Васильев Л.А. - Конспект лекций
.pdf
91
u2 |
i22 |
трансформатор |
|
t |
|
i21 |
|
|
|
|
|
|
u0 |
нагрузка |
i0 |
U0 |
t |
|
|
|
ia |
|
диод |
|
|
|
|
|
t |
|
Uобр |
|
Напряжение на нагрузке |
u0 |
U0 un ; |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
uп – напряжение пульсации; |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
/ 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
2 |
2U2 |
|
||||||
Uн U0 |
|
U2m sin t d t |
0,9U2 |
|||||||||||||||
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U |
m |
2U0 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
m 2 1 |
|
|
|
|
||||
ν – номер гармоники пульсации; |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
m – число эквивалентных фаз выпрямления. |
|
|
|
|||||||||||||||
Коэффициент пульсации |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
q |
U1m |
|
2 |
|
|
|
0,67 |
(в нулевой схеме m = 2). |
||||||||||
|
|
|
m2 1 |
|||||||||||||||
|
U0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Выбор вентилей → по Ia и Uобр: |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
Ia |
I0 |
0,45 |
U2 |
; |
Uобр = 2U2m = πU0 ; |
|
Sт = 1,48P0. |
|||||||||||
|
|
|
||||||||||||||||
2 |
|
|
|
|
|
Rн |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
92
14.2.2 Мостовая схема выпрямления
i1 |
ia |
|
i0 |
VD1 |
VD2 |
|
|
u1 |
u2 |
Zн |
u0 |
|
VD3 |
VD4 |
|
При активной нагрузке:
U0 = 0,9U2; Iа = I0 /2; Uобр= U2m = (π /2)U0; Sт = 1,23P0.
Работа при активно-емкостной нагрузке:
u2 
u0
U0
t
ia1 |
ia2 |
ia1 |
ia2 |
ia1 |
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
ia |
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
uобр |
u2 > u0 – заряд конденсатора, |
u2 < u0 – разряд на Rн . |
|||
τраз = СRн, |
Rн↑ ► τраз↑, |
U0↑ , |
U0х = U2m . |
|
Ток диодов Iа = I0 /2; Iаm = (3…8) Iа . |
|
|
||
Коэффициент пульсаций |
q |
1 |
. |
|
|
|
|||
2 mfCRн
93
14.2.3 Фильтры выпрямителей
Назначение: ослабление пульсации напряжения в нагрузке.
Коэффициент сглаживания: |
S qвх |
Un1m /U0 |
|
|
С-фильтр |
qвых |
Uн1m /Uн |
|
|
шунтирует пульсацию тока. |
||||
|
||||
C |
C |
1 |
. |
|
|
||||
2 mfRнqвых
|
|
|
|
для больших Rн . |
RС-фильтр |
|
|
|
|
R |
C |
S(Rн |
R) |
R 0,1Rн . |
|
|
; |
||
|
C |
2 mfRнR |
|
|
L-фильтр
Др |
аккумулирует пульсацию напряжения. |
|||
|
|
|
|
|
|
L SRн ; |
S XL |
|
2 mfL |
|
2 mf |
Rн |
|
Rн |
|
|
|
|
для малых Rн . |
LC-фильтр
Др |
Rн S 1; |
C |
S 1 . |
L |
|||
|
2 mf |
|
2 mfRн |
C |
|
|
для больших Rн . |
94
Транзисторный фильтр |
|
||
+ |
|
VT выполняет роль дросселя. |
|
Rб |
VT |
||
Iэ |
|||
|
C |
||
- |
р.т. |
||
|
|||
|
|
||
Rдин >> Rст |
Uкэ |
||
Внешние характеристики выпрямителей Uн = f (Iн) |
|||
Uн |
|
|
1 |
– без фильтра, L-фильтр; |
1,4U2 |
|
|
||
2 |
|
2 |
– С-фильтр; |
|
3 |
|
3 |
– LС-фильтр. |
|
1 |
|
|||
0,9U2 |
|
|
|
|
3 |
|
|
Iн кр = (0,05…0,1)Iном |
|
|
|
|
||
|
|
|
Iн < Iн кр – режим прерывистого |
|
|
|
|
тока при работе с LС-фильтром; |
|
Iн кр |
I |
н |
Iн > Iн кр – режим непрерывного |
|
|
тока (нормальный режим). |
|||
14.2.4 |
Стабилизаторы напряжения |
|||
Назначение: стабилизации напряжения на нагрузке.
