71 . Зовнішні характеристики малопотужних випрямлячів однофазного струму.

72. Параметричні стабілізатори напруги.

Параметрические стабилизаторы

Схема параметрического стабилизатора приведена на рис.6.9.

Рис.6.9.

В ней при изменении напряжения питания(U_d), либо тока нагрузки (I_n) напряжение нагрузки (U_n) будет меняться незначительно. Т.е. оно определяется малоизменияющимся обратным напряжением стабилитрона при протекании через него тока (I_ст).

Основные соотношения.

Главным при расчете стабилизатора является выбор типа стабилитрона на напряжение нагрузки U_ст =Uн и обеспечение условий его работы, при которых изменяющийся в процессе работы ток стабилитрона не выходил бы за пределы рабочего участка . т.е. не был меньше I_{ст. мін} и больше I_{ст. мах.}

Основные соотношения для токов и напряжений в стабилизаторе получаем, воспользовавшись первым и вторым законами Кирхгофа

I_d =I_н +I _ст. , U_d =U _Rб +U_н , U_Rб = (I_н+I_ст.)R_б

На основании полученных соотношений для тока стабилитрона можно записать

.

Напряжение U_н, определяемое напряжением U_ст, изменяется незначительно. в связи с чем его можно считать неизменным. Тогда в условиях изменения тока нагрузки (сопротивление R_б) и напряжения U_d ток I_ст. будет изменяться от некоторого минимального значения I_{ст. мін} до максимального значения

I_{ст. мах.} Минимальному значению I_ст.мін будут соответствовать минимальные значения U_d и R_n.мін , а максимальному значению тока I_ст._мах - максимальные значения U_d и R_n.мах . Расчет стабилизатора сводится к тому, чтобы выбрать величину сопротивления R_б, при котором через стабилитрон протекал бы ток I_ст.мін , соответствующий началу его рабочей характеристики. Поэтому расчет балластного сопротивления будет

Показателем качества стабилизации является коэффициент стабилизации. Коэффициент стабилизации показывает, во сколько раз относительное приращение напряжения на выходе стабилизатора меньше вызвавшего его относительного приращения напряжения на входе

Обычно он не превышает 20-50.

73. Компенсацийні стабілізаторы напруги.

6.4. Компенсационные стабилизатора

Такие стабилизаторы обладают более высоким коэффициентом стабилизации и меньшим выходным сопротивлением. Основой таких стабилизаторов является регулируемый элемент (РЭ), на который передается изменение напряжения или тока нагрузки и он препятствует этому изменению .

При этом регулируемый элемент может быть включен либо:

- параллельно нагрузке,

- последовательно нагрузке.

Это и определяет тип стабилизатора.

Воздействие на регулирующий элемент в обоих типах стабилизаторов осуществляется управляющей схемой, в которую входят усилитель постоянного тока У и источник опорного напряжения ИОН. При помощи ИОН производится сравнение напряжения на нагрузке с опорным напряжением. Функция усилителя сводится к усилению разности сравниваемых напряжений и подачи усиленного сигнала непосредственно на регулируемый элемент.

Рис.6.10.

Принцип действия компенсационных стабилизаторов постоянного напряжения основан на изменении сопротивления регулирующего элемента. Наличие регулирующего элемента обуславливает неизбежные потери энергии в стабилизаторе. Таким образом, применение того или иного стабилизатора определяется потерями энергии. Проедем сравнение типов стабилизаторов. При этом будем исходить из одинаковых условий работы по U_вх, U_н,, I_н. Мощность, теряемая в схеме параллельного стабилизатора складывается их потерь в резисторе R_б и регулирующем элементе и составляет

(U_вх - U_н ) * (I_н + I_р) +U_н I_р или (U_вх –U_н )I_н + U_вх i_р

В схеме последовательного стабилизатора мощность теряется в регулирующем элементе

(U_вх – U_н)I_н , что на величину U_вх I_р меньше, чем в предыдущей схеме. Таким образом. Схема последовательного стабилизатора более экономична. Это является причиной того, что последовательные стабилизаторы более предпочтительны в эксплуатации

Рассмотрим схему последовательного стабилизатора напряжения рис.6.11.

Рис.6.11.

Т1 – Регулирующий элемент, Т1 – усилитель однокаскадный.. СТ – источник опорного напряжения. Если необходимо выводить стабилитрон на рабочий участок характеристики, то используется сопротивление R. Резисторы являются элементами входного делителя напряжения. Напряжение между базой и эммитером транзистора Т2

Силовая цепь стабилизатора, включающая источник питания, транзистор Т1 и нагрузку, представляет собой усилительный каскад на транзисторе Т1 с общим коллектором, в котором U_вх - напряжение питания, U_б1 - входного, а U_н - выходное напряжение. (U_{б1 –} Uбэ1) Для получения требуемого напряжения не обходимо,чтобы напряжение на выходе усилителя (U_к2 =U_б1) было близко к напряжению нагрузки. Для этого питание коллекторной цепи транзистора осуществляется от отдельного источника питания –Е₂. Этим обеспечивается соответствие напряжения U_k2 напряжению его входной цепи U_б2.

Стабилизирующее действие схемы обусловлено наличием в ней глубокой отрицательной обратной связи по приращению выходного напряжения.

Пример реальной схемы с использованием операционного усилителя.

Рис.6.12.

