Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Основные параметры выпрямителей




Выпрямительные устройства

Статический преобразователь электрической энергии пере­менного тока в энергию постоянного тока является выпрями­тельным устройством. Обратное преобразование осуществляют инверторы.

Выпрямительное устройство может состоять из трех основ­ных элементов (рис. 2.1): трансформатора, комплекта вентилей и сглаживающего фильтра.

 

Рис. 2.1. Структурная схема выпрямительного устройства

Трансформатор в схеме выпрямления предназначен для по­лучения заданного напряжения на выходе выпрямителя. Кроме этого трансформатор устраняет непосредственную электриче­скую связь цепи выпрямленного тока с питающей сетью, что необходимо в случае, если один полюс нагрузки заземлен или соединен с корпусом устройства.

Комплект вентилей осуществляет процесс выпрямления. Он может состоять из одного или нескольких вентилей, соединен­ных по определенной схеме.

Сглаживающий фильтр предназначен для ослабления пуль­саций, т. е. для уменьшения переменных составляющих, содер­жащихся в кривой выпрямленного напряжения. Сглаживающий фильтр наиболее часто состоит из индуктивных и емкостных элементов, соединяемых по определенной схеме.

Помимо элементов, показанных на структурной схеме, вы­прямитель может содержать стабилизатор напряжения (или тока), который поддерживает напряжение (или ток) постоян­ным с определенной степенью точности при изменениях напряжения питающей сети и сопротивления нагрузки. Выпрямитель­ное устройство может также выполнять функции регулятора на­пряжения и содержать устройства контроля, коммутации, защи­ты и др.

Режим работы выпрямителя и соотношения между основны­ми параметрами его элементов в значительной степени зависят от характера его нагрузки. Различают следующие режимы работы выпрямителя: на активную нагрузку; активно-емкостную нагрузку; на противоЭДС; активно-индуктивную нагрузку; смешанную нагрузку.

Случай идеальной активной нагрузки выпрямителя относи­тельно редок и находит применение лишь для питания цепей, не требующих ограничения переменной составляющей выпрям­ленного напряжения.

Емкостной характер нагрузки часто встречается в выпрями­телях малой мощности. Конденсатор устанавливается на выходе выпрямителя параллельно нагрузке для уменьшения перемен­ной составляющей выпрямленного напряжения. Реакция нагруз­ки на выпрямитель будет определяться емкостью, сопротивле­ние которой для переменной составляющей много меньше со­противления нагрузки.

Режим работы выпрямителя на противоЭДС является ха­рактерным при заряде аккумуляторных батарей или при пи­тании двигателей постоянного тока.

Если фильтр выпрямителя начинается с элемента, обладаю­щего достаточно большой индуктивностью, сопротивление кото­рой для переменной составляющей тока больше сопротивления нагрузки, то реакцию на выпрямитель будет оказывать в основ­ном этот элемент и режим работы выпрямителя будет харак­теризоваться индуктивной нагрузкой.



Независимо от режима работы выпрямитель характеризует­ся: выходными параметрами; параметрами, характеризующими режим работы вентиля, и параметрами трансформатора.

К выходным параметрам выпрямителя относятся: Uo— номинальное среднее значение выпрямленного напряжения, В; Iо — номинальное среднее значение выпрямленного тока, А; fni — частота основной гармоники выпрямленного напряжения; kDK — коэффициент пульсации выпрямленного напряжения.

Коэффициентом пульсации называется отношение амплиту­ды Л-й гармоники выпрямленного напряжения Uomh к его сред­нему значению Uo- Коэффициент пульсации может измеряться в процентах по отношению к напряжению Uo- Обычно в выпря­мителях коэффициент пульсации определяется по первой гар­монике выпрямленного напряжения, так как она имеет наи­большую амплитуду и наименьшую частоту. При питании ап­паратуры связи пульсация также измеряется в псофометриче-ских и среднеквадратических величинах.

Внешняя характеристика выпрямителя — зависимость выход­ного напряжения выпрямителя Uo от тока нагрузки /о при не­изменном напряжении на входе выпрямителя. По этой харак­теристике можно определить номинальное значение выходного напряжения выпрямителя и его внутреннее сопротивление по постоянному току Ro=dU0/dIo-

Вентили в схемах выпрямления характеризуются следующи­ми параметрами: средним выпрямленным током /пр ср; дейст­вующим значением тока /пр; амплитудой тока IпРщ; амплитудой обратного напряжения Uo6p; средней мощностью Рср.

По этим параметрам в схемах выпрямления производится выбор вентилей. Значения указанных параметров не должны превышать предельно допустимых, указанных в паспортных данных для выбранных типов вентилей.

Для трансформаторов, работающих в схемах выпрямления, определяются следующие параметры: действующие значения напряжения Uu и тока /2. вторичных обмоток; действующие значения напряжения U\ (эта величина известна, так как вы­прямитель включается в определенную сеть переменного тока) и тока 1\ первичной обмотки; полная мощность вторичной об­мотки Sn\ полная мощность первичной обмотки Si) полная или габаритная мощность трансформатора STP= (2S2+S|)/2; коэф­фициент использования трансформатора /сгр=Л)/5тр, где Ро — выходная мощность выпрямителя.

