Краткие теоретические сведения. Выпрямление переменного тока может быть осуществлено либо с помощью
Выпрямление переменного тока может быть осуществлено либо с помощью электромеханических устройств, либо с помощью схем, включающих в себя нелинейные элементы — вентили. Их главное нелинейное свойство — односторонняя проводимость. По количеству фаз переменного тока выпрямители бывают однофазными и многофазными. По величине отношения выходного напряжения к входному — с умножением напряжения и без умножения. Если ток в нагрузке протекает в течение обоих полупериодов переменного напряжения, то такой выпрямитель является двухполупериодным (двухтактным), если ток в нагрузке протекает в течение только одного полупериода — однополупериодным (однотактным). Двухполупериодный выпрямитель получается либо добавлением к однополупериодному (рис. 1а) второго такого же выпрямителя, работающего на нагрузку параллельно с первым, но от противофазного напряжения (схема с выводом в средней точке (рис. 1б)), либо с использованием мостовой схемы (рис. 1в).
Рис. 1: схемы выпрямителей
Работу выпрямителя можно продемонстрировать с помощью графиков (временных диаграмм) напряжения на выходе выпрямителя или тока в нагрузке (рис. 2). Рис. 2. Выпрямленное значение напряжения или тока: для однополупериодного выпрямления (вверху); для двухполупериодного выпрямления (внизу)
Из графиков видно, что выпрямленное напряжение, оставаясь постоянным по знаку, периодически меняется по времени, т. е. пульсирует. Пульсация особенно велика при однополупериодном выпрямлении. Разложение в ряд Фурье напряжения пульсаций по периоду дает следующие выражения: , (1) , (2) где Um — амплитуда пульсаций, w — циклическая частота входного переменного напряжения. Из анализа этих выражений видно, что напряжение равно сумме постоянной составляющей: — для однополупериодного выпрямителя, — для двухполупериодного выпрямителя, переменного напряжения с основной частотой переменного тока: — для однополупериодного выпрямителя и 0 — для двухполупериодного выпрямителя, и высших гармоник. Во втором случае постоянная составляющая в 2 раза больше и первая гармоника отсутствует. Это является главным преимуществом двухтактного выпрямления. Степень пульсаций выпрямленного напряжения обычно оценивается с помощью коэффициента пульсаций: , (3) где Uо — постоянная составляющая напряжения, Uп — амплитуда переменной составляющей (берется только первая гармоника). Из Фурье-разложения (1) несложно получить, что для однополупериодного выпрямителя р=1,57, а для двухполупериодного — р=0,67. В многофазных выпрямителях частота пульсаций в n раз больше, где n — число фаз. Постоянная составляющая тоже имеет повышенное значение. Пульсирующее напряжение, в котором пульсации достигают 67%, тем более 157%, в большинстве случаев непригодно для питания радиоэлектронной аппаратуры. Необходимо применять сглаживающие фильтры. Степень подавления переменной составляющей для фильтра оценивается с помощью коэффициента фильтрации: , (4) где рвх и рвых — коэффициенты пульсаций на входе фильтра (если он начинается с индуктивности или с сопротивления) и выходе фильтра (если он начинается с емкости). Формула справедлива при условии, если на фильтре не происходит заметной потери постоянной составляющей. В противном случае рвых определяется как , (5) где Uовх — постоянная составляющая на входе фильтра. Простейшими фильтрами могут служить емкость С, включенная параллельно нагрузке R0 (рис. 3a), и индуктивность L, включенная последовательно с нагрузкой (рис. 3б).
Рис. 3
Однако такие фильтры обеспечивают хорошую фильтрацию лишь при весьма значительных величинах C и L. Наиболее распространены Г-образный LC (рис. 4) и П-образный CLC фильтры (рис. 5).
Рис. 4 Рис.5 Если фильтр имеет n звеньев, то общий коэффициент сглаживания определяется как произведение: s = s1× s2× s3× s4× … ×sn. Важнейшей характеристикой выпрямителя, как и всякого источника питания, является его нагрузочная характеристика, показывающая зависимость выпрямленного напряжения от тока, потребляемого нагрузкой. Вид и степень этой зависимости определяются внутренним сопротивлением выпрямителя, которое слагается из активных сопротивлений фильтра, обмоток трансформатора и вентиля, а также эквивалентного сопротивления, учитывающего зависимость разряда конденсаторов фильтра от тока нагрузки. Внутреннее сопротивление в силу нелинейности определяется как дифференциальное при токе равном рабочему: .
Популярное: Как построить свою речь (словесное оформление):
При подготовке публичного выступления перед оратором возникает вопрос, как лучше словесно оформить свою... Организация как механизм и форма жизни коллектива: Организация не сможет достичь поставленных целей без соответствующей внутренней... Почему двоичная система счисления так распространена?: Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (468)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |