Теоретичний матеріал до розрахунково-графічної роботи № 2 [5, ч. 2].
1. Розрахунок схем спрямовувачів1.
Спрямовувач – пристрій, призначений для забезпечення живлення споживачів постійного струму від джерела змінного струму.
Структурна схема спрямовувача має вид:
Спрямовувач в більшості випадків складається з таких елементів:
• силовий трансформатор, який забезпечує підвищення або зниження напруги мережі змінного струму до потрібної величини;
• вентильна схема, яка складається з одного або кількох вентилів, що мають односторонню провідність струму і що виконують основну функцію спрямовувача – перетворення змінного струму в пульсуючий;
• згладжуючий фільтр, який зменшує пульсацію спрямленого струму.
В схему спрямовувача, крім цих основних елементів, можуть входити різні допоміжні пристрої, призначені для регулювання спрямленої напруги, включення і виключення спрямовувача, захисту спрямовувача від пошкодження при порушення нормального режиму роботи, контрольно-вимірювальні прилади і т.п.
Класифікуються спрямовувачі за числом фаз змінного струму мережі живлення, за типом вентилів, за схемою їх включення і за ін. показниками.
Спрямовувачі, що працюють від однофазної мережі змінного струму, називаються однофазними. Вони поділяються на:
однопівперіодні, в яких струм через навантаження проходить тільки протягом одного півперіоду за період зміни напруги мережі;
двопівперіодні, в яких струм через навантаження проходить протягом обох півперіодів за період зміни напруги мережі;
схеми з множенням напруги, які використовуються для підвищення спрямленої напруги на навантаженні при заданій напрузі на вторинній обмотці трансформатора або при відсутності підвищуючого трансформатора.
Двопівперіодну мостову схему спрямовувача складають силовий трансформатор (Т) і чотири діоди VD1 ÷ VD4, що утворюють плечі електричного мосту, в діагоналі якого включені вторинна обмотка трансформатора і навантаження Rн.
В той півперіод, коли потенціал точки А додатний, потенціал точки В від’ємний, струм проходить від
т
очки
А,
через діод VD1,
опір навантаження Rн,
діод VD3,
до точки В.
В наступний півперіод, коли полярність
точок А
і В
змінюються, струм пройде по шляху: точка
В
→ діод VD2
→ опір навантаження Rн
→ діод VD4
→ точка А.
Напрям струму через опір Rн
залишається незмінним і тому тут має
місце двопівперіодне спрямлення.
Вихідними даними для визначення параметрів вентильної схеми є номінальна спрямлена напруга U0, струм навантаження I0, коефіцієнт пульсацій Kп0, номінальна напруга мережі живлення U1. Передбачається, що частота мережі живлення – 50 Гц. Значення U0, I0 визначаються параметрами тієї апаратури, живлення якої здійснюється через спрямовувач. Коефіцієнт пульсацій, що приймається для розрахунку, не повинен перевищувати 0,15. Інша необхідна інформація береться з довідників по електротехнічній і електронній апаратурі (наприклад «Полупроводниковые приемно-усилительные устройства: Справ. радиолюбителя» / P.M.Терещук, К.М.Терещук, С.А.Седов).
Розрахунок спрямовувача при потужності навантаження до сотень ватт з урахуванням ємнісного фільтру як навантаження здійснюється в такому порядку: