Расчет выпрямителя трехфазного – Выпрямители. Назначение, классификация, основные схемы и расчет. :: Электроника для всех

Пример расчета выпрямителя напряжения.

Требуется рассчитать выпрямитель для зарядного устройства по следующим данным: номинальное выпрямленное напряжение U0 = 15 В; номинальный выпрямленный ток I0 = 7 А; допустимый коэффициент пульсаций KП% = 1,5; напряжение питающей сети UС = 220 В; частота сети f = 50 Гц. В качестве исходной схемы возьмем мостовую схему, рис. 6.7, выполненную с использованием германиевых диодов..

1. Структурная схема вторичного источника питания приведена на рис. Рядом с ней приведено название и назначение всех составных частей схемы.

2. Выбираем схему выпрямителя согласно номера варианта, приводим ее в отчет и поясняем назначение всех элементов схемы.

Схема выпрямителя напряжения приведена на рис.6.7 . В ней

Тр — трансформатор напряжения, служит для преобразования амплитуды переменного напряжения до необходимой величины;;

диоды VD1-VD4 образуют схему мостового выпрямителя ;

конденсатор С0 служит сглаживающим фильтром, уменьшая пульсации напряжения на нагрузке;

резистор Rн я является нагрузкой выпрямителя.

3. Выполнить расчет трансформатора (т.е. определить его мощность по вторичной обмотке, коэффициент трансформации, определить его типовую мощность).

3.1. Рассчитаем внутреннее сопротивление диода

где Uпр – прямое падение напряжения на вентиле (0,4 – 0,5 В для германиевых диодов и 1,0 – 1,1 В для кремниевых диодов), kВ – коэффициент, учитывающий динамические свойства характеристики диода (2,0 – 2,2 для германиевых диодов и 2,2 – 2,4 для кремниевых диодов),

IОВ – среднее значение тока вентиля выбирается по табл. 6.3 для соответствующей схемы выпрямления.

3.2. Рассчитаем активное сопротивление обмоток трансформатора.

где kr – коэффициент, зависящий от схемы выпрямления, определяется по таблице 7; B – магнитная индукция в сердечнике, Т. Величину магнитной индукции В для трансформаторов мощностью до 1000 Вт можно предварительно принимать равной 1,2 – 1,6 Т для сети с частотой тока 50 Гц и 1,0 – 1,3 Т для сети с частотой тока 400 Гц; f – частота переменного тока питающей сети; s – число стержней сердечника трансформатора (s = 1 для броневой, s = 2 для стержневой и s = 3 для трехфазной конфигурации магнитопровода).

3.3.Активное сопротивление фазы выпрямителя

R = RB + RТР = 0,31 + 0,104 = 0,414 Ом.

Определим основной расчетный коэффициент выпрямителя А:

Определим вспомогательные коэффициенты В и D по графикам на рис. 6.11.

Получаем :В = 1,1; D = 2,1.

Определим параметры трансформатора (таблица 6.3)

Действующее напряжение вторичной обмотки

U2 = B·U0 = 1,1·15 = 16,5 В.

Действующий ток вторичной обмотки

I2 = 0,707 DI0

= 0,707·2,1·7 = 10,39 A.

Коэффициент трансформации km = U1/U2 . km = U1/U2=220/16,5=

Рассчитаем действующий ток первичной обмотки

I1 = 0,707 DI0/km,

I1 = 0,707·2,1·7·16,5/220 = 0,779 A.

Рассчитаем типовая мощность трансформатора

PТИП = 0,707 BDU0I0 = 0,707·1,1·2,1·15·7 = 171,48 Вт

Рис. 6.11 — Зависимость параметров В и D от параметра А

Определим вспомогательный коэффициент F по графику на рис. 6.12.

Получим F = 5,5.

Рис. 6.12 — Зависимость параметра F от параметра А

Определим вспомогательный коэффициент H по графику на рис. 6.13.

Получим H = 490.

Рис. 6.13 — Зависимость параметра Н от параметра А при частотах тока сети 50 и 400 гц

4. Выполнить расчет выпрямителя (исходя из выбранного типа выпрямителя и формул для выпрямителей такого типа, заданного типа диодов — определить количество диодов в схеме, выполнить проверку по току и по напряжению).

Определим токи и напряжения на диоде (табл. 6.3)

Обратное напряжение на диоде:

Uобр = 1,41·BU0

= 1,41·1,1·15 = 23,26 B.

Среднее значение тока диода

I = 0,5I0 = 0,5·7 = 3,5 A.

Действующее значение тока диода

IВ = 0,5DI0 = 0,5·2,1·7 = 7,35 A.

Амплитудное значение тока диода

IВ.макс = 0,5FI0 = 0,5·4·7 = 14 A.

Число диодов 4.

Для данного выпрямителя можно использовать диоды типа Д305, имеющие Uобр. макс.= 50 В, I = 10 А (справочные данные). Данные диоды имеют значительный запас по величине наибольшей амплитуды обратного напряжения и наибольшему выпрямленному среднему значению тока.

5. Выполнить расчет сглаживающего фильтра.

5.1. Предварительный расчет выполнить из условия, что в качестве фильтра используется единичный конденсатор. Если емкость получится не более 1 Ф, то этого достаточно и фильтр будет простейшим. При расчете фильтра следует учитывать, что коэффициент сглаживания q= ε

вх/εвых, где εвх – коэффициент пульсаций на входе фильтра, а εвых – коэффициент пульсаций на выходе фильтра перед нагрузкой. При расчетах необходимо, в соответствии со схемой фильтра, использовать следующие формулы : , где mсх – фазность выпрямителя (=1 для однополупериодного и =2 для двухполупериодного ),Rн – нагрузка блока питания, С – емкость, которую нужно установить после выпрямителя, ω=2πf — угловая частота, ƒ=50Гц-сетевая частота, определить сопротивление нагрузки можно из требуемой от блока питания мощности и параметров напряжения по формуле:
.

5.2. Если при расчете окажется , что емкость конденсатора 1Ф и более, то необходимо рассчитать «Г»-образный LC или RC фильтр — тип на усмотрение студента. Нужно использовать формулы или. При этом за емкость фильтра принять половинную емкость из предварительного расчета.

Расчет емкости конденсатора фильтра

.

Выбираем электролитический конденсатор типа с рабочим напряжением 20 В и емкостью 8000 мкФ.