74. Ведомі мережею перетворювачі средньої і великої потужності (

работа на активне навантаження, регулювальні характеристика.).

Ведомые сетью преобразователи средней и большой мощности

Работа таких вентильных преобразователей определяется питающей сетью переменного тока. Однако, при наличии этого общего признака, функции, выполняемые такими преобразователями, существенно различаются.

Выпрямители осуществляют преобразование переменного тока в постоянный.

Ведомые инверторы преобразуют энергию источника постоянного тока в переменный с отдачей ее в сеть переменного тока, т.е осуществляют преобразование обратное выпрямлению.

Непосредственные преобразователи частоты преобразуют энергию сети переменного тока в энергию переменного тока с частотой, отличной от частоты питающей сети.

Преобразователи переменного напряжения предназначены для изменения подводимого к нагрузке напряжения при питании ее переменным током, а следовательно изменения мощности, передаваемой в нагрузку от сети переменного тока.

Наличие сети переменного тока создает некоторую общность электромагнитных процессов, протекающих в этих преобразователях. Общностью является и то. Что они все применяются для питания нагрузок средней и большой мощности.

Также общим является применение в этих схемах тиристоров и диодов, которые могут находиться в двух состояниях: закрытом и открытом. Приборы такого типа получили название электрических вентилей, при чем диоды называют – неуправляемыми вентилями, а тиристоры – управляемыми.

При изучении различных схем преобразователей большое внимание уделяется таким показателям, как гармонический состав выходного напряжения и требуемого тока, внешние и регулировочные характеристики, потребление из сети реактивной энергии.

Выпрямительные установки средней и большой мощности выполняются, как правило, по многофазным схемам. Такие схемы снижают загрузку вентилей по току, уменьшают коэффициент пульсации и повышают частоту пульсации выпрямленного напряжения, что облегчает задачу его сглаживания.

В большинстве случаев в цепь нагрузки выпрямителей средней и большой мощности входит встречная Э.Д.С. и реже активная нагрузка. Встречная Э.Д.С. и активная нагрузка обычно сочетаются с последовательно соединенной индуктивностью. Учитывая достаточно большую величину индуктивности в цепи нагрузки, то независимо от того, содержит ли потребитель встречную Э.Д.С. и индуктивность или его сопротивление имеет индуктивно-активную нагрузку, режим работы выпрямителя остается одним и тем же.

Э та зависимость называется регулировочной характеристикой управляемого выпрямителя. Она определяется из выражения для среднего значения напряжения на нагрузке. Это выражение имеет вид .

Результат расчета дает , где U_do=0,9U₂.

75. Вплив індуктивності на процеси, які відбуваються у перетворювачі.

Ведомые сетью преобразователи средней и большой мощности

В этом разделе будем рассматривать вентильные преобразователи, работа которых определяется питающей сетью переменного тока. Однако при наличии этого общего признака функции, выполняемые такими преобразователями, существенно различаются.

Выпрямители осуществляют преобразование переменного тока в постоянный.

Ведомые инверторы преобразуют энергию источника постоянного тока в переменный с отдачей ее в сеть переменного тока, т.е осуществляют преобразование обратное выпрямлению.

Непосредственные преобразователи частоты преобразуют энергию сети переменного тока в энергию переменного тока с частотой, отличной от частоты питающей сети.

Преобразователи переменного напряжения предназначены для изменения подводимого к нагрузке напряжения при питании ее переменным током, а следовательно изменения мощности, передаваемой в нагрузку от сети переменного тока.

Наличие сети переменного тока создает некоторую общность электромагнитных процессов, протекающих в этих преобразователях. Общностью является и то. Что они все применяются для питания нагрузок средней и большой мощности.

Все преобразователи, которые будем рассматривать, строятся с применением диодов и тиристоров. Общим свойством этих приборов является то. что они могут находиться в двух резко различающихся состояниях:

- закрытом – при действии обратного напряжения, а для тиристоров также прямого напряжения, меньшего напряжения переключения и при отсутствии тока в цепи управления.

- открытом – при действии прямого напряжения, а для тиристоров – прямого напряжения в сочетании с током управления.

Приборы такого типа получили название электрических вентилей, при чем диоды называют – неуправляемыми вентилями, а тиристоры – управляемыми.

Выбранная для проектирования схема должна обеспечивать требования, предъявляемые со стороны

Нагрузки и питающей сети. В связи с этим при изучении различных схем преобразователей большое внимание уделяется таким показателям, как гармонический состав выходного напряжения и требуемого тока, внешние и регулировочные характеристики, потребление из сети реактивной энергии.

Выпрямительные установки средней и большой мощности выполняются, как правило, по многофазным схемам. Такие схемы снижают загрузку вентилей по току, уменьшают коэффициент пульсации и повышают частоту пульсации выпрямленного напряжения, что облегчает задачу его сглаживания.

В большинстве случаев в цепь нагрузки выпрямителей средней и большой мощности входит встречная Э.Д.С. и реже активная нагрузка. Встречная Э.Д.С. и активная нагрузка обычно сочетается с последовательно соединенной индуктивностью. Учитывая достаточно большую величину индуктивности в цепи нагрузки, то независимо от того, содержит ли потребитель встречную Э.Д.С. и индуктивность или его сопротивление имеет индуктивно-активную нагрузку, режим работы выпрямителя остается одним и тем же.