Основні принципи побудови та використання діодних схем. Малопотужні випрямлячі. Робота випрямляча на активно-реактивне навантаження

Страницы работы

14 страниц (Word-файл)

Содержание работы

2. Основні принципи побудови та використання

діодних схем.

2.1.Малопотужні випрямлячі.

Випрямлячем називається пристрій, призначений для перетворення енергії джерела змінного струму в постійний струм. Необхідність такого перетворення пов’язана з тим, що електроенергія виробляється і передається у вигляді змінного струму, а часто використовується у вигляді постійного струму. Наприклад, майже всі електронні схеми споживають енергію постійного струму, постійний струм споживає електротранспорт, велика кількість технологічних установок і т. д.

В цьому параграфі розглянемо лише використання діодів в схемотехніці малопотужних випрямлячів, так як в потужних випрямлячах фізичні процеси перетворення енергії протікають значно складніше. При розгляді роботи випрямляча  приймемо умову, що діоди мають ідеальну вольт-амперну характеристику (рис.2.1, а), а трансформатор забезпечує перетворення енергії без затрат

На рис.2.2,а приведена схема , яка названа як

Рис.2.1.        однофазна двонапівперіодна з нульовим виводом. Робота її на активне навантаження пояснюється часовими діаграмами, що приведені на рис.2.2,б.

Напруга U1 від джерела живлення через транзистор Тр передається у вторинні обмотки з коефіцієнтом трансформації

де U 2= U21 = U22.

Починаючи з моменту w0t=0 (w0 – частота синусоїдальної напруги джерела живлення), напруга u21 прикладається до анода діода VD1 і відкриває його. В колі, що включає в себе напівобмотку трансформатора  з напругою u21 , діод VD1 і навантаження Rd почне протікати струм, величина якого в кожний момент

Pис.2.2.                             часу буде визначатися законом Ома.

 (1).

Напруга u22  в інтервалі 0 – p буде прикладатись до діода VD2 негативною полярністю, завдяки чому він буде закритим і струм через нього протікати не буде.

В інтервалі p – 2p поляність напруг u21 і u22 зміниться. Тепер u22 відкриє діод VD2 і через нього буде протікати струм і22(t) = іd(t). При цьому через опір Rd напрямок струму не зміниться, як не зміниться і полярність прикладаємої напруги. Тобто на Rd будемо на протязі обох напівперіодів мати однополярну випрямлену напругу, яка має період повторюваності 0 – p. Середнє значення її можемо знайти за формулою:

    (2)  

де U2 – діюче значення напруги u2.

Середнє значення струму в навантаженні:

                                                    (3).

Так як кожен з діодів працює лише півперіода напруги джерела живлення, то середнє значення струму через діод :

IVD=.

При виборі діодів для випрямляча, необхідно щоб паспортне значення номінального струму діода не перевищувало, або було близьким визначеного IVD, тобто

   

 

Другим параметром, за яким вибирається діод для випрямляча – це зворотня напруга. В інтервалі 0-p до діода VD2 прикладається зворотня напруга, яка визначається миттєвими значеннями  -u22  і + u21 на катоді.,  тобто

uЗВVD2 = u22+u21=2u2

       

Максимальне значення зворотньої напруги, відповідно буде:

Uзвmax=2U2=pUd                         (4)

Вона повинна бути меншою максимально допустимого значення зворотньої напруги вибираємого діода, тобто UзвVD >  Uзвmax.

Криві випрямленої напруги ї струму (рис.2.2). Мають одну полярність, але змінюються по рівню від амплітудного значення до нуля. Тобто, їх можна розглядати як суму постійної складової Ud зі змінною складовою, un (t), яка містить в собі нескінчений ряд гармонік.

Амплітуди гармонічних складових обчислюються за формулою:

Un,m = , де n = 1,2,3,4... – порядкові номери гармонічних складових.

Саму велику амплітуду має перша гармоніка, відносне значення якої

.

Частота першої гармоніки в два рази перевищує частоту напруги мережі живлення, тобто

w1m =2w0.

Враховуючи синусоїдальний характер струму обмоток, активна потужність, що віддається в навантаження, може бути обчислена за формулою:

Потужність постійної складової :

Звідси витікає, що біля 20 відсотків споживаємої випрямлячем потужності передається в навантаження у вигляді змінної складової, тому реально схеми випрямлення завантажуються реативними фільтрами, найпростішими з яких являються дросель або конденсатор.

Робота випрямляча на активно-реактивне навантаження.

Робота випрямляча на активно-реактивне навантаження має свої аналогії при живленні випрямленим струмом обмоток збудження електричних машин, двигунів постійного струму, зварювальної дуги постійного струму та ін. В кожному з таких випадків індуктивність навантаження досить велика, що виконується умова

w0Ld> (5-10)Rd .

Похожие материалы

Информация о работе