6.4. Биполярные транзисторы

Биполярный транзистор представляет собой полупроводниковый прибор, имеющий два pn перехода, образованных в одном монокристалле полупроводника. В зависимости от чередования p и n областей различают транзисторы с pnp и npn структурой, рис.6.14. Средний слой биполярного транзистора называется базой (Б), один крайний слой – коллектором (К), а другой крайний слой – эмиттером (Э). Каждый слой имеет вывод, с помощью которого транзистор включается в электрическую цепь. Транзистор называется биполярным потому, что физические процессы в нем связаны с движением носителей зарядов обоих знаков – свободных дырок и электронов.

Рис. 6.14. Структура и графическое обозначение биполярных транзисторов

pn — p типа (а) и np — n типа (б)

Электронно-дырочный переход, образованный эмиттером и базой, называется эмиттерным, коллектором и базой – коллекторным. Эмиттерный переход включается в прямом направлении, коллекторный переход – в обратном направлении. Общая точка эмиттерной и коллекторной цепей соединена с базовым электродом. Такое включение транзистора называется схемой с общей базой, рис.6.15,а. Схемы включения транзистора с общим эмиттером и общим коллектором приведены на рис.6.15, б, в.

Рис. 6.15. Схемы включения транзистора: а – с общей базой, б – с общим эмиттером, в – с общим коллектором

Толщина базы выбирается достаточно малой, чтобы дырки, двигаясь через базу, не успели рекомбинировать с электронами в области базы. Таким образом, основная часть дырок пролетает сквозь базу до коллекторного перехода. Здесь дырки увлекаются электрическим полем коллекторного перехода, включенного в обратном направлении, и создают в цепи коллектора ток, величина которого пропорциональна эмиттерному току

IЭ:

IК ≈ α IЭ.

Коэффициент пропорциональности α называется коэффициентом передачи тока эмиттера. При достаточно тонкой базе, когда потери дырок за счет рекомбинации их в базе малы, коэффициент передачи тока может доходить до 0,99 и более.

Транзистор представляет собой управляемый прибор, его коллекторный ток зависит от тока эмиттера, который в свою очередь можно изменять напряжением эмиттер – база, UЭБ. Поскольку напряжение в цепи коллектора, включенного в обратном направлении, значительно больше, чем в цепи эмиттера, включенного в прямом направлении, а токи в этих цепях практически равны, мощность, создаваемая переменной составляющей коллекторного тока в нагрузке, включенной в цепи коллектора, может быть значительно больше мощности, затрачиваемой на управление тока в цепи эмиттера, т. е. транзистор обладает усилительным эффектом.

Для усиления электрических сигналов применяются схемы с общим коллектором (ОК) и общим эмиттером (ОЭ). Работу биполярного транзистора по схеме с ОЭ определяют статические входные и выходные характеристики.

Входные характеристики устанавливают зависимость тока базы IБ от напряжения эмиттер — база UЭБ при неизменном напряжении коллектор — эмиттер UКЭ. Входные (базовые) статические характеристики для схемы ОЭ германиевого транзистора pn

p типа ГТ320А приведены на рис.6.16.

Так как эмиттерный переход включен в прямом направлении, повышение напряжения на нем приводит к увеличению тока, подобно характеристики полупроводникового диода.

Выходные (коллекторные) статические характеристики устанавливают связь между коллекторным током IК и напряжением коллектор – эмиттер UКЭ при постоянном токе базы IБ. Выходные характеристики транзистора ГТ320А, включенного по схеме ОЭ, приведены на рис.6.17.

В электронных устройствах широко используется схема усилителя с общим эмиттером, представленная на рис.6.18. В качестве усилительного элемента в данном случае используется транзистор ГТ320А. Сопротивление нагрузки усилительного каскада RК включено в коллекторную цепь транзистора. Входное усиливаемое напряжение UВХ подается на базу транзистора. Питание усилителя осуществляется от источника постоянного напряжения ЕК.

Рис. 6.16. Входные статические характеристики транзистора ГТ320А

Рис. 6.17. Выходные характеристики транзистора ГТ320А

Рис. 6.18. Схема усилительного каскада с общим эмиттером

Данное уравнение является уравнением прямой, которое наносится

Режимы работы усилительного каскада находятся по уравнению нагрузки, которое определяется следующим образом. Напряжение коллектора UКЭ = UВЫХ при наличии нагрузки RК в его цепи, как следует из рис. 6.18, в соответствии со вторым законом Кирхгофа, равно

UКЭ = ЕКRК·IК.

на семейство выходных (коллекторных) характеристик транзистора. Построение прямой (уравнения нагрузки) проводится путем нахождения двух точек, приравнивая поочередно нулю UКЭ и IК в уравнении нагрузки. При UКЭ = 0 имеем точку 1 линии нагрузки IК = ЕК /RК, точку 2 получаем при IК = 0, UКЭ = ЕК. Данный режим работы усилительного каскада выбран при RК = 100 Ом, ЕК = 10 В.

Пересечение линий нагрузки с коллекторными характеристиками определяет режим работы усилительного каскада при различных базовых токах.

6.5. Пример расчет параметров усилительного каскада на транзисторе по схеме с общим эмиттером

Для схемы усилительного каскада с общим эмиттером, представленной на рис. 6.18, определить основные параметры усилителя при следующих значениях номиналов элементов схемы: транзистор ГТ320А, входные и выходные характеристики которого представлены на рис. 6.16, 6.17; резисторы в цепи базы транзистора R1 = 500 Ом, R2 = 300 Ом; резистор в коллекторной цепи RK = 100 Ом; источник питания усилительного каскада EK = 10 В; амплитуда входного синусоидального сигнала низкой частоты, подлежащего усилению Um = 0,1 В.

Параметры усилительного каскада, подлежащие определению:

1. Положение рабочей точки на входных и выходных характеристиках транзистора (рис.6.16 и рис.6.17).

2. h – параметры транзистора в районе рабочей точки.

3. Входное сопротивление усилительного каскада, RВХ.

4. Выходное сопротивление усилительного каскада, RВЫХ.

5. Коэффициент усиления каскада по напряжению, KU.

6. Величина выходного напряжения усилительного каскада.

Режим покоя усилительного каскада, при котором UВХ = 0, определяет положение рабочей точки на семействе выходных характеристик на рис. 6.17. Положение рабочей точки (точка А) определяется значениями сопротивлений базовых резисторов R1, R2, коллекторного резистора RK при заданном значении напряжения питания ЕК. Резисторы R1, R2 создают на входе усилительного каскада в режиме покоя эквивалентную ЭДС, равную

Эквивалентное базовое сопротивление каскада равно

По второму закону Кирхгофа для входной цепи в режиме покоя имеем:

EЭКВ = IБRБ + UБЭ,

где UБЭ — напряжение между базой и эмиттером в режиме покоя.

