Классификация преобразователей напряжения, краткая характеристика. Силовые маломощные преобразователи для питания РЭА

1.  Классификация преобразователей напряжения, краткая характеристика.

Силовые преобразователи - это преобразователи переменного напряжения сети в постоянное напряжение нагрузки. Применяются в источниках питания электронной аппаратуры (силовые маломощные преобразователи), электроприводов, устройств искрообработки и гальваники.

Преобразователи вторичного питания (ПВП) - преобразователи напряжения автономных источников (аккумуляторных батарей) в напряжение питания электронных схем. Для ПВП характерно наличие нескольких выходных напряжений, экономичность, малые габариты и масса.

Информационно-измерительные преобразователи.

Управляющие преобразователи: промышленные регуляторы, преобразователи постоянного напряжения в переменное (например, для управления тяговыми двигателями переменного тока).

2. Силовые маломощные преобразователи для питания РЭА: функциональные схемы, входные и выходные параметры.

Маломощные силовые преобразователи используют для преобразования переменного напряжение сети в напряжение постоянного тока.

Трансформатор (Т), кроме масштабирования, одновременно выполняет гальваническое разделение нагрузки от сети. Выпрямитель (В) преобразует переменное напряжение со вторичной обмотки трансформатора в пульсирующее напряжение. Фильтр (Ф) сглаживает пульсации.

Входные параметры: частота сети fc, действующее значение напряжения Uс, относительное изменение напряжения сети d_С. Выходные параметры: среднее значение напряжения нагрузки Uн, среднее значение тока нагрузки Iн, коэффициент пульсаций Kп. Коэффициент пульсаций показывает содержание пульсирующей составляющей с амплитудой Uм.п. в напряжении нагрузки:

Общий порядок расчета силового преобразователя:

1.  Выбор схемы выпрямителя.

2.  Выбор диодов, расчет сглаживающего фильтра.

3.  Определение действующего значения тока и напряжения на входе выпрямителя для выбора или расчета трансформатора.

3. Однополупериодный выпрямитель при работе на активную и активно-емкостную нагрузки: схема, временные диаграммы, коэффициент пульсаций, среднее и действующее значения тока на входе, порядок расчета.

,     

Работа однополупериодного выпрямителя на активно-емкостную нагрузку

                                                                            (1)   

где DU - размах пульсаций.

Для установившегося режима:

                                                                                     (2)

где 

Время заряда (разряда) емкости зависит от моментов отпирания и запирания диода.

 ,  ,

                                                                (4)

Увеличение С приводит к уменьшению Кп и увеличению Uн. При малых Кп среднее значение напряжения нагрузки примерно равно Um. Найдем импульсный ток диода.

Действующее (эффективное) значение тока диода:

, где

Порядок расчета выпрямителя.

Задаемся: Uн, Iн, Kп.

Рассчитываем: C, Um (Uэф), Iэф.

  ,

4. Двухполупериодный выпрямитель при работе на активную и активно-емкостную нагрузки: схема, временные диаграммы, коэффициент пульсаций, среднее и действующее значения тока на входе, порядок расчета.

Применяются мостовая схема и с нулевой точкой.

В схеме с нулевой точкой напряжения U1 и U2 в противофазе.

Работа двухполупериодного выпрямителя на активно-емкостную нагрузку

В установившемся режиме

Тогда

При двухполупериодном выпрямлении

Для мостового выпрямителя:

В схеме с нулевой точкой:

Порядок расчета выпрямителя.

Задаемся: Uн, Iн, Kп.

Рассчитываем: C, Um (Uэф), Iэф.

С нулевой точкой

Для мостовой схемы  

Мостовая ,

С нулевой точкой

6. Выпрямитель для четырехпроводной трехфазной системы: схема, временные диаграммы работы на активную нагрузку, коэффициент пульсаций, среднее и действующее значение тока через один из диодов.

, 

Особенность трёхфазных выпрямителей состоит в способности обеспечить малый уровень пульсаций в выходном напряжении без сглаживающего фильтра. Трёхфазные выпрямители широко применяют для питания мощных нагрузок (исполнительных двигателей, реле).

Вектор любого линейного напряжения равен разности соответствующих векторов фазных напряжений и линейное напряжение в  раз больше фазного напряжения.

Алгебраическая сумма э.д.с. симметричной системы равна нулю:

В схеме выпрямителя с нулевой точкой в любой момент времени открыт диод, у которого напряжение на аноде больше. Величина этого напряжения будет определять значение напряжения на выходе выпрямителя.

где Т_П - период пульсаций выходного напряжения выпрямителя (Т_П=Т/3).

Недостаток трёхфазного выпрямителя с нулевой точкой: подмагничивание сердечника. Для снижения потерь либо увеличивают сечение сердечника трансформатора, либо укладывают обмотки так, чтобы магнитные потоки вычитались.