Маргулин А.П. Физические основы электроники

32

Действующее значение тока во вторичной обмотке трансформатора I

2

Id

I 



 785,0

22

2

, (4.19)

Среднее и действующее значение тока через вентиль I

в.ср

и I

в

IdI

Id

I

BСРВ



4

;

2

..



, (4.20)

Действующее значение тока первичной обмотки I

1

отличается от I

2

на

коэффициент трансформации К

т

T

d

T

K

I

Id

K

T

I









785.0

22

1

, (4.21)

Расчетные мощности обмоток трансформатора равны между собой

HTP

PSSS

8

2

21





, (4.22)

Коэффициент пульсаций на выходе выпрямителя

 

667,0

1

2







Km

q

, (4.23)

Обратное напряжение на вентиле U

o6p

UdUU

ОБР

 57,12

2

, (4.24)

4.3.4. Фильтры.

На выходе любой из рассмотренных схем выпрямителей содержатся

постоянная и переменная составляющие и пульсация напряжения столь

значительна, что непосредственное питание нагрузки от выпрямителя

возможно лишь там, где приемник энергии не чувствителен к переменной

составляющей (зарядка аккумуляторов, питание электродвигателей и цепей

сигнализации). Для питания электронных устройств требуется напряжение с

коэффициентом пульсаций

63

1010



q

. Для уменьшения пульсаций между

выпрямителем и нагрузкой устанавливается сглаживающий фильтр -

реактивный элемент, способный запасать энергию (С или L).

Основной параметр сглаживающих фильтров - коэффициент

сглаживания S = q

вх

/q

вых

.

При емкостном фильтре переменные составляющие тока выпрямителя

I

m1

+I

mn

проходит через конденсатор, имеющий небольшое реактивное

сопротивление Х

с

поэтому что для хорошего сглаживания берут X

c

<<R

H

.

При небольшом Х

c

только малая часть переменной составляющей I

m2

течет через R

н

, поэтому напряжение на нем равно U

d

, следовательно

H

ВЫХ

ВХ

RCm

IoIoq

q

S 



2Im

:

Im

, (4.25)

33

При расчетах фильтра можно по заданному значению S

c

рассчитать

емкость конденсатора, используя уравнение

 

мкФ

Rm

S

C

H

C











6

10

, (4.26)

При расчетах для всех вариантов принять S

с

= 1000.

Емкостной фильтр не только снижает q, но и влияет на U

d

, увеличивая

его величину, поэтому ток через вентиль будет проходить при условия U

2

>

U

d

, т.е. меньше половины периода в интервале 2Q, при этом уменьшается

угол отсечки Q (Q<90), что поясняет рис. 4.4,а.

В этом случае

 

Qt

r

U

r

UdU

i

В

coscos

2

22













, (4.27)

Длительность протекания тока через вентиль определяется двойным

значением угла Q, называемого углом отсечки, который можно найти из

равенства

2

cos

U

Ud

Q





, (4.28)

При расчете выпрямителя, работающего на емкостную нагрузку,

исходными данными являются U

d

и I

d

, a I

2

и CosQ представляют собой

искомые величины. Анализ Рис.4.4.а показывает что ток через диод

протекает меньше времени действия положительной полуволны U2, то есть

2Q<π, но при этом в нагрузку отдаѐтся та же мощность за счѐт роста тока.Для

расчѐта этого увеличившегося импульса тока необходимо построить два

графика для рис.4.4.б. Точка пересечения графиков даѐт значение

напряжения U2р, через которое затем по уравнениям (4.30) и (4.31)

рассчитываются обратное напряжение прикладываемое к диоду и импульс

тока через диод.

Для определения U

2

и СosQ необходимо построить по

выражению (4.28) зависимость 1: U

2

= f (сosQ), при заданном U

d

, а по вы-

ражению (4.29) зависимость 2: U

2

= f (сosQ) при заданном I

н

(рис. 4.4,б). При

расчетах в 4.29 Q выразить в радианах. Значениями cosQ можно задаваться

от 0,1 до 0,9 через 0,2.