Данное уравнение изображается на входной характеристике транзистора в виде прямой линии (линии нагрузки), построение которой проходит путем нахождения двух характерных точек: в режиме холостого хода, когда IБ = 0, имеем UБЭ = EЭКВ= 0,56 В; и в режиме короткого замыкания — UБЭ = 0, имеем IБ = EЭКВ/RБ = 0,56/283 = 0,00198 А = 1,98 mА. В результате пересечения линии нагрузки с входной характеристикой IБ = f(UБЭ), при UКЭ = — 5 В находим положение точки покоя (рабочей точки) IБ0 = 0,48 мА, UБЭ0 = 0,43 В.

Положение рабочей точки на коллекторных характеристиках получается при пересечении линии нагрузки с характеристикой IK = f(UКЭ), при IБ0 = 0,48 mА. Построение данной характеристики проводим приближенно, она лежит между характеристиками при IБ = 0,4 mА и IБ = 0,6 mА. Таким образом, в коллекторной цепи рабочая точка будет соответствовать значениям IK0 = 35 mА и UКЭ0 = 6,6 В.

При работе транзисторов в качестве усилителей малых электрических сигналов, свойства транзисторов определяются с помощью, так называемых, h – параметров. Всего h – параметров четыре: h11, h12, h21 и h22. Они связывают входные и выходные токи и напряжения транзистора и определяются для схемы ОЭ, рис.6.15, б, по следующим выражениям:

h11 = ∆UВХ/∆IВХ = ∆UБЭ/∆IБ при неизменном напряжении. UВЫХ = UКЭ = const.

Параметр h11 численно равен входному сопротивления схемы ОЭ. Знак ∆ обозначает приращение соответствующей величины тока или напряжения.

h12 = ∆UВХ/∆UВЫХ = ∆UБЭ/∆UКЭ при IБ = const.

Параметр h12 равен коэффициенту обратной связи по напряжению.

h21 = ∆IВЫХ/∆IВХ = ∆IК/∆IБ при UКЭ = const.

Параметр h21 равен коэффициенту прямой передачи по току.

h22 = ∆IВЫХ/ ∆UВЫХ = ∆IК/∆UКЭ при IБ = const.

Параметр h22 равен выходной проводимости транзистора.

Значения h – параметров можно найти с помощью входных и выходных характеристик транзистора. Параметры входной цепи h11 и h12 определяют по входным характеристикам транзистора, рис.6.16. Рабочая точка А определяется при пересечении линии нагрузки с входной характеристикой транзистора при UКЭ = — 5 В. В результате чего имеем UКЭ0 = 0,43 В, IБ0 = 0,48 mА. В данной рабочей точке задаем приращение тока базы ∆IБ при постоянном напряжении коллектора UКЭ = — 5 В и находим получающееся при этом приращение напряжения базы ∆UБЭ. Тогда входное сопротивление транзистора равно

h11 = ∆UБЭ/∆IБ = 0,1 В/ 0,3 mА = 333 Ом.

Затем при постоянном токе базы IБ = 0,48 mА задаем приращение напряжения коллектора ∆UКЭ = 5 В и определяем получающееся при этом приращение напряжения базы ∆UБЭ= 0,25 В. Тогда коэффициент обратной связи по напряжению равен

h12 = ∆UБЭ/∆UКЭ= 0,25 /5 = 0,05.

Параметры h21 и h22 определяют по выходным характеристикам транзистора, рис.6.17. В районе рабочей точки А (IБ = 0,48 mА, UКЭ = — 5 В) при постоянном токе базы IБ = 5 mА задаем приращение коллекторного напряжения ∆UКЭ = 5 В и находим при этом приращение тока коллектора ∆IК2 = 5 mА. Тогда выходная проводимость транзистора равна

h22 = ∆IК2/∆UКЭ = 5 mА /5 В = 1,0 мСм.

Далее при постоянном напряжении коллектора UКЭ= 5 В задаем приращение тока базы ∆IБ = 0,2 mА и определяем получающееся при этом приращение тока коллектора ∆IК1 = 20 mА. Тогда коэффициент передачи по току равен

h21 = ∆IК1/∆IБ = 20 mА / 0,2 mА = 100.

Входное сопротивление усилительного каскада равно:

Выходное сопротивление усилительного каскада равно:

Коэффициент усиления по напряжению

Величина выходного напряжения усилительного каскада

UВЫХ = КUUВХ = 27,3·0,1 = 2,73 В.

Контрольные вопросы к зачету (экзамену) по разделу » Основы электроники».

1. Зонная структура собственного полупроводника. Что такое валентная зона? Что такое зона проводимости? Что такое запрещенная зона? Проводимость собственного полупроводника.

2. Зонная структура и проводимость акцепторного полупроводника..

3. Зонная структура и проводимость донорного полупроводника Что такое основные носители? Что такое не основные носители? Механизм генерации неосновных носителей заряда.

4. Технология изготовления p-n — перехода. Образование p-n — перехода. Основные параметры p-n — перехода.

5. P-n- переход в равновесном состоянии. Потенциальный барьер?

Токи через п-р переход?

6. P-n переход смещенный в прямом направлении? Потенциальный барьер? Токи через p-n — переход.

7. . P-n — переход смещенный в обратном направлении? Потенциальный барьер? Токи через п-р переход?

8. Идеальная характеристика p-n — перехода .

9. Диод. Типы диода. Условные обозначения. Рабочая схема диода. Вольт – амперная характеристика диода. Ее отличия от идеальной вольт – амперной характеристики.

10. Лавинный пробой. Механизм развития. Тепловой пробой. Емкости п-р – перехода.

11. Параметры и маркировка диода.

12. Биполярный транзистор .Типы транзистора. Схемы включения .

13. Принцип действия, токи транзистора.

14. Входные характеристики транзистора в схеме с ОЭ.

15. Выходные характеристики транзистора в схеме с ОЭ.

16. Предельно-допустимые параметры транзисторов. Маркировка.

17. Полевые транзисторы. Типы транзисторов . Устройство принцип действия. Назначение. Вольтамперная характеристика. Параметры. Маркировка

18. Тиристоры. Типы тиристоров . Устройство принцип действия. Назначение. Вольтамперная характеристика. Параметры. Маркировка.

19. Оптоэлектронные приборы. Фотоприемники.

20. Оптоэлектронные приборы. Светоизлучающие приборы

19. Микросхемы. Классификация , маркировка назначение.

20. Вторичные источники тока. Блок-схема, назначение.

