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.