Магнитные цепи Электрические машины

Теория цепей. Магнитные цепи Основы теории электромагнитного поля

Расчет выпрямителя источника питания

Выпрямитель преобразует переменное напряжение, полученное от сетевого трансформатора, в постоянное. Точнее сказать, выпрямитель выдает не постоянное, а пульсирующее напряжение, которое потом сглаживают фильтром. Для преобразования служат нелинейные элементы, называемые вентилями, которые бывают электронными (электровакуумные диоды, кенотроны), ионными (газонаполненные лампы: тиратроны, газотроны), полупроводниковыми (полупроводниковые диоды и диодные сборки). Последние практически полностью вытеснили другие вентили.

В большинстве случаев для питания электронных схем применяют следующие выпрямители:

1) однополупериодные;

2) двухполупериодные.

Рассмотрим их при следующих предположениях: вентиль идеальный, т. е. его сопротивление при прохождении тока в прямом направлении равно нулю, а в обратном — бесконечно большое; нагрузка выпрямителя чисто активная.

5.1. ОДНОПОЛУПЕРИОДНЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ.

Его схема показана на рис. 5.1,а. Первичная обмотка трансформатора питания Т соединена с сетью, и напряжение U1 обычно составляет 220 В. Мгновенное напряжение на вторичной обмотке выразим формулой u2 = Um siп wt, положив начальный фазовый угол нулевым.

Под действием этого напряжения через вентиль и нагрузку сопротивлением Rн протекает ток только во время положительных полупериодов напряжения u­2. На нагрузке выделяется напряжение uH, форма которого показана на рис. 6,1,б. Отрицательный полупериод напряжения u2 не пропускается вентилем. Длительность полупериодов при частоте сети 50 Гц составляет 10 мс.

Среднее значение пульсирующего напряжения Uср = U0 = Um /π в π раз меньше амплитуды подводимого к выпрямителю напряжения U2m.

Отметим, что U0 вдвое меньше среднего значения за полупериод, поскольку ток в нагрузку течет только в течение одного положительного полупериода.

Найдем соотношение между действующим напряжением вторичной обмотки трансформатора U2 и средним выпрямленным напряжением:

Максимальное обратное напряжение на вентиле во время отрицательного полупериода (когда вентиль закрыт) равно амплитудному значению напряжения вторичной обмотки Uобр.m = U2m = πU0. Заметим, что если параллельно нагрузке подключить конденсатор фильтра, то напряжение на нем будет оставаться и во время отрицательного полупериода, тогда обратное напряжение на вентиле возрастет. В пределе, когда емкость конденсатора фильтра и сопротивление нагрузки велики (ток нагрузки мал, и конденсатор не успевает разрядиться), напряжение U0 на выходе выпрямителя будет приближаться к амплитудному значению U2m, а максимальное обратное напряжение на вентиле — к 2U2m.

Действующее значение тока выпрямителя определяется как среднеквадратичное за период (напомним, что ток течет только в течение одного полупериода и интегрирование ведется от 0 до Т/2):

Таким образом, амплитудное значение тока вдвое больше действующего.

Среднее значение тока определяется так же, как было ранее определено среднее значение напряжения. Соотношение между средним и амплитудным значениями тока:

Icp = I2m /π.

Рассчитаем теперь мощность вторичной обмотки трансформатора Т, определив ее как произведение действующих значений напряжения и тока:

Оказывается, что мощность вторичной обмотки трансформатора должна почти в 3,5 раза превышать полезную мощность, отдаваемую выпрямителем. Это делает невыгодным применение однополупериодного выпрямителя на практике, поэтому их применяют редко, лишь в маломощных устройствах и в высоковольтных выпрямителях, рассчитанных на малый ток.

Габаритная мощность трансформатора (без учета КПД) равна полусумме мощностей первичной и вторичной обмоток. При Р1 = Р2:

Рг = 3,48 Р0.

Трехфазные цепи Основные определения трехфазных систем. Трехфазные генераторы. Способы соединения фаз трехфазного источника. Способы включения приемников в трехфазную цепь. Анализ четырехпроводной цепи при соединении приемников "звездой". Анализ трехпроводной цепи при соединении приемников "звездой". Анализ трехфазной цепи при соединении приемников "треугольником". Мощность трехфазных цепей.
Расчет однотактного каскада усилителя мощности