21. Полупроводниковые выпрямители. Электрические схемы и принцип работы выпрямителя. Электрические фильтры.

22. Стабилизаторы напряжения и тока.

23. Тиристорные преобразователи.

24. Классификация и принцип действия усилителей переменного тока.

25. Анализ работы однокаскадного усилителя.

26. Обратные связи. Их влияние на параметры усиления.

27. Многокаскадные усилители.

28. Усилители постоянного тока . Операционный усилитель.

29. Автогенераторы , LC — типа и генераторы RC- типа.

30. Транзисторный ключ.

31. Логические операции и способы их аппаратной реализации.

32. Логические схемы.

33. Микропроцессор.

34. Электрические измерения.

35. Электрические приборы.

89

1.2.4. Расчет параметров выпрямителя

Если нагрузка выпрямителя носит индуктивный характер (например, Г-образный фильтр с индуктивностью), то вначале вычисляется значение напряжения холостого хода Ud х.х. Омические сопротивления дросселя rдр и трансформатора Rт находятся из зависимостей, представленных на рис. 13.

В маломощных выпрямителях можно пренебречь сопротивлением индуктивности рассеивания xs, а в выпрямителях большой и средней мощности – активным сопротивлением Rт обмотки трансформатора. После определения напряжения Ud находятся прочие параметры выпрямителя.

а

б

Рис. 13. Аппроксимированные графики зависимостей сопротивлений rдр и Rт

1.3. Пример расчета

Рассчитать выпрямитель по следующим исходным данным: номинальное выпрямленное напряжение Uн = 1000 В, номинальный выпрямленный ток Iн = 10 А, коэффициент пульсаций на выходе kп вых = 0,03, напряжение сети Uс= 220 В с частотой fс = 50 Гц.

1.3.1. Выбор схемы выпрямителя

Определим сопротивление нагрузки: Rн = Uн / Iн; Rн = 1000 / 10 = 100 Ом.

Выпрямленная мощность Pd = Uн ·Iн; Pd = 1000 · 10 = 10 000 Вт.

При мощностях, превышающих 1 кВт, рекомендуется применять выпрямители трехфазного тока. Для уменьшения размеров трансформатора и фильтра выбираем схему Ларионова, имеющую высокие технико-экономические показатели.

1.3.2. Выбор вентилей

Для выбранной схемы определим средний ток через диод:

Ориентировочное значение обратного напряжения на вентиле Uобр m > 1,045 Uн. Принимаем Uобр m = 1,1·1,045Uн; Uобр m = 1,1·1,045·1000 = = 1150 В.

По справочным данным выбираем тип вентиля из таблицы прил. 2. В данном случае подходит диод типа Д234Б (12 вентилей, по два последовательно соединенных вентиля в каждом плече моста), который имеет следующие параметры: номинальный прямой ток Iа н = 5 А; прямое падение напряжения Uа = 1,5 В; допустимое обратное напряжение Uобр доп = 600 В; среднее значение обратного тока Iобр = 3 мА.

Рассчитаем значение выравнивающих сопротивлений Rш = (0,1,…,0,2) Rобр, где Ом = 200 кОм. ВыбираемRш=0,15Rобр; Rш = 0,15 · 200 = 30 кОм.

1.3.3. Выбор и расчет схемы фильтра

В трехфазных схемах выпрямления средней и большой мощности наиболее целесообразно использовать сглаживающий фильтр с индуктивной реакцией, т. е. начинающийся с дросселя. Необходимый коэффициент сглаживания фильтра с учетом явления коммутации

где k п вх – коэффициент пульсаций на выходе вентильной группы.

Для трехфазной мостовой схемы выпрямления Ларионова kп = 0,057. Тогда коэффициент сглаживания S = (1,5,…,2,0) = 4.

Поскольку значение коэффициента сглаживания несущественно, выбираем простейший однозвенный L-фильтр.

Для схемы Ларионова fо.г = 300 Гц. Тогда индуктивность дросселя

1.3.4. Расчет параметров выпрямителя

Прямое сопротивление вентиля Ом.

Коэффициенты для значений сопротивлений дросселя и трансформатора определяются по графикам рис.13 в зависимости от мощности выпрямителя:

Rт = 0,037Rн, Rт = 0,037·100 = 3,7 Ом;

rдр = 0,034Rн, rдр = 0,034·100 = 3,4 Ом.

Индуктивное сопротивление рассеивания обмотки трансформатора

Напряжение холостого хода для схемы Ларионова Ud х.х = 1000 + 10(2 · 2  0,3 + 3,7 + 3,4 + ) = 1095 В.

Параметры трансформатора (с учетом выбранной схемы Ларионова):

– напряжение на вторичной обмотке

U2 = 0,43Ud х.х; U2 = 0,43 · 1095 = 471 В;

– коэффициент трансформации

– ток вторичной обмотки I2 = 0,82 Idн; I2 = 0,82·10 = 8,2 А;

– ток первичной обмотки A;

– типовая (габаритная) мощность трансформатора

Sтр= 1,045 Uн· Iн; Sтр= 1,045·1000 ·10 = 10 450 Вт.

Проверим нагрузочную способность выбранных вентилей, определив максимальное значение обратного напряжения:

Uобр m= 1,045 Ud х.х ; Uобр m= 1,045·1095 = 1144 В.

В данном примере для двух последовательно включенных диодов Д234Б

Uобр m < 2Uобр доп ; 2Uобр доп = 2·600 = 1200 В.

Следовательно, тип вентилей и схема их включения выбраны правильно.

Внешнюю характеристику выпрямителя (рис. 14) Ud = f (Id), которая представляет собой прямую линию, строим по двум точкам: точке холостого хода (Ud = Ud х.х, Id = 0) и точке номинальной нагрузки (Ud = Uн, Id = Iн).

Рис. 14. Внешняя характеристика выпрямителя

Расчет параметров основных элементов силовых схем выпрямителей трехфазного питания

1.3. Расчет параметров основных элементов силовых схем выпрямителей 

       трехфазного питания

Наибольшее распространение получили следующие схемы ВП трехфазного питания: однотактная однополупериодная (трехфазная нулевая), однотактная двухполупериодная (шестифазная нулевая), и двухтактная двухполупериодная (трехфазная мостовая).

На рис. 1.9 приведены диаграмм токов и напряжений на элементах трехфазной нулевой схемы ВП (см. рис. 1.3) при мгновенной коммутации вентилей. На основании данной диаграммы основные параметры трехфазное нулевой схемы определяются следующим образом.

