 2-го рода.
|
 |
Сглаживающие фильтры.
Сглаживающие фильтры можно разделить на две группы:
· Пассивные RLC фильтры.
· Активные электронные.
Основу пассивных фильтров составляют реактивные элементы: реакторы и конденсаторы
Активные фильтры строятся на основе ламп и транзисторов.
Выходное напряжение (Ud) любого выпрямителя имеет постоянную и переменную составляющие. Порядок гармонических составляющих n кратен числу пульсаций за период. Амплитуды гармонических составляющих определяются разложением кривой Ud в ряд Фурье. Несинусоидальное напряжение можно представить в виде суммы гармонических (синусоидальных) напряжений:
,
где n – номер высшей гармоники,
m – число пульсаций за период,
w – угловая частота питающей сети,
U(n)m – амплитуда первой гармоники,
- начальная фаза
n-й гармоники.
Частоты высших составляющих выходного напряжения можно записать в виде
,
где fc – частота сети,
f(1)=mfc – частота первой гармонической составляющей.
 |
Амплитуда n-й гармонической составляющей можно определить как :
.
Действующее значение n-й гармоники:
.
Таким образом, действующее значение переменной составляющей можно определить как сумму действующих значений ряда гармонических составляющих :
.
На практике содержание переменных составляющих в выпрямленном напряжении оценивают коэффициентом пульсации q.
Наиболее распространенные способы определения коэффициента пульсации:
Разница в значениях будет тем меньше, чем более сглаженным будет выходное напряжение.
Для уменьшения пульсации выходного напряжения применяют сглаживающие фильтры.
Для оценки сглаживающего фильтра используют коэффициент сглаживания:
,
где qвх – пульсация на входе фильтра,
qвых – пульсация на выходе фильтра.
Схема замещения фильтра по постоянной и переменной составляющим
 |
 |
||
Схема замещения по постоянной составляющей используют при оценке потерь на активном сопротивлении фильтрующего элемента (много меньше Rн).
Схема замещения по переменной составляющей оценивает насколько переменная составляющая замыкается в контуре Zпос, Zпер.
Zпос>>Zн, Zпер<<Zн.
Запишем коэффициент сглаживания через напряжение:
Расчетное соотношение основных пассивных фильтров на RLC элементах.
Индуктивный фильтр.
 |
Не учитываем падение напряжения на L.
Отсюда определяем величину индуктивности:
.
Пренебрегая единицей и учитывая :
и тогда для схем 1Ф 2Н 2П и 1Ф 1Н 2П (m=2):
.
Индуктивный фильтр применяется для выпрямителей средней и большой мощности. Позволяют обеспечить непрерывность тока в нагрузке и благоприятный режим для выпрямителя (отсутствие импульсных токов).
Емкостной фильтр.
 |
Если принять условие Xc<<Rн, можно сказать, что переменная составляющая тока i=ic а постоянная составляющая i=id
для 1Ф 1Н 1П и 1Ф 2Н 2П (m=2):
.
Емкостные фильтры применяются в основном для выпрямителей малой и средней мощности.
Г-образный фильтр.
 |
Для Г-образного фильтра необходимы условия:
XL>>Rн (XL>=5Rн),
Xc<<Rн (5Xc=<Rн).
Как показывает результат практических исследований, если составить схему замещения по переменному току
 |
Для определения величин Lф и Cф через пульсацию на выходе:
,
.
|
 |
П-образный фильтр относится к многозвенным фильтрам, состоит из нескольких однозвенных фильтров включенных последовательно. Также фильтры применяют при необходимости получить высокий коэффициент фильтрации.
Требования к выбору параметров фильтра остаются прежними:
Rн>>Zпор2, Zпор1>>Zпос общий.
При выполнении этих условий общий коэффициент фильтрации равен произведению коэффициентов фильтрации отдельных звеньев:
Sобщ = S1∙S2∙…∙Sn.
Обычно для многозвенных фильтров конденсаторы и реакторы выбирают одного номинала:
L1=L2=Ln=L,
C1=C2=Cn=C.
И тогда коэффициент фильтрации равен:
Sобщ=S1∙S2∙…∙Sn,
S=(S1)^n,
где S1 – коэффициент фильтрации первого звена,
n – количество звеньев.
Внешние характеристики выпрямителя с фильтрами.
 |
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.