Параметры вентилей и трансформатора зависят нагрев вентиля зависит от действующего значения тока, а соот­ношение между действующим и средним значениями тока зави­сит от схемы выпрямления и характера нагрузки; обратное напряжение t/0op max — наибольшее значение напря­жения, которое может быть приложено к вентилю в обратном (непроводящем) направлении и которое вентиль может выдержать, не подвергаясь опасности пробоя; прямое падение напряжения U„p max определяется по ВАХ вентиля При максимальном постоянном прямом токе Inp max и

составляет для различных типов кремниевых диодов 0,6 ... 1,2 В (для германиевых 0,3...0,5 В). Очевидно, что чем меньше UПр т3х, тем выше КПД; предельная температура перехода 7"„ max;

максимальное значение обратного тока Iобр.mах — ток через вентиль в обратном (непроводящем) направлении при прило­жении к нему обратного напряжения; импульсный прямой ток Iи max — наибольший допустимый кратковременный ток в течение определенного отрезка времени, не нарушающий нормальной работы вентиля; предельная частота пред-

В отдельных случаях приводятся допустимая мощность рас­сеяния, время восстановления запирающих свойств вентиля, тепловые сопротивления переход—корпус или переход — окру­жающая среда.

При расчете выпрямительных устройств необходимо знать дифференциальное сопротивление вентиля RдИф, которое опре­деляется по наклону прямой ветви ВАХ диода.

В настоящее время нашли широкое применение «лавинные» кремниевые вентили (типов ВКДЛ — кремниевые, диффузион­ные, лавинные и ВКДЛВ— с водяным охлаждением). Данные вентили способны выдерживать кратковременные обратные пе­ренапряжения, благодаря чему отпадает необходимость в за­щите их от пробоя. В выпрямителях находят применение так­же диодные сборки, диодные матрицы и высоковольтные стол­бы, представляющие собой наборы соединенных между собой по определенной схеме диодов.

В схемах регулируемых, выпрямителей широкое распростра­нение получили кремниевые управляемые вентили — тиристоры, выполненные на базе четырехслойной структуры р-п-р-п. Ти­ристор может находиться в двух состояниях: закрытом и откры­том. В закрытом состоянии сопротивление тиристора велико, в открытом — незначительно (десятые, сотые доли Ома).

На рис. 2.3 представлено семейство ВАХ тиристора при раз­личных значениях тока управления. Из характеристик видно, -что при увеличении тока управления уменьшается пробивное напряжение тиристора, а при достаточно большом токе управ­ления характеристика тиристора подобна характеристике неуправляемого вентиля. Участок ОА (при токе управления, рав­ном нулю) соответствует закрытому состоянию тиристора. Учас ток ВС —открытому состоянию. Переход с участка ОА на ВС и обратно происходит лавинно. В выпрямительных устройствах тиристоры работают при напряжениях в прямом направлении, меньших напряжения переключения. Тиристоры в отличие от обычных вентилей имеют ряд дополнительных параметров:

максимально допустимое постоянное напряжение в закры­том состоянии С/зс max — максимальное значение напряжения, при котором не происходит самопроизвольного включения ти­ристора;

максимально допустимая скорость нарастания напряжения в закрытом состоянии du3c/dt;

критическая скорость нарастания тока в прямом направле­нии (dinp/dt)Kp;

ток удержания /уд — минимальное значение тока, при кото­ром не происходит запирания тиристора;времена включения и выключения тиристора /Вкл, *выкЛ;ток управления /у;напряжение управления С/у;мощность управления Ру.. При больших токах нагрузки иногда приходится применять параллельное включение вентилей, так как допустимые средние значения тока вентиля оказываются недостаточными.

При параллельном включении вентилей из-за несовпадения их ВАХ токи в них распределяются неравномерно (рис. 2.4).




 


 


Рис. 2.4. ВАХ вентилей при параллельном включении

Рис. 2.5. Схема параллельного включения вентилей с токоограничивающим реактором


Для выравнивания токов при параллельном включении вен­тилей в выпрямителях применяют специальные токовыравнивающие реакторы (рис. 2.5). Они в простейшем случае имеют две обмотки. Так как в контуре вторичных обмоток циркулирует один ток, то из условия равенства МДС реакторов через вен­тили протекают одинаковые токи.

При больших обратных напряжениях, действующих в схе­мах выпрямления, применяют последовательное включение вен­тилей. Из-за несовпадения обратных ветвей ВАХ обратные на­пряжения на вентилях распределяются неравномерно.

 

Рис. 2.6. Схемы последовательного включения вентилей:

А) — с рсзистнвным делителем; б )— с RC-: в) — с ftCD-цепочкой

Для выравнивания напряжений в выпрямителях применяют: резисторные делители (рис. 2.6,а); RC- (рис. 2.6,6) и RCD-цепочки (рис. 2.6,в).

Лекция 4





Дата добавления: 2014-01-07; Просмотров: 707; Нарушение авторских прав?;


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



ПОИСК ПО САЙТУ:


Читайте также:



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2017) год. Не является автором материалов, а предоставляет студентам возможность бесплатного обучения и использования! Последнее добавление ‚аш ip: 54.161.106.81
Генерация страницы за: 0.114 сек.