Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Исследование работы выпрямителей и сглаживающих фильтров

Цель работы - изучение работы выпрямительных устройств;

- изучение влияния сглаживающих фильтров на

выпрямленное напряжение.

Пояснения к работ

В качестве источников питания различных электронных устройств часто используют выпрямители. Выпрямителем называют устройство, предназначенное для преобразования энергии переменного тока в энергию постоянного тока. Структурная схема выпрямителя приведена на рисунке 4.33.

Трансформатор 1 предназначен для изменения питающего напряжения сети с целью получения заданной величины выпрямленного напряжения на нагрузке 4. С помощью вентильной группы 2 осуществляют преобразование переменного напряжения в пульсирующее. Фильтр 3 предназначен для сглаживания пульсаций выходного напряжения выпрямителя.

Питание электронной аппаратуры чаще всего осуществляется с помощью маломощных выпрямителей, работающих от однофазной сети переменного тока. Такие выпрямители называют однофазными. Они делятся на:

- однополупериодные;

- двухполупериодные;

- схемы с умножением напряжения.

Для питания мощных промышленных установок используют выпрямители средней и большой мощности, работающие от трехфазной сети.

В выпрямителях в качестве вентилей чаще всего используются полупроводниковые диоды.

Широкое распространение получила двухполупериодная мостовая схема выпрямителя (рисунок 4.2), в которой используются трансформатор и четыре диода, включенных по мостовой схеме. Переменное напряжение подводится к одной диагонали моста, а выпрямленное напряжение снимается с другой. Диоды работают поочередно попарно: при положительной полуволне напряжения U₂, которое соответствует прямому напряжению диода VD1, ток проходит через VD1, нагрузку и VD3, а при отрицательной полуволне напряжения U₂, соответствующей прямому напряжению диода VD2, ток проходит через VD2, нагрузку и VD4. На рисунке 4.2 представлены диаграммы напряжений и тока в мостовой схеме.

Расчетные соотношения для двухполупериодной мостовой схемы выпрямителя представлены выражениями (4.1-4.4).

Среднее значение выпрямленного напряжения

U₀ = 0,9 U₂, (4.1)

где U₂ – действующее значение напряжения во вторичной обмотке трансформатора.

Среднее значение тока I_{пр ср}, проходящего через каждый диод

I_{пр ср} = 0,5 I₀, (4.2)

где I₀- средний ток нагрузки.

Максимальное значение обратного напряжения на закрытых диодах

U_обр._m = 1,57 U₀(4.3)

Коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения по первой гармонике

К_п= 0,667 (4.4)

Возможно применение мостовой схемы выпрямителя без трансформатора, если напряжение сети соответствует напряжению, которое должно быть приложено к мосту.

Выпрямители трехфазного тока применяются для питания потребителей средней и большой мощности. Наиболее простой является трехфазная схема с нулевым выводом (рисунок 4.3). Схема состоит из 3-х фазного трансформатора, трех вентилей и сопротивления нагрузки R _н. Катоды вентилей VD1, VD2 и VD3, соединенные между собой, имеют положительный потенциал по отношению к нагрузке R _н, на нулевой точке трансформатора – отрицательный потенциал.

Вентили в приведенной схеме работают поочередно, каждый в течение одной трети периода, когда потенциал анода одного вентиля более положителен, чем потенциалы анодов двух других вентилей, т.е., когда соответствующее фазное напряжение будет положительным и больше двух других фазных напряжений. На рисунке 4.37 выпрямленное (пульсирующее) напряжение, образованное участками синусоид фазных напряжений, изображено более толстой линией. Из рисунка 4.37 видно, что пульсации напряжения на нагрузке значительно меньше, чем в схемах выпрямителей однофазного тока.

Расчетные соотношения для трехфазного выпрямителя представлены выражениями (4.5-4.9).

Среднее значение выпрямленного напряжения

U₀ = 1,17 U₂. (4.5)

Среднее значение тока, проходящего через диод

I_{пр. ср}= . (4.6)

Максимальное значение обратного напряжения на закрытых диодах

U_обр._m = 2,09 U₀. (4.7)

Коэффициент пульсаций

К _п = 0,25. (4.8)

Простейшие схемы выпрямителей имеют большой коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения, поэтому на выходе выпрямителей включают сглаживающие фильтры. Обычно используют Г или П- образные фильтры, включающие дроссели, конденсаторы и резисторы. Чаще всего используют LC – фильтры (рисунки 4.38,4.39), обеспечивающие хорошее сглаживание пульсаций при различных нагрузках.

Качество фильтра оценивают коэффициентом сглаживания

(4.9)

где К_{п вх}, К_{п вых} – коэффициенты пульсаций выпрямителя на входе и выходе фильтра. Чем больше q, тем эффективнее работает фильтр.

⇐ Предыдущая 3 4 5 6 789 10 11 12 Следующая ⇒