Коэффициент стабилизации: Kст |
|
U0 |
/U0 |
|
Uн Rб |
Uн |
/Uн |
|
|||
|
|
U0 Rст |
|||
Параметрический стабилизатор
|
Rб |
|
Iн |
U0 |
I0 |
Rн |
Uн |
|
Iст |
VD |
|
U0↑ ► I0↑, URб↑, Uн = Uст;
Rн↑ ► Iн↓, Iст↑, Uн = Uст.
Кст = 20…50.
95
Компенсационный стабилизатор |
|
|
|
||
+ |
РЭ |
+ |
|
|
|
|
|
I0 |
R1 |
R2 |
|
|
УПТ |
VT |
|
|
|
|
RH |
U |
|
R |
U |
|
|
0 |
|
н |
н |
ИОН |
VD |
R3 |
|
-
-
U0↑ ► Uвх и = UR2↑, Uвх н = Uст, Uб↓, Uкэ↑, Uн ≈ const; Rн↑ ► Iн↓, Iк = I0↓, Uкэ ≈ const, Uн ≈ const.
Кст ≥ 1000.
14.3Источники питания с многократным преобразованием энергии
Сеть
В 
Ф 
ИН 
Тр 
В
сеть 
+
VT1 |
VT2 |
|
Тр |
C1 |
+ |
VT3 |
VT4 |
І полупериод – открыты VT1 и VT4; II полупериод – открыты VT2 и VT4.
Частота инвертора fи = 20…50 кГц.
Uвых
Ф
Др
+
C2 
-
96
14.4 Импульсные преобразователи
Импульсные преобразователи постоянного напряжения (ИППН)
|
VT |
Др |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
U0 |
|
VD |
С |
|
Rн |
Uн |
||
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
Tс |
tи |
|
|
|
|
|
|
|
U0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
t |
|
tu |
U |
|
U0 |
|
|
|
U |
н |
0 |
||||
Uн |
|
|
|
T |
|
Q |
||
|
|
|
|
c |
|
|
|
|
0 
t
Способы регулирования:
широтно-импульсный: Тс = const, tи = var;
частотно-импульсный: Тс = var, tи = const.
Импульсные преобразователи переменного напряжения
Сеть |
Ф |
Uвых |
В |
ИППН |
97
14.5 Преобразователи с повышением напряжения
Диодно-конденсаторные схемы
удвоитель напряжения |
утроитель напряжения |
|
|
Uн |
R |
н |
|
|
C2 |
+ |
|
|
|
|
|
VD1 |
|
|
VD3 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
U1 |
|
|
||
|
|
|
+ |
C1 |
|
|
C3 |
||
|
|
|
|
|
VD2 |
||||
|
VD1 |
|
|
|
|
+ |
|
+ |
|
U1 |
|
C2 |
|
|
|
|
Rн |
|
|
C1 |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
VD2 |
|
|
|
|
|
||
|
+ |
|
|
|
Uн |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
τзар << τраз |
|
|
|
|
UС1 ≈ U1m; |
|
|
UС1 ≈ U1m; UС2 = UС3 ≈ 2U1m; |
|
Uн = UС2 ≈ 2U1m. |
|
|
Uн ≈ 3U1m. |
|
Дроссельная схема |
|
|
|
|
|
+ |
Др |
VD |
|
сеть |
|
|
||
|
|
|
||
|
|
|
|
|
U0 |
C1 |
|
VT |
Rн Uн |
|
|
C2 |
|
|
І полупериод: VT открыт, энергия накапливается в дросселе; ІІ полупериод: VT закрыт, энергия дросселя отдается в нагрузку.
