Билет 7

Для визуального наблюдения синусоидальной формы переменного тока обычно используют осциллограф. Для исключения поражения электрическим током и защиты осциллографа от сетевого напряжения по входу, используют разделительные трансформаторы. Для измерения периода нет разницы, по каким равнозначным (равноамплитудным) точкам его измерять. Можно по максимальным положительным, или отрицательным вершинам, а можно и по нулевому значению. Это поясняется на рисунке.

Из учебника физики мы знаем, что переменный электрический ток вырабатывается с помощью электрической машины – генератора. Простейшая модель генератора это магнитная рамка, вращающаяся в магнитном поле постоянного магнита.
Представим себе прямоугольную проволочную рамку с несколькими витками, равномерно вращающуюся в однородном магнитном поле. Возникающая в этой рамке э.д.с. индукции меняется по синусоидальному закону. Период колебания Т переменного электрического тока – это один полный оборот магнитной рамки вокруг своей оси.

Одними из важных характеристик электрического тока являются две величины переменного электрического тока – максимальное значение и среднее значение.
Максимальное значение напряжения электрического тока Umax - это величина напряжения, соответствующая максимальному значению синусоиды. Среднее значение напряжения электрического тока Uср - это величина напряжения, равная значению 0,636 от максимального. Математически это выглядит так:

U_ср = 2 * U_max / π = 0,636 U_max

Синусоиду максимального напряжения можно проконтролировать на экране осциллографа. Понять, что такое среднее значение переменного электрического напряжения можно проведя эксперимент по рисунку и описанию ниже.

Используя осциллограф, подключите к его входу синусоидальное напряжение. Ручкой вертикального смещения развёртки переместите "ноль" развёртки на самую нижнюю линию шкалы экрана осциллографа. Растяните и сместите горизонтальную развёртку так, чтобы одна полуволна синусоидального напряжения поместилась в десять (пять) клеток экрана осциллографа. Ручкой вертикальной развёртки (усилением) растяните развёртку так, чтобы максимальная амплитуда полуволны поместилась ровно в десять (пять) клеток экрана осциллографа. Определите амплитуду синусоиды на десяти участках. Суммируйте все десять значений и поделите на десять – найдите его "средний балл". В результате Вы получите значение напряжения, приблизительно равное 6,36 от его максимального значения - 10.
Измерительные приборы – вольтметры, цешки, мультиметры для измерения переменного напряжения имеют в своей схеме выпрямитель и сглаживающий конденсатор. Эта цепочка "округляет" множитель разницы максимального и измеряемого напряжения до числа 0,7. Поэтому, если Вы будете наблюдать на экране осциллографа синусоиду напряжения амплитудой 10 вольт, то вольтметр (цешка, мультиметр) покажет не 10, а около 7 вольт. Вы думаете что в Вашей домашней розетке – 220 вольт? Так и есть, но не совсем так! 220 вольт – это среднее значение напряжения бытовой розетки, усреднённое измерительным прибором - вольтметром. Максимальное же напряжение следует из формулы:

U_max = U_изм / 0,7 = 220 / 0,7 = 314,3 вольт

Именно поэтому, когда Вас "бъёт" током от электрической розетки 220 вольт, знайте, что это Ваша иллюзия. На самом деле, Вас трясёт напряжение около 315 вольт.

Трёхфазный выпрямитель по схеме Миткевича

(3-х пульсный)

Рис.1. Трёхфазный выпрямитель по схеме Миткевича.

Рис.2. График эдс на выходе выпрямителя Миткевича (огибающая).

Выпрямитель Миткевича чувствителен к фазировке включения и первичных и вторичных обмоток трансформатора (генератора). При неправильной фазировке вторичных обмоток трансформатора (генератора) форма выпрямленного напряжения будет сильно отличаться от формы выпрямленного напряжения при правильной фазировке, выпрямитель будет иметь меньший коэффициент габаритной мощности и повышенный коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения.

При включении первичных обмоток трансформатора звездой фазные напряжения на вторичных обмотках трансформатора будут больше, чем при включении первичных обмоток трансформатора треугольником, и, следовательно, будет больше выпрямленное напряжение.

В выпрямителе Миткевича ток во вторичных обмотках течёт только в одну сторону. Однонаправленный ток создаёт однонаправленное намагничивание магнитопровода и смещение рабочей точки трансформатора на кривой намагничивания магнитопровода, что приводит к ассиметричному искажению синусоидальной формы тока при больших нагрузках, т.к. из-за смещения рабочей точки на кривой намагничивания магнитопровода одна половина синусоидальных полупериодов входит в режим насыщения магнитопровода раньше другой половины полупериодов.

В выпрямителе Миткевича выпрямляется только половина полупериодов переменного тока, но и выпрямленные полупериоды используются не полностью. Из-за этого выпрямитель по схеме Миткевича имеет малый коэффициент использования габаритной мощности трансформатора (до 40%). Коэффициент использования габаритной мощности трансформатора в выпрямителе по схеме Миткевича не является константой и зависит от величины нагрузки на выпрямитель. Эдс в ветви с наибольшей мнгновенной эдс обратносмещает (закрывает) диоды в ветвях с меньшими мнгновенными эдс, из-за чего небольшие части полупериодов не используются, что снижает и без того небольшой коэффициент использования габаритной мощности трансформатора (генератора). При увеличении нагрузки (уменьшении Rн) появляются отрезки периода на которых на нагрузку работают две ветви параллельно. При Rн=0 эти отрезки максимальны, но полезная мощность в этом случае равна 0.

Трёхфазный выпрямитель по схеме Ларионова

(6-ти пульсный)

Трёхфазный выпрямитель по схеме Ларионова, в зависимости от схемы включения вторичных обмоток - звездой или треугольником, имеет две разновидности - "треугольник-Ларионов" (рис.3) и "звезда-Ларионов" (рис.4). Как видно по графикам, выходное напряжение выпрямителя "звезда-Ларионов" больше, чем выпрямителя "треугольник-Ларионов".

Выпрямители Ларионова также, как и выпрямитель Миткевича, чувствительны к фазировке и первичных и вторичных обмоток трансформатора (генератора).

Коэффициент использования габаритной мощности трансформатора также, как и в выпрямителе Миткевича, не является постоянным (константой), зависит от нагрузки и достигает до 94%.

Рис.3. Трёхфазный выпрямитель по схеме "треугольник-Ларионов".

Рис.4. График эдс на выходе выпрямителя "треугольник-Ларионов" (огибающая кривая).

Рис.5. Трёхфазный выпрямитель по схеме "звезда-Ларионов".

Дата добавления: 2015-05-06