Η τάση που λαμβάνεται από τους ανορθωτές δεν είναι σταθερή, αλλά παλλόμενη. Αποτελείται από σταθερά και μεταβλητά στοιχεία. Όσο μεγαλύτερη είναι η μεταβλητή συνιστώσα σε σχέση με τη σταθερή, τόσο μεγαλύτερη είναι η κυματισμός και τόσο χειρότερη είναι η ποιότητα της ανορθωμένης τάσης.

Η εναλλασσόμενη συνιστώσα σχηματίζεται από αρμονικές. Οι αρμονικές συχνότητες καθορίζονται από την ισότητα

f(n) = kmf,

όπου k είναι ο αρμονικός αριθμός, k = 1, 2, 3, ..., m είναι ο αριθμός των παλμών της ανορθωμένης τάσης, f είναι η συχνότητα της τάσης δικτύου.

Αξιολογείται η ποιότητα της ανορθωμένης τάσης παράγοντας κυματισμός p, η οποία εξαρτάται από τη μέση τιμή της ανορθωμένης τάσης και το πλάτος της θεμελιώδους αρμονικής στο φορτίο.

Η σειρά των αρμονικών συνιστωσών n = km που περιέχονται στην ανορθωμένη καμπύλη τάσης εξαρτάται μόνο από τον αριθμό των παλμών και δεν εξαρτάται από τον συγκεκριμένο. Οι αρμονικές των μικρότερων αριθμών έχουν το μεγαλύτερο πλάτος.

Η πραγματική τιμή της τάσης της αρμονικής συνιστώσας της τάξης n εξαρτάται από τη μέση τιμή της ανορθωμένης τάσης Ud ενός ιδανικού μη ρυθμισμένου ανορθωτή:

Σε πραγματικά κυκλώματα, η μετάβαση του ρεύματος από τη μια δίοδο σε μια άλλη συμβαίνει σε μια ορισμένη πεπερασμένη χρονική περίοδο, μετρούμενη σε κλάσματα και ονομάζεται γωνία εναλλαγής. Η παρουσία γωνιών εναλλαγής αυξάνει σημαντικά το πλάτος των αρμονικών. Ως αποτέλεσμα, μεγαλώνουν διορθωμένη κυματισμός τάσης.

Η εναλλασσόμενη συνιστώσα της ανορθωμένης τάσης, που αποτελείται από αρμονικές χαμηλής και υψηλής συχνότητας, δημιουργεί ένα εναλλασσόμενο ρεύμα στο φορτίο, το οποίο έχει παρεμβολή σε άλλες ηλεκτρονικές συσκευές.

Για μείωση της διόρθωσης κυματισμού τάσηςμεταξύ των ακροδεκτών εξόδου του ανορθωτή και του φορτίου περιλαμβάνουν φίλτρο κατά της παραμόρφωσης, το οποίο μειώνει σημαντικά την κυματοποίηση της ανορθωμένης τάσης καταστέλλοντας τις αρμονικές.

Τα κύρια στοιχεία των φίλτρων εξομάλυνσης είναι (τσοκ) και, σε χαμηλή ισχύ, τρανζίστορ.

Η λειτουργία των παθητικών φίλτρων (χωρίς τρανζίστορ και άλλους ενισχυτές) βασίζεται στην εξάρτηση από τη συχνότητα της τιμής αντίστασης των ενεργών στοιχείων (επαγωγέα και πυκνωτή). Αντίδραση του επαγωγέα Xl και του πυκνωτή Xc: Xl = 2πfL, Xc = 1/2πfC,

όπου f είναι η συχνότητα του ρεύματος που διαρρέει το αντιδραστικό στοιχείο, L είναι η αυτεπαγωγή του επαγωγέα, C είναι η χωρητικότητα του πυκνωτή.

Από τους τύπους για την αντίσταση των αντιδρώντων στοιχείων προκύπτει ότι με την αύξηση της συχνότητας του ρεύματος, η αντίσταση του πηνίου αυξάνεται και η αντίσταση του πυκνωτή μειώνεται. Για συνεχές ρεύμαΗ αντίσταση του πυκνωτή είναι άπειρη και η αντίσταση του πηνίου είναι μηδέν.

