"Білоруський державний університет інформатики і радіоелектроніки"
Кафедра захисту інформації
РЕФЕРАТ
на тему:
«Явище перекриття фаз. Випрямлячі однофазної ланцюга змінного струму »
МІНСЬК, 2009
Явище перекриття фаз
Малюнок 1
Можна переконатися, що в інтервалі часу
Малюнок 2
Звертаючись до еквівалентної схеми, напруга на навантаженні як функцію часу можна знайти як полусумму наступних електричних взаємодій:
в т.
звідки випливає:
У кінцевому рахунку кут перекриття фаз
Підсумовуючи проведені міркування з урахуванням незмінності струмів в навантаженні можна прийти до висновку, що в розглянутому випадку в інтервалі перекриття фаз
Малюнок 3
Можна показати що у разі комплексного опору фази тобто за наявності індуктивності розсіювання трансформатора має місце одночасна робота суміжних фаз в деякому інтервалі перекриття. Причому форма струмів у фазах і напруга на виході видозмінюються, см малюнок 4
Малюнок 4
З розгляду тимчасових діаграм для напруги на виході випрямляча видно, що явище перекриття фаз має в цілому негативний характер:
- Зменшується середнє значення вихідного опору;
- Раздробляется пульсація;
- Збільшується коефіцієнт пульсації;
- Працюючі одночасно фази розсіюють потужність на своїх активних опорах (всередині), що призводить до зменшення ККД.
Схеми випрямлячів для однофазної ланцюга змінного струму
Однофазна мережа - розпод. (Пере ....) Джерелом живлення пристроїв малої та середньої потужності
При великих потужностях використовується 3-х фазна мережу змінного струму.
На практиці використовується ВУ різного ступеня складності. Відрізняються вони як якістю випрямленої напруги, так і вимогам до вентилів і трансформатора, 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 розв'язання технічних суперечностей.
Однополуперіодної випрямляч
Малюнок 5
З формули випливає, що напруга на виході схеми в
Знаючи максимальний струм, знаходимо
Треба визначити діюче значення струму:
де
Так як потужність 2 обмотки більш ніж в 3 рази більше потужності, що віддається в навантаження, слід вважати, що трансформатор використовується не повністю.
Коефіцієнт використання потужності в 2-й обмотці:
Для відшукання електромагнітної потужності в 1 обмотці трансформатора необхідно знайти
Тепер знаходимо
Габаритна потужність трансформатора:
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:
Тоді сама амплітуда
f пульсації першої гармоніки збігається з f мережі:
У схеми однополупериодного випрямляча показники низькі.
Низькочастотні пульсації важче згладити, ніж високочастотні, оскільки потрібні великі ємності й індуктивності фільтрів (ростуть вартість, габарити випрямлячів).
Таким чином, за всіма електричним показником розглянута схема має істотні 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 напруг).
Таблиця 1. Параметри роботи однополупериодного випрямляча при активній і ємнісний навантаженнях
Більш абсолютно є двухполуперіодний схема випрямляча.
Двухполуперіодний схема випрямляча із середнім відводом 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 в порівнянні з однополуперіодної схемою;
- Відсутність намагніченості в осерді трансформатора;
- Краще використовувати габаритну потужність трансформатора;
- Можливість конструктивних розміщень потужних вентилів на одному радіаторі;
- Мінімальне з усіх двухполуперіодний схем кількість вентилів (два).
Недоліки схеми:
- Велике зворотна напруга (як і в однополуперіодної схемою);
- Великий максимальний струм через вентиль;
- Наявність відводу від середньої точки 2-й обмотки;
- Зростає витрата проводів в порівнянні з мерії схемою.
Двухполуперіодний мостова схема випрямлення:
Малюнок 7
Для зміни полярності на навантаженні необхідно все діоди в мосту перевернути.
Схема використовується на всі види навантажень:
а) б) в)
Малюнок 8
Мостова схема є більш досконалою, ніж двухполуперіодний схема випрямляча із середнім відводом від 2 обмотки.
Таблиця 3. Характерні параметри мостової схеми випрямлення
Переваги:
- В 2 рази менше зворотна напруга, ніж у однополуперіодної схемі і схемі з середньою точкою;
- Відсутня 2-я полуобмотка виходу в трансформаторі і середній відвід від вторинної обмотки;
- Краще використовується трансформатор.
В іншому схема повністю еквівалентна схемою із середнім відводом від 2-й обмотки трансформатора.
Недоліки:
- Велика кількість 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-є, перероб. і доп.-Мн: Вища школа, 200
2. Алексєєв О.В., Китаєв 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.
