
- •Часть 1
- •1 Источники электропитания
- •2. Источники электроэнергии
- •3 Выпрямительные устройства
- •3.1 Электрические вентили и их характеристики
- •3.2 Схемы выпрямителей
- •3.3 Основы теории работы выпрямительных устройств
- •3.4 Учет потерь в выпрямителях
- •3.5 Сглаживающие фильтры
- •4 Регулирование выпрямленного напряжения
- •4.1 Регулирование на стороне постоянного тока
- •4.2. Регулирование на стороне переменного тока
- •4.3 Управляемые выпрямители на тиристорах
- •5 Стабилизаторы напряжения и тока
- •Основной характеристикой является коэффициент стабилизации – отношение относительного приращения стабилизируемой величины к относительному приращению дестабилизирующего фактора.
- •5.1 Параметрические стабилизаторы.
- •5.2 Компенсационные стабилизаторы
- •5.3 Импульсные стабилизаторы напряжения
- •5.3.2 Импульсный стабилизатор с повышением напряжения.
- •5.3.3 Импульсный стабилизатор с инвертированием напряжения.
- •6 Инверторы и конверторы.
- •6.1 Инверторы
- •6.2 Конверторы
6 Инверторы и конверторы.
6.1 Инверторы
Инвертор – это устройство, преобразующее постоянный ток в переменный. Принцип действия инверторов основывается на периодическом подключении нагрузки к источнику постоянного тока, в результате чего через нагрузку течет переменный ток. Коммутация тока осуществляется с помощью электронных приборов, работающих в ключевом режиме. Это позволяет обеспечить КПД 90% и более. Существует большое разнообразие схем: с внешним и самовозбуждением, транзисторные и тиристорные, однофазные и многофазные.
Р
ассмотрим
работу нескольких транзисторных схем
с независимым возбуждением.
Рисунок 81. Однотактный транзисторный инвертор с параллельным включением транзистора
Когда транзистор закрыт, конденсатор заряжается через сопротивление нагрузки. Направление тока сверху вниз. Когда транзистор открыт, конденсатор разряжается через открытый транзистор и сопротивление нагрузки. Направление тока снизу вверх. Таким образом, через сопротивление нагрузки течет переменный ток. Дроссель служит для создания равномерной нагрузки на источник постоянного напряжения в течение всего периода переменного напряжения на нагрузке.
Рисунок 82. Двухтактная трансформаторная схема инвертора
Отпирающее (запирающее) напряжение подается на базы транзисторов в противофазе, что обеспечивает последовательную во времени работу транзисторов и переменный ток в нагрузке.
Рисунок 83. Бестрансформаторная двухтактная схема инвертора
Когда открыт верхний транзистор, происходит заряд конденсатора через сопротивление нагрузки. Ток течет снизу вверх. Когда открыт нижний транзистор, конденсатор разряжается через нижний транзистор и сопротивление нагрузки. Ток течет сверху вниз. Во всех схемах с независимым возбуждением управляющие сигналы создаются в специальных генераторах прямоугольных импульсов.
В инверторах с самовозбуждением управляющие сигналы вырабатываются в самом инверторе за счет положительной обратной связи.
Рисунок 84. Двухтактный инвертор с самовозбуждением
Положительная обратная связь осуществляется с помощью дополнительных обмоток, находящихся на одном сердечнике с коллекторной и нагрузочной обмотками и соединенных с базами транзисторов. После включения инвертора, вследствие незначительных флюктуаций тока, происходит лавинообразный процесс нарастания тока в одном транзисторе и уменьшения тока в другом. Один из транзисторов открыт и насыщен, другой в режиме отсечки. Переключение транзисторов начнется в момент насыщения трансформатора, когда его ток холостого хода резко увеличивается, стремясь в пределе при открытом транзисторе к значению тока короткого замыкания источника питания. Возрастание тока холостого хода трансформатора вызывает увеличение тока открытого транзистора, в результате чего условие его насыщения перестает выполняться. Открытый транзистор из режима насыщения переходит в режим усиления, когда напряжение на нем возрастает, а ток коллектора становится пропорционален току базы. Начинается обратный лавинообразный процесс, в результате которого открытый ранее транзистор закрывается, а закрытый переходит в режим насыщения. Лавинообразному процессу способствует и насыщенный трансформатор. Благодаря запасенной в нем электромагнитной энергии обеспечивается резкая смена полярности напряжений на его обмотках.
Р
ассмотрим
рисунок 85, на котором представлена схема
тиристорного инвертора.
Рисунок 85. Тиристорный двухтактный инвертор
С
хема
по своему построению аналогична схеме
на рисунке 74. Разница в том, что после
второго управляющего импульса схема
перестанет быть управляемой, т.к. на оба
тиристора постоянно подается положительное
относительно катода напряжение на анод.
Чтобы тиристоры работали по-очереди,
между анодами включается коммутирующий
конденсатор . Когда открыт левый
тиристор происходит заряд конденсатора
до величины напряжения питания. При
отпирании правого тиристора к аноду
левого оказывается приложено отрицательное
относительно катода напряжение и левый
тиристор запирается. Коммутирующий
конденсатор перезаряжается в обратном
направлении.