Αυτό το χαρακτηριστικό επιτρέπει στον επαγωγέα να περάσει ελεύθερα την άμεση συνιστώσα του ανορθωμένου ρεύματος και τις αρμονικές καθυστέρησης. Επιπλέον, όσο μεγαλύτερος είναι ο αρμονικός αριθμός (όσο μεγαλύτερη είναι η συχνότητά του), τόσο πιο αποτελεσματικά καθυστερεί. Αντίθετα, ένας πυκνωτής μπλοκάρει εντελώς τη συνιστώσα συνεχούς ρεύματος και επιτρέπει τη διέλευση αρμονικών.

Η κύρια παράμετρος που χαρακτηρίζει την απόδοση του φίλτρου είναι συντελεστής εξομάλυνσης (φιλτραρίσματος).

q = p1 / p2,

όπου p1 είναι ο συντελεστής κυματισμού στην έξοδο του ανορθωτή σε ένα κύκλωμα χωρίς φίλτρο, ο p2 είναι ο παράγοντας κυματισμού στην έξοδο του φίλτρου.

Στην πράξη, χρησιμοποιούνται παθητικά φίλτρα σχήματος L, σχήματος U και συντονισμού. Τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα είναι σε σχήμα L και U, τα διαγράμματα των οποίων φαίνονται στο σχήμα 1

Σχήμα 1. Κυκλώματα παθητικής εξομάλυνσης φίλτρων σχήματος L (α) και σχήματος U (β) για τη μείωση της ανορθωμένης κυματισμού τάσης

Τα αρχικά δεδομένα για τον υπολογισμό της αυτεπαγωγής του τσοκ φίλτρου L και της χωρητικότητας του πυκνωτή φίλτρου C είναι ο συντελεστής κυματισμού του ανορθωτή, η επιλογή σχεδίασης κυκλώματος, καθώς και ο απαιτούμενος συντελεστής κυματισμού στην έξοδο του φίλτρου.

Ο υπολογισμός των παραμέτρων του φίλτρου ξεκινά με τον προσδιορισμό του συντελεστή εξομάλυνσης. Στη συνέχεια, πρέπει να επιλέξετε τυχαία το κύκλωμα φίλτρου και την χωρητικότητα του πυκνωτή σε αυτό. Η χωρητικότητα του πυκνωτή φίλτρου επιλέγεται από το εύρος χωρητικότητας που δίνεται παρακάτω.

Στην πράξη, χρησιμοποιούνται πυκνωτές των ακόλουθων χωρητικοτήτων: 50, 100, 200, 500, 1000, 2000, 4000 μF. Συνιστάται να χρησιμοποιείτε μικρότερες τιμές χωρητικότητας από αυτή τη σειρά σε υψηλές τάσεις λειτουργίας και μεγαλύτερες χωρητικότητες σε χαμηλές τάσεις.

Η επαγωγή του επαγωγέα σε ένα κύκλωμα φίλτρου σχήματος L μπορεί να προσδιοριστεί από την κατά προσέγγιση έκφραση

για ένα σχήμα σε σχήμα U -

Στον τύπο, η χωρητικότητα αντικαθίσταται σε microfarads και το αποτέλεσμα προκύπτει σε henry.

Διορθωμένο φιλτράρισμα κυματισμού τάσης

Συχνότητα παλμών φυσαλίδων αερίου (σεισμική)- — Θέματα βιομηχανίας πετρελαίου και φυσικού αερίου EN συχνότητα ταλάντωσης φυσαλίδων… Οδηγός Τεχνικού Μεταφραστή

Μετατροπέας ηλεκτρικού ρεύματος εναλλασσόμενης κατεύθυνσης σε ρεύμα άμεσης κατεύθυνσης. Οι πιο ισχυρές πηγές ηλεκτρικής ενέργειας παράγουν εναλλασσόμενο ρεύμα (βλ. Εναλλασσόμενο ρεύμα). Ωστόσο, πολλά ηλεκτρικά... ... Μεγάλη Σοβιετική Εγκυκλοπαίδεια

