"Білоруський державний університет інформатики і радіоелектроніки "
Кафедра захисту інформації
РЕФЕРАТ
на тему:
В«Явище перекриття фаз. Випрямлячі однофазної ланцюга змінного струму В»
МІНСЬК, 2009
Явище перекриття фаз
Малюнок 1
Можна переконатися, що в інтервалі часу струм в навантаження поставляється закінчуючої роботу фазою А і молодої роботу фазою В. В силу симетрії схеми той же процес повторюється і на кордоні закінчення роботи фази В і початку роботи фази С:
Малюнок 2
Звертаючись до еквівалентної схемою, напруга на навантаженні як функцію часу можна знайти як полусумму наступних електричних взаємодій:
+ (1)
(2)
в т. виконується рівність:
(3)
звідки слід:
(4)
У кінцевому рахунку кут перекриття фаз визначається формулою:
(5)
Підсумовуючи проведені міркування з урахуванням незмінності струмів в навантаженні можна прийти до висновку, що в розглянутому випадку в інтервалі перекриття фаз струм в навантаженні змінюється по косінусоідальное законом. У фазі, закінчивши роботу, - лінійно спадає, а у фазі, що починає роботу, - лінійно зростає.
Малюнок 3
Можна показати що в випадку комплексного опору фази тобто при наявності індуктивності розсіювання трансформатора має місце одночасна робота суміжних фаз в деякому інтервалі перекриття. Причому форма струмів у фазах і напруга на виході видозмінюються, див малюнок 4
Малюнок 4
З розгляду тимчасових діаграм для напруги на виході випрямляча видно, що явище перекриття фаз має в цілому негативний характер:
- зменшується середня значення вихідного опору;
- раздробляется пульсація;
- збільшується коефіцієнт пульсації;
- працюють одночасно фази розсіюють потужність на своїх активних опорах (всередині), що призводить до зменшення ККД.
Схеми випрямлячів для однофазної ланцюга змінного струму
Однофазна мережу - розподі. (Пере ....) джерелом живлення пристроїв малої та середньої потужності Вт
При великих потужностях використовується 3-х фазна мережа змінного струму.
На практиці використовується ВУ різного ступеня складності. Відрізняються вони як якістю випрямленої напруги, так і вимогам до вентилів та трансформатору, масогабаритними розмірами, вартістю, надійністю, простотою.
Вибір того чи іншого варіанта схеми випрямлення в кожному випадку повинен проводиться на основі врахування вимог ТЗ на розробку, забезпечуваних схемою характеристик шляхом компромісного вирішення технічних протиріч.
Однополуперіодний випрямляч
Малюнок 5
(6)
(7)
З формули випливає, що напруга на виході схеми в рази менше, ніж на виході трансформатора.
(8)
- діюче значення (9)
(10)
(11)
Знаючи максимальний струм, знаходимо
(12)
Треба визначити діюче значення струму:
(13)
(14)
, (15)
де, - потужність у 2-й обмотці трансформатора
Так як потужність 2 обмотки більш ніж в 3 рази більше потужності, віддається в навантаження, слід вважати, що трансформатор використовується не повністю.
Коефіцієнт використання потужності в 2-й обмотці:
(16)
Для відшукання електромагнітної потужності в 1 обмотці трансформатора необхідно знайти.
(17)
(18)
Тепер знаходимо
(19)
(20)
Габаритна потужність трансформатора:
(21)
Габаритна потужність трансформатора більш ніж в 3 рази перевищує потужність, що передається в навантаження - трансформатор використовується погано.
Як видно з тимчасової діаграми пульсація на виході ВУ має вигляд періодичної, але не гармонійної функції, і з тимчасової діаграми можна встановити, що:
(22)
Тоді сама амплітуда
(23)
(24)
(25)
f пульсації першої гармоніки збігається з f мережі:
(26)
У схеми однополуперіодного випрямляча показники низькі.
Низькочастотні пульсації важче згладити, ніж високочастотні, так як потрібні великі ємності і індуктивності фільтрів (ростуть вартість, габарити випрямлячів).
Таким чином, за всіма електричним показником розглянута схема має суттєві недоліки.
Переваги: ​​
- її гранична простота, 1 вентиль;
- робота без трансформатора;
- використання всього 1 радіатора в потужних пристроях;
- мала кількість елементів;
- низька вартість;
- надійність.
На практиці дана схема має порівняно обмежене застосування. При активних навантаженнях (в низькоякісних випрямлячах) і ємнісних (в малопотужних джерелах опорних напружень).
Таблиця 1. Параметри роботи однополуперіодного випрямляча при активній і ємнісний навантаженнях
(активне навантаження)
(емкостная навантаження)
Більш абсолютно є двухполуперіодний схема випрямляча.
двухполуперіодний схема випрямляча з середньою відведенням від 2 обмотки трансформатора.
Малюнок 6
Таблиця 2. Параметри схеми для трьох видів навантаження
Переваги схеми:
- більш ніж в 2 рази менше значення коефіцієнта пульсацій і подвоєна її частота у порівнянні з однополупериодной схемою;
- відсутність намагніченості в осерді трансформатора;
- краще використовувати габаритну потужність трансформатора;
- можливість конструктивних розміщень потужних вентилів на одному радіаторі;
- мінімальне з усіх двухполуперіодних схем кількість вентилів (два).
Недоліки схеми:
- велике зворотне напруга (як і в однополупериодной схемою);
- великий максимальний струм через вентиль;
- наявність відводу від середньої точки 2-й обмотки;
- зростає витрата проводів в порівнянні з бруківкою схемою.
двухполуперіодної бруківки схема випрямлення:
Малюнок 7
Для зміни полярності на навантаженні необхідно всі діоди в мосту перевернути.
Схема використовується на всі види навантажень:
а) б) в)
Малюнок 8
Мостова схема є більш досконалою, ніж двухполуперіодний схема випрямляча з середньою відведенням від 2 обмотки.
Таблиця 3. Характерні параметри мостової схеми випрямлення
Параметри
Переваги: ​​
- в 2 рази менше зворотна напруга, ніж в однополупериодной схемі і схемі з середньою точкою;
- відсутня 2-я полуобмоткі виходу в трансформаторі і середній відвід від вторинної обмотки;
- краще використовується трансформатор.
В іншому схема повністю еквівалентна схемі із середнім відводом від 2-ї обмотки трансформатора.
Недоліки:
- велике число вентилів;
- неможливість розміщення вентилів на одному радіаторі;
- низька надійність, висока вартість, маса, габарити.
У багатьох випадках бажано використовувати низьковольтні трансформатори при необхідності отримання великої напруги на виході трансформатора. При цьому виявляється доцільним застосування схеми випрямляча з помножувачем напруги.
ЛІТЕРАТУРА
1. Іванов-Циганов А.І. Електротехнічні пристрої радіосистем: Підручник. - Вид. 3-е, перераб. і доп.-Мн: Вища школа, 200
2. Алексєєв О.В., Китаїв В.Є., Шіхін А.Я. Електричні пристрої/Под ред. А.Я.Шіхіна: Підручник. - М.: Енергоіздат, 200 - 336 с.
3. Березін О.К., Костіков В.Г., Шахно В.А. Джерела електроживлення радіоелектронної апаратури. - М.: Три Л, 2000. - 400 с.
4. Шустов М.А. Практична схемотехніка. Джерела живлення і стабілізатори. Кн. 2. - М.: Альтекс а, 2002. -191 С.
