
- •Тема 1. Випрямлячі напруги змінного струму.
- •1.1. Схеми випрямлення.
- •Тема 2. Згладжувальні фільтри.
- •2.1. Принципи роботи згладжувальних c і l фільтрів
- •Тема 3. Стабілізатори напруги і струму.
- •3.1. Параметричні стабілізатори напруги (псн)
- •3.2. Компенсаційні стабілізатори напруги
- •3.3. Ксн з широтно-імпульсною модуляцією.
- •3.3.1. Імпульсні стабілізатори понижувального типу.
- •3.3.2. Імпульсні стабілізатора підвищувального типу.
- •3.3.3. Імпульсні стабілізатори інвертуючого типу.
- •Тема 4. Помножувачі випрямленої напруги
- •Тема 5. Керовані випрямлячі
- •Тема 6. Інвертори.
- •6.1. Інвертори ведені мережею.
- •6.2. Автономні інвертори.
- •6.2.1. Інвертори струму
- •6.2.2. Інвертори напруги
- •6.2.3. Резонансні інвертори.
- •Тема 7. Перетворювачі частоти
- •7.1. Перетворювачі частоти з безпосереднім зв’язком.
- •7.2. Перетворювачі частоти з проміжною ланкою постійного струму
- •7.3. Перетворювачі частоти з проміжною ланкою змінного струму (циклоінвертори)
- •Тема 8. Тиристорне регулювання напруги змінного струму
Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України
Національний університет водного господарства та природокористування
Кафедра приладобудування, електротехніки
та інформаційних технологій
Франчук О.М.
106-5
Електрозабезпечення
Конспект лекцій для студентів заочної форми навчання, які
навчаються за напрямом “Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані системи”
Рекомендовано
методичною комісією за напрямом “Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані системи”
Протокол № від 2012р.
Рівне 2012
Курс «Електрозабезпечення» є прикладним інженерним курсом, в якому вивчаються джерела живлення електронних, автоматичних, електромеханічних пристроїв і систем.
Загальна класифікація джерел електроживлення наведена на рис.1.
Рис.1. Класифікація джерел електроживлення.
СГ – синхронні генератори; Ін – інвертори; ХДС –хімічні джере-ла струму (сухі гальванічні елементи); СБ – сонячні батареї; ГПС – генератори постійного струму; ВП – випрямлячі; АБ – акумуляторні батареї.
До первинних ДЕЖ відносяться пристрої, в яких неелектрична енергія перетворюється в електричну.
До вторинних ДЕЖ відносяться пристрої, в яких електрична ене-ргія одного виду перетворюється в електричну енергію іншого виду (змінна в постійну або навпаки).
Тема 1. Випрямлячі напруги змінного струму.
Випрямлячем називається пристрій, в якому змінна напруга пере-творюється в однополярну пульсуючу напругу, яку шляхом зглад-жування і стабілізації перетворюють в напругу постійного струму.
Розрізняють два види випрямлячів: трансформаторні і імпульсні (безтрансформаторні), структурні схеми яких наведені на рис.2.
а
б
Рис.2. Структурні схеми трансформаторного(а) і імпульсного(б) випрямлячів:
Т
– трансформатор силовий низькочастотний;
СВ – схема випрямляння вторинної
напруги; 3
– згладжувальні фільтри; СН – стабілізатор
напруги; 33
– завадо-загороджувальний фільтр; СВм
– схема випрямляння напруги мережі; ПГ
– пуско-вий генератор; СКЗС – система
керування, захисту і стабілізації; ЕК
– електронний ключ; ТІ – трансформатор
імпульсний; СВІ – схема випрямляння
імпульсів.
1.1. Схеми випрямлення.
Схеми
випрямляння поділяться на однопівперіодні
і двопівпе-ріодні. Вони характеризуються
середнім значенням випрямленої на-пруги
,
коефіцієнтом
пульсації
,
частотою пульсацій
і зворотною напругою
.
Розглянемо
принципи роботи однофазного
однопівперіодного випрямляча на активне
навантаження
(рис.3).
Середнє
значення випрямленої напруги визначається
формулою
і чисельно дорівнює висоті прямокутника
з пло-щею
,
яка рівна площі
випрямленої синусоїди, тобто
.
а
б
Рис.3. Електрична схема (а) і хвильові діаграми (б) для однопівперіодного однофаз-ного випрямляча.
Коефіцієнтом
пульсації
називається відношення амплітуди першої
гармоніки
випрямленої напруги, розкладеної в ряд
Фу-р’є, до середнього значення
,
.
Частота
пульсацій
визначається кількістю випрямлених
на-півсинусоїд за період
,
тобто
,
де
– коефіцієнт фазності
– частота мережі. Для схеми рис.3
.
Зворотною
називається напруга, яка прикладена до
діода, коли він не проводить струм,
визначається за формулою:
.
Для схеми, рис.3,а
.
Через мале значення і великий коефіцієнт однофазна однопівперіодна схема випрямляння використовується тільки на ви-соких частотах.
Для випрямляння однофазнозної напруги найбільше поширення має двопівперіодна мостова схема, рис.4,а.
а
б
Рис.4. Мостова схема випрямляння (а) і хвильові діаграми (б) двопівперіодного випрямляння.
Для
мостової схеми випрямляння
;
;
;
.
а
б
Рис.5.Трифазні схеми випрямляння: а – однопівперіодна; б – двопівперіодна.
Кращі
показники
мають трифазні схеми випрямляння. Для
три-фазної однопівперіодної, рис.5.а,
;
;
;
.
Для
трифазної двопівперіодної, рис.5,б,
;
;
;
Тема 2. Згладжувальні фільтри.
Випрямлена напруга випрямляча з активним навантаженням є пульсуючою і описується рядом Фур’є
де
– постійна складова,
– змінні складові випря-мленої напруги,
з яких найбільшу амплітуду має змінна
самої низь-кої частоти, тобто частота
пульсації
,
де
– кількість фаз випрямляння,
– частота мережі. Найбільший коефіцієнт
пу-льсації
буде на частоті першої гармоніки.
або
/2.1/
Для
нормальної роботи електронних пристроїв
і інших спожива-чів енергії постійного
струму допустимі коефіцієнти пульсації
від 0,1% до 0,001%. Досягнути таких коефіцієнтів
пульсації можливо за допомогою
згладжувальних фільтрів. Здатність
згладжувального фі-льтра зменшувати
характеризується коефіцієнтом
згладжування
/2.2/
де
і
– коефіцієнти пульсації до і після
згладжувального фі-льтра.
Від згладжувальних фільтрів вимагається:
мінімальні втрати потужності і напруги;
не вносити завади в роботу електронних пристроїв;
Сучасні згладжувальні фільтри поділяють на прості (L,C), склад-ні (RC,LC) і транзисторні.