Основы_электротехники

ном выпрямителе (рис. 6.19б) будут существенно больше, чем в однофазном однополупериодном выпрямителе (рис. 6.15а), а амплитуда пульсаций – существенно меньше. Более того, среднее выпрямленное напряжение Uср и частота пульсаций в трехфазном однополупериодном выпрямителе будут больше, а амплитуда пульсаций меньше (рис. 6.19б), чем в однофазном двухполупериодном выпрямителе (рис. 6.16).

Для дополнительного уменьшения амплитуды пульсаций в трехфазных выпрямителях, как и в однофазных выпрямителях, могут также использоваться емкостные фильтры.

Схема трехфазного двухполупериодного выпрямителя при-

ведена на рис. 6.20, где в формировании выпрямленного напряжения будут участвовать как положительные, так и отрицательные полуволны фазных напряжений Ua , Ub , Uc .

Рис. 6.20

Рассмотрим процессы, происходящие в этой схеме.

Из временной диаграммы (рис. 6.21а) видно, что на интервале времени 1–2 максимальной будет разность между положительной полуволной Ua и отрицательной полуволной Ub (будет

действовать линейное напряжение Uab), поэтому ток нагрузки будет проходить по цепи «a–VD1–RН–VD5–b».

140

U2 , I2 – действующие значения напряжения и тока во вторичных обмотках трансформатора;

Uîáð / Uñð – отношение обратного напряжения на диоде к

среднему выпрямленному напряжению;

КП = Um1 /Uñð – коэффициент пульсаций;

Im – амплитуда тока, протекающего через выпрямительный диод;

Um1 – амплитуда первой гармоники пульсаций выпрямительного напряжения.

Из таблицы видно, что трехфазный двухполупериодный выпрямитель обладает наименьшим коэффициентом пульсаций КП = 0,057. Он же обладает максимальной частотой пульсаций

(отношение fП / fС = 6), что позволяет уменьшить емкость фильтра, а в некоторых случаях вообще отказаться от него. Кроме того, трехфазный двухполупериодный выпрямитель обладает

наименьшими отношениями Uобр/Uср, P2 / PН и U2 / Uср, что делает его наилучшим среди всех выпрямителей.

К недостаткам трехфазного двухполупериодного выпрямителя следует отнести сложность схемы и большое количество полупроводниковых диодов.

Итак, из таблицы видно, что:

1)наилучшими параметрами обладает трехфазный двухполупериодный выпрямитель;

142

2)параметры двухполупериодных выпрямителей ОДВ и ТДВ лучше, чем параметры соответствующих однополупериодных выпрямителей ООВ и ТОВ;

3)там где есть трехфазная сеть следует применять трехфазные выпрямители, а где ее нет – однофазные выпрямители.

6.5. Пассивные фильтры на L,C-элементах

Различают три часто используемых разновидности фильт-

ров:

1)конденсаторный (рис. 6.22);

2)П-образный индуктивно-емкостной (рис. 6.23);

3)Г-образный индуктивно-емкостной (рис. 6.24).

Самым простым является конденсаторный фильтр, а самым сложным – П-образный, который по сути является комбинацией конденсаторного и Г-образного фильтров. На рис. 6.22–6.24 показаны входное UoВХ и выходное UоВЫХ постоянные напряжения фильтра.

Известно, что наибольшим коэффициентом сглаживания пульсаций обладает П-образный фильтр, а минимальным – конденсаторный фильтр. Г-образный фильтр обладает средним значением коэффициента сглаживания пульсаций, поэтому в устройствах, где пульсации должны быть минимальными часто применяют комбинации из П-образного и Г-образного фильтров.

143

6.6.Параметрический стабилизатор напряжения

ивторичный источник питания

Выпрямители и фильтры широко используются во вторичных источниках, предназначенных для питания постоянным стабилизированным напряжением аппаратуры управления, компьютеров, телевизоров и других электронных устройств.

Функциональная схема вторичного источника питания

приведена на рис. 6.25, где Тр – трансформатор, В – выпрямитель, Ф – фильтр, СН – стабилизатор напряжения, UСТ – выходное напряжение стабилизатора, значение которого находится, как правило, в диапазоне 3–24 В.

Рис. 6.25

При небольших значениях токов нагрузки (до 20 мА) в качестве СН используют параметрические стабилизаторы напряжения, построенные на основе стабилитронов.

Стабилитрон – это особый тип полупроводникового диода, работающий на обратной ветви вольт-амперной характеристики, которая характеризуется практически неизменным обратным напряжением Uобр при изменении обратного тока Iобр в широких пределах (рис. 6.26). Погрешность стабилизированного напряжения UСТ для различных типов стабилитронов не превышает

0,1–0,01 %.