Uн ≈ 2U0 .
98
Лекция 15 УПРАВЛЯЕМЫЕ ВЫПРЯМИТЕЛИ
15.1 Однофазный нулевой выпрямитель
|
|
i1 |
ia |
VS1 |
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
Н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
u1 |
|
u21 |
|
|
ZН |
uН |
|
|
|
u22 |
|
|
|
VT |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
VS2 |
|
|
|
|
|
Работа на активную нагрузку (Zн = Rн) |
|
|
|
|
||||
u2 |
|
|
α – угол управления |
|
|
|||
i21 |
|
θ |
|
|
||||
i22 |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
iН |
uН |
Напряжение на нагрузке: |
|
|
|||
|
θ |
|
Uн 1 |
|
|
|
|
|
ua |
|
|
|
U2m sin d |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ia |
|
θ |
|
0,9U |
1 cos |
|
||
|
|
|
2 |
2 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
Uн0 |
1 cos . |
|
||
|
|
uобр |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
Uн0 = 0,9U2. |
|
||||
Выбор вентилей: |
Ia = Iн / 2; Uобр = 2U2m = πUн. |
|
|
|||||
α = 0 ÷ π ; |
α ↑ ► Uн ↓ |
|
|
|
|
|
|
|
Uн ср |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
99
Работа на активно-индуктивную нагрузку |
|
|
||||
а) режим прерывистого |
б) режим непрерывного |
|
||||
тока (λ < π) |
тока (λ = π) |
|
|
|||
|
u2 |
|
u2 |
|
|
|
|
i21 |
2 |
θ |
i21 |
2 |
|
|
|
i22 |
|
θ |
|
|
|
|
|
i22 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
uн |
|
|
|
|
|
|
|
|
uн |
|
|
|
|
iн |
|
θ |
iн |
θ |
|
|
ua |
|
ua |
|
|
|
|
ia |
|
|
|
||
|
|
θ |
ia |
θ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
uобр |
|
u |
|
|
|
|
|
|
|
обр |
|
θ = α |
► открывается VS1; |
|
|
|
|
|
α ÷ π |
► энергия поступает в нагрузку; |
|
|
|||
π ÷ (α+λ) ► энергия возвращается в сеть; |
|
|
||||
θ = α+λ |
► VS1 запирается; |
|
|
|
|
|
θ = π+α |
► открывается VS2 и т.п. |
|
|
|
||
Напряжение на нагрузке: |
Uн Uн0 |
cos . |
|
|
||
|
Регулировочная |
|
Uн |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
характеристика |
|
|
|
|
|
|
Uн = f(α) |
|
|
R |
|
|
α > αкр – режим прерывистого тока |
кр |
RL |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
L |
|
|
|
|
|
0 |
90 |
180 |
|
100
15.2 Однофазный мостовой выпрямитель
|
i1 |
ia |
VT1 |
VT2 |
iН |
|
|
|
|
|
|
|
u1 |
u2 |
|
|
ZН |
|
|
|
|
|
uН |
|
|
|
VT3 |
VT4 |
|
Напряжение на нагрузке: |
|
|
|
|
|
Uн Uн0 |
1 cos |
при активной нагрузке; |
|||
|
|
2 |
при Lн >> Rн |
|
|
Uн Uн0 cos |
|
||||
Коэффициент пульсаций: |
q( ) |
2 |
1 m2tg2 . |
||
|
|
|
m2 1 |
|
|
Выбор вентилей: Ia = Iн / 2; Uобр = U2m = (π/2)Uн. |
|||||
15.3 Коммутационные процессы |
|
|
|||
ia1 |
ia2 |
обусловлены влиянием |
|||
|
|
индуктивности обмоток |
|||
θтрансформатора Хs
γ
γγ – угол коммутации
uн |
С учетом коммутации: |
Ux |
Uн = Uн0cosα – Uх . |
|
θ |
|
Ux Iн Xs |
|
|
Iн ↑ ► γ ↑ , Uх ↑ , Uн ↓