Сглаживающие фильтры выпрямительных устройств

Трехфазная мостовая схема выпрямителя

Однофазная однополупериодная схема выпрямителя.

Электрическая схема усилителя с общей базой, принцип работы.

Работа и мощность электрической цепи.

Мерой количества энергии является работа.

Работа W совершаемая электрическим током за время t при известном напряжении U силе тока I, равна произведению напряжения на силу тока и на время его действия: W = UIt

Работа, совершаемая электрическим током силой 1 А при напряжении 1 В в течение 1 с, принята за единицу электрической энергии. Эта единица называется джоулем (Дж). Джоуль, который называют также ватт-секундой (Вт*с), — очень маленькая единица измерения, поэтому на практике для измерения электрической энергии приняты более крупные единицы — ватт-час (1 Вт*ч = 3600 Дж), киловатт-час (1 кВт*ч = 1000 Вт*ч = 3,6*106 Дж), мегаватт-час (1 МВт*ч=1000 кВт*ч=3,6*109 Дж).

Электрическая мощность- энергия, получаемая приемником или отдаваемая источником тока в течение 1 с. Мощность Р при неизменных значениях U и I равна произведению напряжения U на силу тока I: P = UI

При проектировании усилителей на биполярных транзисторах входной переход транзистора всегда включают в прямом направлении, а выходной в обратном. На Рис. 3.1 приведена схема усилителя на биполярном транзисторе, включенном с общей базой (ОБ).

Рис. 3.1 Схема усилителя по схеме с общей базой.

Резистор RК являться нагрузкой транзистора и определяет его усилительные свойства,. Если RК=0 то эффект усиления напряжения не происходит, т.к. UКБ=EК=const. С увеличением RК растет коэффициент усиления схемы по напряжению, однако существует ограничение на RК сверху. Для данной схемы ориентировочные значения коэффициентов усиления можно определить следующим образом:

Поскольку для ОБ IK ~ IЭ,RКБ||RКБ ~ RКБ, а RЭБ << RК (т.к. входной переход транзистора включен в проводящем направлении) то получим, KU>>1 Коэффициент усиления по току KI меньше 1.

Следовательно, схема с ОБ усиливает напряжение, мощность, но не усиливает ток.

Выпрямительные устройства предназначены для преобразования электрической энергии переменного тока в электрическую энергию постоянного тока.

Выпрямители бывают управляемые и неуправляемые. В зависимости от числа фаз источника питания существуют однофазные и трехфазные выпрямители. По способам преобразования переменного тока различают однополупериодные и двухполупериодные выпрямители.

На рис. 23 приведена электрическая схема и временные диаграммы напряжения и тока в однофазном однополупериодном выпрямителе.

Рис. 23

Вследствие односторонней проводимости диода (вентиля) ток в нагрузке проходит в один полупериод, а в другой полупериод тока в цепи нет. В положительный полупериод . В отрицательный полупериод .

Таким образом, в нагрузке имеем пульсирующий ток, который можно представить в виде суммы двух составлящих: постоянной и переменной. Постоянную составляющую тока или напряжения можно определить как среднее значение мгновенной величины за период.

Основными параметрами, характеризующими работу выпрямителя являются:

1 - средние значения тока и напряжения на нагрузке

2 - коэффициент пульсаций

,

где - амплитуда основной гармоники выпрямленного напряжения.

Для однополупериодного выпрямителя = 1,57.

Подобные выпрямители служат для питания цепей малой мощности и

высокого напряжения, например электронно-лучевых трубок.

Достоинства данной схемы:

1. Простота конструкции.

2. Малое число диодов.

Недостатки:

1. Большой коэффициент пульсаций.

2. Наличие постоянной составляющей тока в обмотке трансформатора.

Состоит из трехфазного трансформатора и шести вентилей, где VD1, VD3, VD5 имеют общие катоды и образуют катодную группу, а VD2, VD4, VD6 - анодную группу.

В какой-нибудь момент времени из катодной группы ток пропускает вентиль, к аноду которого приложено большее положительное напряжение. Так, в промежутке Θ–Θ2 из катодной группы пропускает ток вентиль VD1. Поскольку аноды вентилей анодной группы имеют одинаковый потенциал, в любой момент времени пропускает ток вентиль, к катоду которого приложено большее отрицательное напряжение. В промежутке Θ1–Θ3 из анодной группы пропускает ток VD2. В любой момент времени открыты два вентиля – один из катодной, второй из анодной группы. Длительность прохождения тока через каждый вентиль 120 электрических градусов.

Число пульсаций выпрямленного напряжения за период равно 6.

9. Схема двухполупроводникового выпрямителя с нулевым выводом.

Необходимым элементом выпрямителя является силовой трансформатор Тр с двумя вторичными обмотками n=?₁/?_2-1=?₁/?_2-2. Схема соединения обмоток такова, что одинаковые по величине напряжения на выводах вторичных обмоток относительно общей (нулевой) точки сдвинуты по фазе на 180°. Вторичные обмотки трансформатора подключены к анодам диодов Д₁, Д₂.Выходное напряжение U_d снимается между нулевой точкой трансформатора и общей точкой соединения катодов обоих диодов. Принцип действия схемы рассмотрим для случая ч и с т о активной нагрузки R_Н с использованием временных диаграмм напряжений и токов, приведенных на рис. 3.30.

Рис. 3.29

При поступлении полуволны напряжения u₁ положительной полярности (интервал 0—? на рис. 3.30) на вторичных обмотках трансформатора действуют напряжения u_2-1 и u_2-2 с полярностью относительно нулевой точки, показанной на рис. 3.29 без скобок. К аноду диода Д₁ относительно нулевой точки прикладывается напряжение положительной полярности, а к аноду диода Д₂ - отрицательной.

При указанной полярности напряжений на анодах диод Д₁ на интервале 0 —? открыт, а диод Д₂ закрыт. Поскольку в открытом состоянии падение напряжения на диоде мало, практически все напряжение u_2-1 прикладывается к нагрузке R_H, создавая на ней напряжение u_d. На данном интервале анодный ток диода равен току нагрузки i_a1=i_d=u_2-1/R_H. В конце интервала 0—? напряжения и токи в схеме достигают нулевых значений.

При поступлении напряжения u₁ отрицательной полярности (интервал?-2? на рис. 3.30) полярность напряжений на вторичных обмотках становится обратной. В проводящем состоянии находится диод Д₂, а диод Д₁закрыт. К нагрузке R_H прикладывается напряжение u_2-2 определяющее напряжение u_d той же полярности, что и на предшествующем интервале. Теперь токи в схеме определяются полуволной напряжения положительной полярности u_2-2:i_d=i_a2=u_2-2/R_H.

В последующем процессы в схеме повторяются: поочередно проводят ток то диод Д₁,то диод Д₂.

(Рис. 30.30 нет, потому что он нахер не нужен)

Сглаживающие фильтры питания предназначены для уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения. Принцип работы простой – во время действия полуволны напряжения происходит заряд реактивных элементов (конденсатора, дросселя) от источника – диодного выпрямителя, и их разряд на нагрузку во время отсутствия, либо малого по амплитуде напряжения.

Дата добавления: 2015-06-04