Рис. 1.9. Диаграмм токов и напряжений на элементах трехфазной нулевой схемы

Выпрямленная ЭДС  или постоянная составляющая мгновенной выпрямленной ЭДС  на нагрузке

.               (1.19)

Рассматриваемые далее параметры трехфазной нулевой схемы не зависят от угла отпирания .

На основании диаграммы (см. рис. 1.9) среднее значение тока через вентиль определяется из выражения:

.                                    (1.20)

Действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора, равное действующему значению тока вентиля, рассчитывается по формуле:

.                         (1.21)

Действующее значение тока первичной обмотки трансформатора определяется из выражения

.                                                 (1.22)

Полная мощность трехфазной первичной обмотки трансформатора с учетом соотношений (1.22) и (1.19) равна

.                 (1.23)

Полная мощность трехфазной вторичной обмотки трансформатора с учетом (1.21) и (1.19) равна

.                        (1.24)

Типовая мощность силового трансформатора с учетом (1.23) и (1.24) равна

.                             (1.25)

Максимальное напряжение на вентилях трехфазной нулевой схемы равно амплитуде линейного напряжения вторичной обмотки силового трансформатора.

.                                  (1.26)

Угол проводимости вентилей трехфазной нулевой схемы равен 120 электрическим градусам.

На рис. 1.11 приведены диаграммы мгновенных значений токов и напряжений на элементах шестифазной нулевой схемы (рис. 1.10). Диаграмма приведена для случая мгновенной коммутации и идеально сглаженного выпрямленного тока.

На основании диаграммы (см. рис. 1.11) основные параметры шестифазной нулевой схемы определяются следующим образом.

Среднее значение выпрямленной ЭДС  на нагрузке определяется путем усреднения мгновенной выпрямленной ЭДС  на периоде ее повторяемости, равном . Полагая, что при интегрировании ось ординат совмещена с амплитудным значением кривой синусоиды фазной ЭДС вторичной об мотки трансформатора, получим

.                (1.27)

Рис.1.11. Диаграммы токов и напряжений на элементах шестифазной нулевой схемы

Рассматриваемые далее параметры шестифазной нулевой схемы не зависят от угла отпирания .

Среднее значение тока через вентиль равно

.                               (1.28)

Действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора, равное действующему значению тока вентиля, рассчитывается по формуле:

.                         (1.29)

Действующее значение фазного тока первичной обмотки трансформатора, соединенной в треугольник, равно

.                                         (1.30)

Полная мощность шестифазной вторичной обмотки трансформатора с учетом соотношений (1.29) и (1.27) равна

.                        (1.31)

Полная мощность трехфазной первичной обмотки трансформатора с учетом выражений (1.30) и (1.27) равна

.          (1.32)

Типовая мощность силового трансформатора равна

.                             (1.33)

Максимальное напряжение на вентилях шестифазной нулевой схемы равно амплитуде линейной ЭДС вторичной обмотки трансформатора и определяется по формуле:

.                                          (1.34)

Угол проводимости вентилей шестифазной нулевой схемы равен 60 электрическим градусам.

Соединение, первичной обмотки трансформатора в звезду в шестифазных нулевых схемах не используется, так как при таком соединении в сердечнике трансформатора возникают нескомпенсированные потоки вынужденного намагничивания, искажающие первичный ток, вторичные напряжения и снижающие выпрямленное напряжение.

На рис. 1.12 приведены диаграммы мгновенных значений токов и напряжений на элементах трехфазной мостовой схемы выпрямления (см. рис. 1.1). Диаграмма соответствует мгновенной коммутации вентилей и идеально сглаженному току нагрузки. На основании этой диаграммы рассчитываются основные параметры трехфазной мостовой схемы.

Выпрямленная ЭДС на выходе трехфазной мостовой схемы равна

.                       (1.35)

где — амплитуда линейной ЭДС вторичной обмотки трансформатора.

Рассматриваемые далее параметры трехфазной мостовой схемы не зависят от угла отпирания .

Среднее значение тока через вентиль схемы определяется из выражения:

.                              (1.36)

Действующее значение тока вторичной обмотки равно

.                (1.37)

Рис. 1.12. Диаграммы токов и напряжений на элементах мостовой схемы

Действующее значение тока первичной обмотки равно

.                                                 (1.38)

Полная мощность трехфазной вторичной обмотки с учетом соотношений (1.35) и (1.37) равна

.           (1.39)

Полная мощность трехфазной первичной обмотки с учетом (1.38) и (1.35) равна

.                                         (1.40)

Типовая мощность трансформатора трехфазной мостовой схемы рассчитывается по формуле:

.                       (1.41)

Максимальное напряжение на вентилях трехфазной мостовой схемы равно амплитуде линейной ЭДС вторичной обмотки силового трансформатора

.                                      (1.42)

Угол проводимости  вентилей мостовой трехфазной схемы равен 120 электрическим градусам.

Применение полученных выше формул для расчета выпрямителей трехфазного питания можно рассмотреть на следующих примерах.

5.2. Трехфазные выпрямители

В трехфазном однотактном выпрямителе с активной на­грузкой вентили работают поочередно по 2π/3 периода каждый, если не учитывать влияния на процесс коммутации вентилей индуктивных сопротивлений рассеяния обмоток трансформатора. В каждый заданный момент време­ни работает вентиль фазы, напряжение которой является наи­большим, так как катоды всех трех вентилей имеют одинако­вый потенциал, практически равный потенциалу анода откры­того вентиля (падением напряжения на вентиле пренебрегаем), по отношению к которому потенциалы анодов двух других вен­тилей отрицательны (рис. 5.2, а).

Точки а, b, с (см. рис. 5.2, б) называют точками естественной коммутации, в них происходит смена проводящих ток венти­лей.

В промежутке времени от а до б работает вентиль V1 фа­зы а, так как напряжение фазы Uа при этом наиболее положительно; в промежутке bс работает вентиль V2 фазы b, так как напряжение Uв становится наиболее положительным, и т. д.

Таким образом, каждый вентиль в условиях естественной коммутации работает в течение 2π/3, или в течение одной трети каждого периода выпрямленного тока.

Среднее значение выпрямленного напряжения:

. (5.1)

Коэффициент пульсации:

g= 2/ (km)2 -1 =0,25. (5.2)

Однотактные трехфазные выпрямители применяют в вы­прямителях средней мощности. Двухтактный трехфазный выпрямитель, в отличие от однотактного трехфазного выпрямителя, у которого вторичные об­мотки трансформатора можно соединять только в звезду, поз­воляет соединять обмотки трансформатора как в звезду, так и в треугольник.