Кафедра захисту інформації
РЕФЕРАТ
на тему:
«Явище перекриття фаз. Випрямлячі однофазної ланцюга змінного струму »
МІНСЬК, 2009
Явище перекриття фаз
Малюнок 1
Можна переконатися, що в інтервалі часу
Малюнок 2
Звертаючись до еквівалентної схеми, напруга на навантаженні як функцію часу можна знайти як полусумму наступних електричних взаємодій:
в т.
звідки випливає:
У кінцевому рахунку кут перекриття фаз
Підсумовуючи проведені міркування з урахуванням незмінності струмів в навантаженні можна прийти до висновку, що в розглянутому випадку в інтервалі перекриття фаз
Малюнок 3
Можна показати що у разі комплексного опору фази тобто за наявності індуктивності розсіювання трансформатора має місце одночасна робота суміжних фаз в деякому інтервалі перекриття. Причому форма струмів у фазах і напруга на виході видозмінюються, см малюнок 4
Малюнок 4
З розгляду тимчасових діаграм для напруги на виході випрямляча видно, що явище перекриття фаз має в цілому негативний характер:
- Зменшується середнє значення вихідного опору;
- Раздробляется пульсація;
- Збільшується коефіцієнт пульсації;
- Працюючі одночасно фази розсіюють потужність на своїх активних опорах (всередині), що призводить до зменшення ККД.
Схеми випрямлячів для однофазної ланцюга змінного струму
Однофазна мережа - розпод. (Пере ....) Джерелом живлення пристроїв малої та середньої потужності
При великих потужностях використовується 3-х фазна мережу змінного струму.
На практиці використовується ВУ різного ступеня складності. Відрізняються вони як якістю випрямленої напруги, так і вимогам до вентилів і трансформатора, 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 розв'язання технічних суперечностей.
Однополуперіодної випрямляч
Малюнок 5
З формули випливає, що напруга на виході схеми в
Знаючи максимальний струм, знаходимо
Треба визначити діюче значення струму:
де
Так як потужність 2 обмотки більш ніж в 3 рази більше потужності, що віддається в навантаження, слід вважати, що трансформатор використовується не повністю.
Коефіцієнт використання потужності в 2-й обмотці:
Для відшукання електромагнітної потужності в 1 обмотці трансформатора необхідно знайти
Тепер знаходимо
Габаритна потужність трансформатора:
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:
Тоді сама амплітуда
f пульсації першої гармоніки збігається з f мережі:
У схеми однополупериодного випрямляча показники низькі.
Низькочастотні пульсації важче згладити, ніж високочастотні, оскільки потрібні великі ємності й індуктивності фільтрів (ростуть вартість, габарити випрямлячів).
Таким чином, за всіма електричним показником розглянута схема має істотні 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 напруг).
Таблиця 1. Параметри роботи однополупериодного випрямляча при активній і ємнісний навантаженнях
Двухполуперіодний схема випрямляча із середнім відводом від 2 обмотки трансформатора.
Малюнок 6
Таблиця 2. Параметри схеми для трьох видів навантаження
- Більш ніж в 2 рази менше значення коефіцієнта пульсацій і подвоєна її частота в порівнянні з однополуперіодної схемою;
- Відсутність намагніченості в осерді трансформатора;
- Краще використовувати габаритну потужність трансформатора;
- Можливість конструктивних розміщень потужних вентилів на одному радіаторі;
- Мінімальне з усіх двухполуперіодний схем кількість вентилів (два).
Недоліки схеми:
- Велике зворотна напруга (як і в однополуперіодної схемою);
- Великий максимальний струм через вентиль;
- Наявність відводу від середньої точки 2-й обмотки;
- Зростає витрата проводів в порівнянні з мерії схемою.
Двухполуперіодний мостова схема випрямлення:
Малюнок 7
Для зміни полярності на навантаженні необхідно все діоди в мосту перевернути.
Схема використовується на всі види навантажень:
а) б) в)
Малюнок 8
Мостова схема є більш досконалою, ніж двухполуперіодний схема випрямляча із середнім відводом від 2 обмотки.
Таблиця 3. Характерні параметри мостової схеми випрямлення
| Параметри | |||
- В 2 рази менше зворотна напруга, ніж у однополуперіодної схемі і схемі з середньою точкою;
- Відсутня 2-я полуобмотка виходу в трансформаторі і середній відвід від вторинної обмотки;
- Краще використовується трансформатор.
В іншому схема повністю еквівалентна схемою із середнім відводом від 2-й обмотки трансформатора.
Недоліки:
- Велика кількість 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-є, перероб. і доп.-Мн: Вища школа, 200
2. Алексєєв О.В., Китаєв 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.