Γραμμικά ηλεκτρονικά φίλτρα Φίλτρο Butterworth Φίλτρο Chebyshev Ελλειπτικό φίλτρο Φίλτρο Bessel Φίλτρο Gaussian φίλτρο Legendre Φίλτρο Gabor Επεξεργασία φίλτρου Chebyshev ... Wikipedia

Γραμμικά ηλεκτρονικά φίλτρα Φίλτρο Butterworth Φίλτρο Chebyshev Ελλειπτικό φίλτρο Φίλτρο Bessel Φίλτρο Gaussian φίλτρο Legendre Φίλτρο Gabor ... Wikipedia

Γραμμικά ηλεκτρονικά φίλτρα Φίλτρο Butterworth Φίλτρο Chebyshev Ελλειπτικό φίλτρο Φίλτρο Bessel Φίλτρο Gaussian φίλτρο Legendre Φίλτρο Gabor Επεξεργασία Το φίλτρο Chebyshev είναι ένας από τους τύπους γραμμικών αναλογικών ή ψηφιακών φίλτρων ... Wikipedia

Συσκευή φίλτρου εξομάλυνσης για εξομάλυνση κυματισμών μετά την ανόρθωση εναλλασσόμενο ρεύμαγέφυρα διόδου. Το απλούστερο φίλτρο εξομάλυνσης είναι ένας ηλεκτρολυτικός πυκνωτής μεγάλης χωρητικότητας εγκατεστημένος στο κύκλωμα παράλληλα με το φορτίο... Wikipedia

GOST 23875-88: Ποιότητα ηλεκτρικής ενέργειας. Οροι και ορισμοί- Ορολογία GOST 23875 88: Ποιότητα ηλεκτρικής ενέργειας. Όροι και ορισμοί πρωτότυπο έγγραφο: Facteur de distortion (d'une tension ou d'un courant alternatif non sinusoïdal) 55 Ορισμοί του όρου από διάφορα έγγραφα: Facteur de… … Λεξικό-βιβλίο αναφοράς όρων κανονιστικής και τεχνικής τεκμηρίωσης

I Heart Η καρδιά (λατινικά cor, ελληνικά cardia) είναι ένα κοίλο ινομυϊκό όργανο που, λειτουργώντας ως αντλία, εξασφαλίζει την κίνηση του αίματος στο κυκλοφορικό σύστημα. Ανατομία Η καρδιά βρίσκεται στο πρόσθιο μεσοθωράκιο (Mediastinum) στο Περικάρδιο μεταξύ... ... Ιατρική εγκυκλοπαίδεια

Επίγειος μαγνητισμός, μαγνητικό πεδίο της Γης και διάστημα κοντά στη Γη. Η Γη έχει ένα μαγνητικό πεδίο τύπου δίπολου, σαν να υπήρχε μια γιγάντια λωρίδα μαγνήτη στο κέντρο της. Η διαμόρφωση αυτού του πεδίου αλλάζει σιγά σιγά... ... Εγκυκλοπαίδεια Collier

Ι Μυοκαρδίτιδα Η μυοκαρδίτιδα (μυοκαρδίτιδα, ελληνικός + μυός + καρδία καρδιά + ίτης) είναι ένας όρος που ενώνει μια μεγάλη ομάδα διαφορετικών αιτιολογιών και παθογένειας βλαβών του μυοκαρδίου, η βάση και το κύριο χαρακτηριστικό της οποίας είναι η φλεγμονή. Δευτερεύον...... Ιατρική εγκυκλοπαίδεια

Ο παράγοντας κυματισμού αναφέρεται συχνότερα όταν εξετάζουμε μια μεταβλητή ηλεκτρική ενέργεια. Στη συνέχεια λαμβάνεται υπόψη ο συντελεστής κυματισμού της τάσης ή του ρεύματος. Υπάρχει μια εσωτερική διαίρεση των συντελεστών κυματισμού τάσης (ρεύματος) σε: συντελεστή κυματισμού τάσης (ρεύματος), συντελεστή κυματισμού τάσης (ρεύματος) με τη μέση τιμή, με την πραγματική τιμή.