Рис. 5.2. Принципиальная схема (а) и временные диаграммы (б) трехфазно­го однотактного выпрямителя при работе на активную нагрузку

Это значит, что с помощью одного силового трансформатора, переключая вторичные обмотки со звезды на треугольник, можно получить два выпрямленных напряжения, отличающихся в 1,7 раз (рис. 5.3, а, б). Каждый вентиль работает в течение одной трети каждого периода, но, поскольку четные и нечетные вентили переключаются со сдвигом по фазе, то смена пар вентилей происходит каждую шестую долю периода.

Рис. 5.3. Принципиальная схема (а), временные диаграммы (б) двухтактного трехфазно­го выпрямителя по мостовой схеме Ларионова и принципиальная схема (в), временные диаграммы выпрямителя с уравнительным реактором

При работе выпрямителя на активную нагрузку выпрямлен­ное напряжение

, (5.3)

где U — линейное напряжение вторичной обмотки трансформатора; U— фазное напряжение вторичной обмотки.

Число фаз выпрямления т = 6, поэтому коэффициент пуль­сации 

= 2 (σ2 — 1) =0,057.

Обратное напряжение Uобр = 1,045 U0.

Среднее значение тока через вентиль Iср=I0/3.

Полная мощность трансформатора Pтр=1,05Р0.

По всем показателям схема Ларионова превосходит рас­смотренные ранее схемы выпрямления, поэтому она является одной из основных схем для выпрямителей большой мощности.

Для мощных выпрямителей необходимо учитывать индук­тивное сопротивление рассеяния ХL, которое вызывает уменьше­ние выпрямленного напряжения за счет длительности коммута­ции у, что следует учитывать при проекти­ровании выпрямителей по схеме Ларионова и выбирать для нее силовой трансформатор с возможно меньшим индуктивным сопротивлением рассеяния XL.

Рассмотрим схему с уравнительным реактором. В ней число фаз выпрямления, так же, как и в схеме Ларионова, m = 6. Схема выпрямителя приведена на рис. 5.3, в. Она представ­ляет собой два трехфазных выпрямителя со средней точкой, работающих параллельно через уравнительный реактор УР на общую нагрузку. Питание схемы осуществляется через трех обмоточный транс­форматор, на каждом стержне которого расположено по две одинаковые вторичные обмотки. При этом в выпрямителе 1 вторичные обмотки подключены к анодам вентилей началами, а в выпрямителе 2 обмотки подключены к анодам вентилей концами. В результате соответствующие фазные напряжения двух вторичных обмоток трансформатора смещены относитель­но друг друга на 180°.

Уравнительный реактор представляет собой катушку с замк­нутым магнитопроводом, имеющую две обмотки (рис. 5.3, в).

Схема с уравнительным реактором имеет ряд достоинств по сравнению с мостовой схемой:

— вдвое меньше среднее значение тока вентилей и меньше его действующее значение;

— более высокий КПД при малых значениях выходных на­пряжений, так как ток протекает последовательно только че­рез один вентиль;

— удобное охлаждение вентилей, которые могут быть установ­лены на один общий охладитель.

Из временной диаграммы видно, что напряжение на нагрузке пульсирует с шестикратной частотой по отношению к частоте сете­вого напряжения.

Среднее значение выходного напряжения

. (5.4)

В результате получаем такое же соотношение, как и для трехфаз­ной схемы с нулевым выводом.

Среднее значение тока нагрузки является суммой средних значе­ний токов каждой составляющей схемы: Id = Id1 + Id2, но каждый вентиль трехфазной схемы проводит ток в течение третьей части периода.

Временные диаграммы тока нагрузки id, выходных токов каждого из выпрямителей id и ia, а также ток одного из вентилей ia показа­ны на рис. 5.4, в, г. Изменение напряжения на уравнительном реакторе иу и пере­менная составляющая тока (уравнительного тока Iур) показаны на рис. 5.4, б.

Рис. 5.4. Временные диаграммы токов нагрузки

Как отмечалось выше, напряжение на UУР является разностью мгновенных значений фазных напряжений (заштрихованные участки на рис. 5.4, а).

Это напряжение изменяется по синусоидальному закону с трехкратной частотой по отношению к питающему напря­жению. Из временных диаграмм следует:

UУРmax. (5.5)

Под действием этого напряжения протекает уравнительный ток, значение которого ограничено индуктивным сопротивлением реак­тора (на схеме контур этого тока показан стрелками). В контур этого тока не входит нагрузка. Уравнительный ток отстает от напряжения на реакторе на угол π/2 и его амплитуда:

IУРmax =, (5.6)

где fc — частота питающего (сетевого) напряжения; Хр— индук­тивное сопротивление УР; Lyp — индуктивность реактора.

Этот ток накладывается на ток вентиля, значение которого опре­деляется током нагрузки, он будет пульсировать на интервале прово­димости вентиля даже при идеальном сглаживании тока нагрузки (рис. 5.4, г).

В первичную обмотку трансформатора трансформируется ток, протекающий через вторичные обмотки, находящиеся на одном и том же стержне магнитопровода. В результате ток вторичной обмотки трансформатора повторяет форму тока вентиля (рис. 5.4, г), тогда как импульс первичного тока состоит из двуполярных импульсов с длительностью каждого из них, равной 2π/3 (рис. 5.4, д).

Расчеты показывают, что типовая мощность УР Рур = 0,071 Pd..

Уравнительный реактор обычно располагается в одном кожухе с сете­вым трансформатором, поэтому типовая мощность сетевого транс­форматора Рт совместно с типовой мощностью УР

PT = (l,26 + 0,071) Pd..

Сравнивая рассматриваемую схему с трехфазной схемой с нуле­вым выводом, можно отметить следующие особенности:

• выходное напряжение имеет шестикратные пульсации, тогда как каждая из составляющих схем работает в трехфазном режиме с дли­тельностью проводящего состояния вентилей X = 120°;

• хорошо используются вентили, так как они проводят ток в тече­ние 1/3 периода;

• хорошо используется трансформатор, так как его типовая мощ­ность близка к единице;

• в трансформаторе отсутствует поток вынужденного намагничи­вания при любом способе соединения первичных обмоток, так как всегда одновременно токи проводят два вентиля, принадлежащие разным фазам, а токи вторичных обмоток, находящихся на одном стержне магнитопровода трансформатора, обтекаются токами в раз­ные стороны, создавая знакопеременный поток, что исключает наличие постоянной составляющей магнитного потока в магнитопроводе трансформатора;

Схема с уравнительным реактором используется в преобра­зователях с большой величиной выходных токов (1000 А и выше).

