1.2 Основные параметры и расчетные соотношения

Выпрямители имеют следующие основные параметры:

а) среднее значение выходного напряжения U_ВЫХ

(1.1)

где Т - период напряжения сети, с;

б) среднее значение выходного тока i_вых

(1.2)

в) коэффициент пульсаций выходного напряжения

(1.3)

где U_m - амплитуда основной гармоники выходного напряжения, В.

При проектировании выпрямителя широко применяются также следующие параметры, характеризующие его особенности:

а) действующее значение U_вх входного напряжения выпрямителя;

б) максимальное обратное напряжение U_обр.max на отдельном диоде. Это напряжение принято выражать через напряжение U_ср ;

в) среднее значении I_ср.д тока отдельного вентиля;

г) максимальное (амплитудное) значение I_д.макс тока отдельного вентиля.

Токи I_ср.д и I_д.макс принято выражать через I_ср . Значение U_обр.max используют для выбора вентиля по напряжению, значения I_ср.д и I_д.макс используют для выбора вентиля по току.

К основным характеристикам выпрямителя относятся так же и зависимость напряжения на нагрузке от тока нагрузки U_н = f(I_н), которая называется внешней характеристикой.

В соответствии с выражениями (1.1 – 1.3) основные параметры этого выпрямителя выражаются как :

1) ;

2) ;

3) ;

4) ;

5) ;

6) ;

7) .

Такой выпрямитель характеризуется высокими технико-экономическими показателями и широко используется на практике. Все четыре диода выпрямителя помещают в один корпус. Широко используется интегральное исполнение диодного моста.

2. Описание виртуальной лабораторной установки

Виртуальная лабораторная установка для исследований, предусмотренных содержанием работы, показана на рис. 1.3.

Рис. 1.3. Модель однофазного выпрямителя

Установка содержит:

- источник синусоидального напряжения (220 V, 50 Hz);

- однофазный трансформатор (Transformer);

- однофазный диодный мост (Universal Bridge);

- активно-индуктивную нагрузку (R, L), которую можно изменять;

- обратный диод (Diode), параметры которого можно изменять;

- амперметр измерительный на входе (I1) и на выходе нагрузки (I Load);

- блок для наблюдения и измерения мгновенных значений токов и напряжений (Multimeter).

- вольтметр измерения мгновенного напряжения на нагрузке (U Load);

- осциллограф для наблюдения и измерения мгновенных значений тока в цепи питания, тока нагрузки и напряжения на нагрузке (Scope);

Окно настройки параметров источника питания показано на рис. 1.4.

Рис. 1.4. Окно настройки параметров источника питания.

В полях настройки задаются:

- амплитуда напряжения в вольтах (Реак amplitude, V);

- начальная фаза напряжения в градусах (Phase, deg);

- частота напряжения в герцах (Frequency, Hz).

Окно настройки параметров выпрямителя показано на рис. 1.5. В полях настройки заданы:

- количество ветвей моста (2) (Number of bridge arms);

- выбор полярности входных и выходных портов (Port configuration);

- параметры демпфирующих цепей (Snubber resistance, Snubber capacitance), которые задаются преподавателем;

- тип полупроводниковых приборов в универсальном мосте (Power Electronic device), задается преподавателем;

- динамическое сопротивление диодов в открытом состоянии в омах (Ron, Ohms), задается преподавателем;

- индуктивность диода в открытом состоянии в генри (Lon, H) , задается преподавателем;

- пороговое напряжение на диоде в открытом состоянии в вольтах (Forward voltage, V), задается преподавателем.

Рис. 1.5. Окно настройки параметров диода выпрямителя

В поле Measurement выбираются величины, которые измеряются блоком Multimetr. Окно настройки мультиметра приведено на рис. 1.6.

Окно настройки параметров нагрузки показано на рис. 1.7. Для реализации активно-индуктивной нагрузки в последовательной R, L, С цепи в двух первых полях (Resistance R, Ohms, Inductance L, H) устанавливается значение активного сопротивления в омах и индуктивности в генри, в третьем поле (Capacitane С, F ) — бесконечность (inf).

В левом поле окна параметров (Available) высвечиваются все напряжения и токи универсального моста, так как они заданы в окне настройки блока рис. 1.6.

В правом поле (Selected) отражены те переменные, которые измеряет блок (эти значения перенесены из левого поля в правое кнопкой Select).

Переменные правого поля можно также измерить на выходе блока внешними приборами. При включенном флажке Display signals at simulation stop мгновенные значения этих величин отражаются в графическом окне блока по окончании очередного моделирования.

Рис. 1.6. Окно настройки блока Multimeter.

Рис. 1.7. Окно настройки параметров нагрузки.