Схема параметрического стабилизатора напряжения приве-

дена на рис. 6.27, где IÂÕ ; IÑÒ ; IÍ – входной ток, токи стабилизатора и нагрузки; UÂÕ – входное напряжение стабилизатора; RÁ – балластное сопротивление стабилизатора; VD – стабилитрон.

144

Вопросы для самоконтроля

1.Что такое полупроводники p-типа и n-типа?

2.Что такое p-n-переход? Какие процессы проходят при его образовании.

3.Определение полупроводникового диода и его пара-

метры.

4.Назначение выпрямителя и его основные элементы.

5.Типы выпрямителей. Принцип действия однополупериодного выпрямителя и его свойства.

6.Принцип действия двухполуполупериодного выпрямителя с отводом от средней точки и его свойства.

7.Принцип действия мостового двухполупериодного выпрямителя и его свойства.

8.Достоинства и недостатки однополупериодного выпрямителя.

9.Достоинства и недостатки двухполуполупериодного выпрямителя с отводом от средней точки вторичной обмотки трансформатора.

10.Достоинства и недостатки мостового двухполупериодного выпрямителя.

11.Области применения каждого из выпрямителей.

12.Какой тип выпрямителей используется в зарядном устройстве сотового телефона и почему?

146

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Учебное пособие содержит весь актуальный набор сведений по основам электротехники в компактной форме с большим количеством поясняющих рисунков.

В пособии даны важнейшие понятия электрических цепей постоянного и переменного тока – электрическая цепь; схема замещения; источник напряжения и источник тока; аналитический, графический и комплексный (символьный) способы представления синусоидальных величин; действующее и среднее значения напряжения переменного тока; полная, активная и реактивная мощности; коэффициент мощности и т.д.

Приведены основные законы и методы расчета электрических цепей постоянного тока, а также однофазных и трехфазных цепей переменного тока. Даны методики и примеры расчета цепей постоянного и переменного тока с использованием метода преобразования схем. Рассмотрено явление резонанса токов в цепи с параллельным включением катушки индуктивности и конденсатора, а также его использование для экономии электроэнергии в цепях переменного тока.

Подробно рассмотрены вопросы построения и использования векторных диаграмм при анализе трехфазных цепей переменного тока для различных включений приемников (звездой или треугольником) и различных режимов работы цепей (симметричная или несимметричная нагрузка, обрыв или короткое замыкание одной из фаз приемника).

Рассмотрены устройство, принцип действия, характеристики и применение однофазных и трехфазных силовых трансформаторов, а также измерительных и сварочных трансформаторов.

Подробно рассмотрены устройство, характеристики, схемы включения и области применения трехфазные асинхронных электродвигателей, а также кратко описаны конденсаторные двигатели переменного тока и двигатели постоянного тока.

Рассмотрены полупроводниковые диоды и выпрямительные устройства на их основе. Дано понятие стабилизатора напряжения и вторичного источника питания.

147

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Касаткин А. С. Электротехника / А. С. Касаткин, М. В. Немцов. – 11-е изд. – М. : Академия, 2007. – 540 с.

2.Веселовский О. Н. Основы электротехники и электротехнические устройства радиоэлектронной аппаратуры : учеб. пособие / О. Н. Веселовский, Л. М. Браславский. – М. : Высшая школа, 1977. – 312 с.

3.Григораш О. В. Электротехника и электроника: учебник для вузов / О. В. Григораш, Г. А. Султанов, Д. А. Нормов. – Ростов н/Д : Феникс ; Краснодар : Неоглори, 2008. – 462 с.

4.Данилов И. А. Общая электротехника : учеб. пособие / И. А. Данилов. – М. : Высшее образование, 2009. – 674 с.

5.Электротехника и электроника : учеб. пособие для вузов / В. В. Кононенко [и др.] ; под ред. В. В. Кононенко. – Рос-

тов н/Д : Феникс, 2004. – 752 с.

6.Немцов М. В. Электротехника : учеб. пособие / М. В. Немцов, И. И. Светлакова. – 4-е изд. – Ростов н/Д : Феникс,

2009. – 571 с.

7.Рекус Г. Г. Основы электротехники и промышленной электроники в примерах и задачах с решениями : учеб. пособие / Г. Г. Рекус. – М. : Высшая школа, 2008. – 344 с.

8.Ахмаметьев М. А. Проектирование аналоговых и цифровых электронных устройств на основе интегральных микросхем : учеб. пособие / М. А. Ахмаметьев Новосибирск : НГАСУ (Сибстрин), 2010. – 128 с.

9.Киреева Э. А. Электроснабжение и электрооборудование це-

хов промышленных предприятий : учеб. пособие / Э. А. Киреева. – М. : КНОРУС, 2011. – 368 с.

148