5. Методика расчета однофазных выпрямителей переменного тока

Выпрямители являются вторичными источниками питания радиоэлектронной аппаратуры, для которых первичным источником электропитания является сеть переменного тока или выходная обмотка трансформатора. Выпрямители используются для преобразования переменного напряжения в постоянное. Выпрямители располагаются между трансформатором переменного напряжения и сглаживающим фильтром или стабилизатором напряжения и в основном работают на емкостную нагрузку.

Для выпрямления в настоящее время используются в основном полупроводниковые вентили (диоды). Существует три основных схемы однофазных выпрямителей: однополупериодная, двухполупериодная и мостовая (рис.6). Однополупериодную схему выпрямления применяют в основном при небольших мощностях нагрузки, когда не требуется малая амплитуда пульсаций выходного напряжения. Частота пульсаций выходного напряжения для этой схемы равна частоте питающей сети переменного тока. Двухполупериодную схему используют при выходных мощностях до 100 Вт и напряжениях до 500 В. Частота пульсаций выходного напряжения для этой схемы в два раза выше частоты питающей сети переменного тока. Недостатком такой схемы является необходимость иметь две одинаковые обмотки трансформатора, а достоинством – наличие только двух выпрямляющих вентилей. Мостовая схема выпрямления характеризуется хорошим использованием энергии трансформатора и используется при выпрямлении больших мощностей (до 1000 Вт). Обратное напряжение на выпрямляющих вентилях в этой схеме в 2 раза ниже, чем в предыдущих схемах выпрямления. Кроме того, для такой схемы необходима только одна обмотка трансформатор Частота пульсаций выходного напряжения для этой схемы в два раза выше частоты питающей сети переменного тока.

Входными данными для расчета выпрямителя на полупроводниковых вентилях, работающего на емкостную нагрузку являются:

  • напряжение на выходе выпрямителя ;

  • ток на выходе выпрямителя ;

  • напряжение пульсаций на выходе выпрямителя .

Эти данные были получены при расчете сглаживающего фильтра или стабилизатора напряжения.

После расчета элементов выпрямителя получим данные для расчета трансформатора:

  • напряжение на входе выпрямителя (напряжение вторичной обмотки трансформатора) ;

  • ток на входе выпрямителя (ток вторичной обмотки трансформатора) .

Методика расчета однофазного выпрямителя, работающего на емкостную нагрузку следующая.

  1. Находим приблизительные значения обратного напряжения на вентиле , среднего тока, протекающего через вентильи амплитудного значения тока, протекающего через вентиль, из приблизительных соотношений, которые зависят от заданной схемы выпрямления:

— для однополупериодной или двухполупериодной схемы,

— для мостовой схемы выпрямления. (5.1)

— для однополупериодной,

— для двухполупериодной или мостовой схем выпрямления. (5.2)

— для однополупериодной,

— для двухполупериодной или мостовой схем выпрямления. (5.3)

По рассчитанным значениям ,ис помощью приложения 6 выбирают выпрямительные диоды, так чтобы максимально допустимые значения обратного напряжения, среднего и амплитудного тока выпрямительного диода превышали рассчитанные значения.

  1. Находим сопротивление нагрузки выпрямителя :

. (5.4)

  1. Находим сопротивление обмотки трансформатора

. (5.5)

При этом большие значения относятся к менее мощным выпрямителям.

  1. Находим приблизительное значение прямого сопротивления выпрямительного диода :

, (5.6)

где — постоянное прямое падение напряжения на диоде, которое выбирается из приложения 6.

  1. Определяем активное сопротивление фазы выпрямителя в зависимости от заданной схемы выпрямления из соответствующих выражений:

— для мостовой схемы выпрямления,

— для одно- и двухполупериодной схем выпрямления. (5.7)

  1. Определяем значение вспомогательного коэффициента в зависимости от заданной схемы выпрямления:

— для однополупериодной схемы выпрямления,

— для двухполупериодной или мостовой схемы выпрямления. (5.8)

  1. По графику рис.7а находим значения коэффициентов .

  2. Находим значение напряжения на входе выпрямителя(напряжение вторичной обмотки трансформатора) и ток вторичной обмотки трансформаторав зависимости от заданной схемы выпрямления:

,— для однополупериодной схемы выпрямления,

,— для двухполупериодной схемы выпрямления,

, — для мостовой схемы выпрямления. (5.9)

  1. Уточняем значение обратного напряжения и амплитудного значения тока вентильного диода в зависимости от заданной схемы выпрямления:

, — для однополупериодной схемы выпрямления,

, — для двухполупериодной схемы выпрямления,

, — для мостовой схемы выпрямления. (5.10)

Полученные значения обратного напряжения и амплитудного значения тока через выпрямительный диод не должны превышать соответствующих табличных параметров для выбранного диода, т.е.

и , (5.11)

иначе необходимо выбрать более мощные диоды и провести расчет сначала.

  1. Находим требуемый коэффициент пульсаций на выходе выпрямителя:

. (5.12)

Полученное значение коэффициента пульсаций не должно превышать (0.1…0.15), в противном случае его принимают равным 0.15.

  1. По графику рис.7б находим вспомогательный коэффициент.

  2. Определяем необходимое значение емкости конденсатора выпрямителя в мкФ:

, (5.13)

и согласно приложению 2 выбираем номинальное значение емкости конденсатора фильтра.

  1. Находим рабочее напряжение конденсатора фильтра :

, (5.14)

и выбираем требуемый тип конденсатора фильтра.

  1. Для последующего расчета трансформатора используют следующие рассчитанные данные:

  1. Далее переходят к расчету трансформатора согласно методике раздела 6.

Расчет выпрямителя


Расчет выпрямителя


  Поскольку в преобладающем большинстве конструкций блоков питания используется двухполупериодный выпрямитель, диоды которого включены по мостовой схеме (рис. 1), о выборе его элементов здесь и пойдет разговор. Рассчитать выпрямитель — значит правильно выбрать выпрямительные диоды и конденсатор фильтра, а также определить необходимое переменное напряжение, снимаемое для выпрямления с вторичной обмотки сетевого трансформатора. Исходными данными для расчета выпрямителя служат: требуемое напряжение на нагрузке (Uн) и потребляемый ею максимальный ток (Iн).

Расчет ведут в таком порядке:

1. Определяют переменное напряжение, которое должно быть на вторичной обмотке сетевого трансформатора:

U2 = B Uн,

где: Uн — постоянное напряжение на нагрузке, В;
В — коэффициент, зависящий от тока нагрузки, который определяют по табл. 1.

