Робота однофазного однонапівперіодного випрямляча на активне навантаження

Однофазний однонапівперіодний випрямляч

Тиристор у якості логічного ключа

Тиристор - це напівпровідниковий прилад з трьома і більш р-n переходами, вольт-амперна характеристика якого має ділянку з негативним диференціальним опором і який використовується для перемикання.

Схема діодного тиристора:

а) структура діодного тиристора; б) зонна діаграма

Вольт-амперна характеристика діодного тиристора, приведена на рисунку, має декілька різних ділянок. Прямий зсув тиристора відповідає позитивній напрузі VG, що подається на перший p1-эмиттер тиристора.

Ділянка характеристики між точками 1 і 2 відповідає закритому стану з високим опором. В цьому випадку основна частина напруги VG падає на колекторному переході П2, який зміщений у зворотному напрямі. Емітерні переходи П1 і П2 включені в прямому напрямі. Перша ділянка ВАХ тиристора аналогічний зворотній гілці ВАХ p-n переходу.

Досягши напруги VG, званого напругою включення Uвкл, або струму I, званого струмом включення Iвкл, ВАХ тиристора переходить на ділянку між крапками 3 і 4, відповідний відкритому стану (низький опір). Між крапками 2 і 3 знаходиться перехідна ділянка характеристики з негативним диференціальним опором, не спостережувана на статичних ВАХ тиристора.

VG - напруга між анодом і катодом; Iу, Vу - мінімальний утримуючий струм і напруга; Iв, Vв - струм і напруга включення

Умовне позначення та схема заміщення тиристора

Тиристор відкривається (ключ замикається) за наступних умов:

- u_D(u)≥0 – напруга на тиристорі більше нуля;

- до керуючого контакту підведений сигнал керування.

Тиристор вимикається (ключ розмикається), коли:

- i_T(u)£0 – струм аноду тиристора переходить через нуль в негативному напрямі.

о     о

U₁ ~ i₁

e_2, i₂

L_d

i_v    

R_d

i_d

Режим: L_a = 0, L_d = 0, a=0

i_d e₂ U_V R_d

VS

i_V

~

e i₁   i₁₍₁₎

I_d

Відкритий Закритий

U_d

i_d

U₁, i₁

U_d

2π

π

е₂

i_d=i₂=i_V

e_2m

U_dm

U_обрm

- максимальне значення випрямленого струму і струму вентиля.

- напруга навантаження

Середнє значення випрямленої напруги

Середнє значення випрямленого струму та струму вентиля

.

Діюче значення струму вентиля дорівнює діючому значенню струму вторинної обмотки трансформатора

Максимальна зворотна напруга

.

Визначимо 1-шу гармоніку U_d и i_d

Це парна функція.

Тоді

Діюче значення випрямленої напруги:

Коефіцієнт пульсацій u_d по 1-шій гармоніці.

Коефіцієнт пульсацій u_d

.

Діюче значення ЭРС вторинної обмотки

Миттєве значення i₁ визначимо з умови магнітної рівноваги трансформатора по змінній складовій за умови, що постійна складова в первинну обмотку не передається.

Тоді

Визначимо діюче значення i₁

Визначимо потужності обмоток трансформатора.

Для вторинної обмотки повна потужність

де P_d – потужність постійних складових випрямленої напруги U_d та випрямленого струму I_d.

Для первинної обмотки:

Типова потужність

Активна потужність випрямленого струму

т.ч. P_ad > P_d приблизно у 2,5 рази, що є причиною збільшення трансформатора. У сердечнику трансформатора за рахунок постійної складової струму вторинної обмотки створюється додатковий постійний магнітний потік, який пронизує сердечник. Це явище називається вимушеним намагніченням трансформатора. В результаті насичення струм, що намагнічує, зростає у декілька разів, із-за чого необхідно збільшити перетин дроту первинної обмотки і розміри трансформатора. До збільшення розмірів трансформатора приводить і те, що K_p<1 за рахунок коефіцієнта спотворень, який менше 1 з-за вищих гармонійних складових кривої струму i₁.

Дата добавления: 2014-01-07