Для построения одного из графиков величина U

2

,при заданном значении

тока Id, определяется из уравнения

 

QQQ

Idr

U

cossin22

2









, (4.29)

Для построения второго графика необходимо преобразовать уравнение

(4.28) так, чтобы U2= f(cosQ).

Координаты точки пересечения этих графиков дают значения U

2р

и cosQ.

34

Зная U

2р

и U

d

выбирают вентили по допустимому напряжению.

Значение cosQ используют для расчета трансформатора. Максимальное

значение тока через вентиль

 

r

UU

RR

UU

QQQm

QI

Iв

H

Ti

H















222

22

cossin

cos1

max.

, (4.30)

где R

i

-

внутреннее сопротивление вентиля (принять 1 Ом).

U

2р

– максимальное значение обратного напряжения на вентиле.

R

т

- активное сопротивление обмоток трансформатора, приведѐнное ко

вторичной обмотке (при расчете принять R

т

= 20 Ом).

Максимальное значение обратного напряжения на вентиле

2max.

2 UUU

HОБР



, (4.31)

В схеме индуктивного фильтра, когда L включена последовательно с

R

н

в течение положительного полупериода, когда нарастает i

в

, дроссель L

запасает энергию, благодаря чему в отрицательный полупериод накопленная

энергия расходуется на поддержание нагрузочного тока. Недостатком этой

простой схемы является большое выходное сопротивление выпрямителя из-

за того, что берут X

L

>>R

H

для получения хорошего сглаживания.

Хорошие качества имеют сложные Г и П-образные фильтры из RC и LС

цепей. Их строят из условия, что ωmL > R

н

, a (1/mωC) < R

н

.

Коэффициент сглаживания Г-образного LC фильтра

6226

1010



 LCmCRm

R

Lm

SSS

H

CLLC





, (4.32)

Расчет фильтра ведут исходя из заданной величины и выбранной

схемы выпрямления. Найдя значение LC а затем задавшись емкостью С

рассчитывают величину L:

22

6

10









m

S

LC

, (4.33)

При малых токах нагрузки и небольших значениях S используют RС

фильтры. Коэффициент их сглаживания S

RC

6

10



 CRmS

ФRC



(4.34)

Приняв R

ф

= ( 0,15 ÷ 0,25)R

н

вычисляют С

Ф

RC

Rm

S

C



6

10







, (4.35)

35

Рис. 4.4.а. Эпюры напряжения выпрямителя с ѐмкостным фильтром

Рис. 4.4.б Зависимость U

2р

от CosQ

36

ЛИТЕРАТУРА

Горбачев Г. Н., Чаплыгин Е. Е. Промышленная электроника. М.:

Энергоатомиздат, 1988.

Гусев В. Г. Гусев Ю. М. Электроника. М.: Высшая шк., 1982.

Забродин Ю.С. Промышленная электроника. М.: Высш.шк., 1982.

Промышленная электроника.Учебник для вузов / Котлярсккй А. И.,

Миклашевский С. П., Наумкин Л. Г., Павленко В. А. М.: Недра, 1984.

Руденко В .О., Сенько В. И.,Чижанко И. М. Преобразовательная техника.

М.: Высш.шк., 1980.

Ровинский С. Р. Силовые полупроводниковые преобразователи в

металлургии: Справочник. М.: Металлургия, 1986.

37

Анатолий Петрович Маругин

ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОНИКИ

Методические указания и расчетные задания по дисциплине

для студентов специальности 180400 -

«Электропривод и автоматика промышленных установок

и технологических комплексов» (ЭГП)

направления 654500 – «Электротехника, электромеханика

и электротехнологии»

Корректура кафедры электрификации горных предприятий

Подписано к печати

Бумага писчая. Формат бумаги 60х84 1/16. Печать на ризографе.

Печ.л.2.3 Уч.-изд.л 2.0 Тираж 200 экз. Заказ №

Издательство УГГУ

620144, г. Екатеринбург, Куйбышева,30

Уральский государственный горный университет

Лаборатория множительной техники

38

Маргулин А.П. Физические основы электроники

Подождите немного. Документ загружается.