Коэффициент Ток нагрузки,А
0,1 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0
В 0,8 1,0 1,9 1,4 1,5 1,7
С 2,4 2,2 2,0 1,9 1,8 1,8

2. По току нагрузки определяют максимальный ток, текущий через каждый диод выпрямительного моста:

Iд = 0,5 С Iн,

где: Iд — ток через диод, А;
Iн — максимальный ток нагрузки, А;
С — коэффициент, зависящий от тока нагрузки (определяют по табл. 1).

3. Подсчитывают обратное напряжение, которое будет приложено к каждому диоду выпрямителя:

Uобр = 1,5 Uн,

где: Uобр — обратное напряжение, В;
Uн — напряжение на нагрузке, В.

4. Выбирают диоды, у которых значения выпрямленного тока и допустимого обратного напряжения равны или превышают расчетные.

5. Определяют емкость конденсатора фильтра:

Сф = 3200 Iн / Uн Kп,

где: Сф — емкость конденсатора фильтра, мкФ;
Iн — максимальный ток нагрузки. A;
Uн — напряжение на нагрузке, В;
Kп — коэффициент пульсации выпрямленного напряжения (отношение амплитудного значения переменной составляющей частотой 100 Гц на выходе выпрямителя к среднему значению выпрямленного напряжения).

  Для различных нагрузок коэффициент пульсаций не должен превышать определенного значения, иначе в динамической головке или громкоговорителе будет прослушиваться фон переменного тока. Для питания портативных приемников и магнитофонов, например, допустим коэффициент пульсации выпрямленного напряжения в пределах 10-3…10-2, усилителей ВЧ и ПЧ — 10-4…10-3, предварительных каскадов усилителей НЧ и микрофонных усилителей — 10-5…10-4. Если выходное напряжение выпрямителя будет дополнительно стабилизироваться транзисторным стабилизатором напряжения, то расчетная емкость конденсатора фильтра может быть уменьшена в 5…10 раз.
Источник: shems.h2.ru

мир электроники — Расчет выпрямителей напряжения

Основы электротехники

 материалы в категории

Выпрямители относятся ко вторичным источникам электропитания, для которых первичным источником являются сети переменного тока.
Выпрямитель — это устройство, которое преобразует переменное напряжение питающей сети в однонаправленное пульсирующее. Именно однонаправленное пульсирующее так как назвать его постоянным немного некорректно. Существует и несколько иное определение: выпрямитель предназначен для преобразования переменного напряжения в импульсное напряжение одной полярности.

Выпрямители могут быть однополупериодные и двуполупериодные. К тому же они разделяются на однофазные и многофазные.

Итак, начнем с однофазного однополупериодного выпрямителя на полупроводниковом диоде.

Однополупериодный выпрямитель

Схема однополупериодного выпрямителя до боли проста и объяснять тут нечего. Для наглядности положительные и отрицательные полуволны показаны разными цветами. Поскольку диод обладает свойствами односторонней проводимости, на выходе получается пульсирующее напряжение одной полярности. Для схемы характерны следующие параметры:

Среднее значение выпрямленного напряжения

 

Действующее значение входного напряжения

Среднее значение выпрямленного тока

Действующее значение тока во вторичной обмотке трансформатора

Коэффициент пульсаций

К достоинствам схемы можно отнести простоту конструкции. Недостатки — большие пульсации, малые значения выпрямленного тока и напряжения, низкий КПД. Применяется такая схема для питания низкоомных нагрузок, некритичных к высоким пульсациям.


В бытовой технике однолупериодные выпрямители применяются в основном в импульсных источниках питания: из-за большой рабочей частоты (около 15 кГц а иногда и выше) пульсации не столь чувствительны и их легче сгладить.

Двухполупериодный выпрямитель

Схема выпрямления с выводом от средней точки трансформатора

 


Пунктиром показано напряжение на входе второго диода. Как видно из графиков, во время первого полупериода первый диод открыт и на нагрузке создается падение напряжения. Во время второго полупериода первый диод закрывается, поскольку оказывается включенным в обратном направлении, а второй, наоборот, открывается и на нагрузке снова выделяется положительная полуволна. На схеме плюсиками и минусами обозначено действие полуволн переменного тока. Частота пульсаций двуполупериодного выпрямителя вдвое больше, что является его достоинством. Для такой схемы характерны следующие параметры:

Uср = 0.9Uвх
Uвх = 1.11Uср
Iср = 0.9Uвх/Rн
I2 = 0.78Iср
p = 0.67

Достоинства: удвоенные значения Uср и Iср, вдвое меньший коэффициент пульсаций по сравнению с однополупериодной схемой. Недостатки: наличие трансформатора с двумя симметричными обмотками (что увеличивает его массогабаритные показатели). К тому же на диодах удвоенное обратное напряжение.

Мостовая схема выпрямителя


Параметры такие же, как и двухполупериодной схемы со средним выводом, кроме обратного напряжения (оно в два раза меньше). Положительная полуволна (с верхнего по схеме вывода трансформатора) проходит через диод VD2, затем через нагрузку, затем через VD3 ко второму выводу трансформатора. При смене направления тока работают диоды VD4, VD1. Недостатком схемы считается удвоенное число диодов.
Положительный момент в схеме- не нужен трансформатор со средней точкой.

Трехфазный выпрямитель

Трехфазные выпрямители так-же делятся на однополупериодные и двухполупериодные: вот схемы:

Однополупериодный трехфазный выпрямитель


ниже показаны диаграммы трехфазного однополупериодного выпрямителя


Каждая фаза смещена относительно другой на угол 120°. На нагрузке работает та фаза, у которой больше значение положительной полуволны в данный момент времени. В схеме диоды используются в течении 1/3 периода. При этом необходимо наличие средней точки. Среднее значение выпрямленного напряжения Uср = 1.17Uвх, обратное напряжениеUобр.max = 2.1Uср, коэффициент пульсаций 0.25.

Двухполупериодный трехфазный выпрямитель



По принципу действия такая схема аналогична однофазной двухполупериодной (мостовой). Для нее характерно: Uср = 2.34Uвх, Uобр.max = 1.05Uср, p = 0.057. Находит применение при различных величинах входного напряжения и токах нагрузки в сотни Ампер. Схема экономична, имеет низкие пульсации. Однако в реальных схемах коэффициент пульсаций составляет 8-10% из-за несимметричности фазных питающих напряжений.

Примечание: сайт-источник naf-st.ru

НАШ ФОРУМ

 

 

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о