29. Выпрямительные устройства с бестрансформаторным входом. Область применения, структурные схемы. Сетевой выпрямитель и входной сглаживающий фильтр.

В системах электропитания устройств связи и в в бытовой электронике все шире применяют вторичные источники электропитания с бестрансформаторным входом. Первич­ным источником для них, как правило, является однофазная или трехфазная сеть переменного тока промышленной частоты 50 Гц. От­личительной чертой этих источников является отсутствие силового трансформатора, работающего на низкой частоте 50 Гц. В основном эти источники представляют собой стабилизирующие выпрямитель­ные устройства, имеющих один или несколько выходов напряжения постоянного тока.

Структурные схемы стабили­зирующих выпрямителей для станционной аппаратуры связи пред­ставлены на рис. 8.1.

Силовая часть ВБВ, выполненного по схеме рис. 8.1,а, содержит:

• входной помехоподавляющий фильтр Вх.ППФ (фильтр радиопо­мех);

• сетевой выпрямитель СБ;

• входной сглаживающий фильтр СФ;

• регулируемый преобразователь напряжения ПН;

• выходной помехоподавляющий фильтр Вых.ППФ.

СХЕМА ОНА КОРЯВАЯ, ЕСТЬ В УЧЕЬНИКЕ НОРМАЛЬНАЯ. А) и б) УЧЕЬНИК СТР 283

На схеме рис. 8.1,а также показана схема управления Сх.У регу­лируемым преобразователем напряжения и усилитель мощности УМ (драйвер). Драйвер (драйверы) обеспечивают согласование по мощ­ности маломощной Сх.У с мощными транзисторами ПН, а также при необходимости — их гальваническую развязку.

Структура рис. 8.1,а свойственна либо ВБВ относительно боль­шой мощности, работающим от трехфазной сети переменного тока (трехфазные ВБВ), либо маломощным ВБВ (как правило, при вы­ходной мощности до 100 Вт), работающим от однофазной сети пере­менного тока (однофазные ВБВ).

Структурная схема рис. 8.1,6" отличается от рассмотренной тем, что вместо входного сглаживающего фильтра СФ на выходе сетево­го выпрямителя устанавливается корректор коэффициента мощно­сти ККМ со своей схемой управления (Сх.У ККМ). Эта структура свойственна всем современным выпрямительным устройствам с вы­ходной мощностью более нескольких десятков ватт, работающим от однофазной сети переменного тока.

Сетевой выпрямитель и входной сглаживающий фильтр.

В однофазных ВБВ, выполненных по схеме рис. 8.1,а, сетевой выпрямитель СВ всегда выполняется по однофазной мостовой схе­ме выпрямления, на выходе которой устанавливается сглаживаю­щий фильтр, представляющий собой электролитический конденсатор (электролитические конденсаторы), т.е. в подобных ВБВ СВ работа­ет на нагрузку емкостного характера. Схема СВ и кривые выходно­го напряжения щ и выходного тока г'о для установившемся режима схемы, приведены на рис. 8.4. Характерной особенностью СВ явля­ется высокий уровень выходного напряжения Щ и малое значение

сопротивления фазы выпрямителя, представленное дифференциаль­ным сопротивлением открытых диодов и сопротивлением подводя­щих проводов. В связи с этим на этапе открытого состояния соответ­ствующей пары диодов VD1, VD4 или VD2, VD3 напряжение на вы­ходе выпрямителя практически совпадает с напряжением питающей сети (в пределах угла (р), а разряд конденсатора С начинается прак­тически сразу после достижения на нем напряжения, равного ампли­тудному значению напряжения питающей сети (Unmax)- Поскольку электролитические конденсаторы не допускают большого значения пульсации (ДГТо) и, кроме того, рассматриваемые СВ применяются на практике при относительно небольшой выходной мощности ВБВ, постоянная времени цепи разряда конденсатора С оказывается отно­сительно большой, а длительность открытого состояния диодов (угол if) малой. Все основные параметры выпря­мителя зависят от длительности открытого состояния диода и что с уменьшением длительности импульса тока, потребляемого от сети, увеличивается его действующее и амплитудное значения при неиз­менном среднем значении выходного тока, т.е. практически при неиз­менном значении выходной мощности СВ. Увеличение действующего значения тока приводит к увеличению потерь в вентильном комплек­те СВ и в элементах источника энергии, а также к уменьшению ко­эффициента мощности х ВБВ. С увеличением напряжения питающей сети среднее значение вы­ходного тока СВ и длительность открытого состояния диодов (угол <р) уменьшаются. Кроме того, при работе подобных ВБВ создается су­щественный уровень помех для потребителей, питающихся от той же сети переменного тока. Особенно это заметно при ограниченной мощ­ности сети переменного тока или большой протяженности линий рас­пределения электрической энергии. Еще одной проблемой, возника­ющей при разработке ВБВ с СВ, выполненными по схеме рис. 8.4, является необходимость ограничения пусковых токов, возникающих в момент подключения ВБВ к сети переменного тока. Наиболее про­стым решением проблемы ограничения пусковых токов до значений, определяемых перегрузочной способностью диодов СВ, является вве­дение специальных пусковых резисторов на входе СВ. При выходной мощности ВБВ более 300Вт эти пусковые резисторы обычно вводятся только на момент включения, а затем они с целью повышения КПД устройства закорачиваются тиристором или контактами специального реле.

Еще один неприятный момент, заключающийся в чрезмерной за­грузке нейтрального провода трехфазной сети переменного тока, воз­никает при подключении к ней нагрузок, имеющих в своем составе ВБВ. При подклю­чении к трехфазной сети переменного тока линейных нагрузок (на­пример, лампы накаливания для электрического освещения) и равно­мерной загрузке фаз этой системы ток в нейтральном проводе отсут­ствует. В случае же нелинейных нагрузок, подоб­ных рассматриваемым ВБВ, даже при условии равномерной загрузки фаз действующее значение тока в нейтральном проводе оказывает­ся в \/3 раз больше действующего значения тока фазы. В связи с этим сечение нейтрального провода также должно быть в л/3 раз больше сечения фазного провода.

Как следует из этой временной диаграммы, ток в нейтральном проводе представляет собой сумму токов фаз. Поэтому при равных действующих значениях фазных токов 1_а = 1ъ = 1_с = 1ф, действу­ющее значение тока нейтрального провода

^I_N ^{= ^1II+ 11+ 11 = л/ЗГф.}