Γενικά, η κυματομορφή τάσης στην έξοδο μιας συσκευής ανόρθωσης έχει μια σταθερή (που ονομάζεται χρήσιμη) και εναλλασσόμενη (παλμική) συνιστώσα.

ΟΡΙΣΜΟΣ

Συντελεστής κυματισμού τάσης (ρεύματος).καλούν μια τιμή ίση με τον λόγο της τιμής πλάτους (μέγιστη τιμή) της μεταβλητής συνιστώσας της παλμικής τάσης (ρεύμα) προς την άμεση συνιστώσα.

Εάν αντιπροσωπεύσουμε την ανορθωμένη τάση με τη μορφή μιας σειράς Fourier, ως το άθροισμα μιας σταθερής συνιστώσας () και ενός ορισμένου αριθμού () αρμονικών με πλάτη, τότε ο συντελεστής κυματισμού τάσης () μπορεί να προσδιοριστεί από τον τύπο:

όπου n είναι ο αρμονικός αριθμός.

Σε αυτή την περίπτωση, το εξάρτημα θεωρείται χρήσιμο αποτέλεσμα της δραστηριότητας του ανορθωτή, σε αντίθεση με τους παλμούς. Εάν το σχήμα κυματισμού είναι σύνθετο, τότε η μέγιστη τιμή μπορεί να μην είναι η πρώτη αρμονική, αλλά συνήθως το k νοείται ως αυτό. Χρησιμοποιείται σε υπολογισμούς και καταγράφεται στα τεχνικά έγγραφα του εξοπλισμού.

Ποικιλίες συντελεστών κυματισμού τάσης (ρεύματος).

Ο μέσος συντελεστής κυματισμού τάσης (ρεύματος) είναι μια τιμή ίση με τον λόγο της μέσης τιμής της μεταβλητής συνιστώσας της τάσης κυματισμού (ρεύμα) προς τη σταθερή συνιστώσα.

Ο συντελεστής κυματισμού τάσης (ρεύματος) με βάση την πραγματική τιμή είναι μια παράμετρος που βρίσκεται ως ο λόγος της πραγματικής τιμής της μεταβλητής συνιστώσας της παλμικής τάσης (ρεύματος) προς τη σταθερή συνιστώσα της.

Συχνά, οι καταναλωτές δεν ενδιαφέρονται για το ποια από τις αρμονικές στην έξοδο της συσκευής ανόρθωσης έχει τη μεγαλύτερη εμβέλεια. Ενδιαφέρον παρουσιάζει το συνολικό εύρος παλμών, το οποίο χαρακτηρίζεται από τον απόλυτο συντελεστή παλμών (), ο οποίος καθορίζεται από την έκφραση:

Ή χρησιμοποιήστε τον τύπο:

Ο συντελεστής κυματισμού τάσης μετράται χρησιμοποιώντας έναν παλμογράφο ή δύο βολτόμετρα.

Ο παράγοντας κυματισμού είναι ένα από τα πιο σημαντικά χαρακτηριστικά ενός ανορθωτή - μια συσκευή που έχει σχεδιαστεί για να μετατρέπει την εναλλασσόμενη τάση μιας πηγής ηλεκτρικής ενέργειας σε άμεση τάση.

Μονάδες

Ο συντελεστής παλμών θεωρείται ως αδιάστατη ποσότητα ή μπορεί να υποδειχθεί ως ποσοστό.

Παραδείγματα επίλυσης προβλημάτων

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 1

Ασκηση	Ποιοι είναι οι συντελεστές κυματισμού για την πρώτη αρμονική, τους απόλυτους συντελεστές κυματισμού σε δύο επιλογές υπολογισμού, εάν η σταθερή τάση στην έξοδο της συσκευής ανόρθωσης είναι 20 V και η τάση κυματισμού είναι ;
Λύση	Βρίσκουμε τον συντελεστή κυματισμού τάσης για την πρώτη αρμονική χρησιμοποιώντας την έκφραση: όπου n =1. Ας κάνουμε τους υπολογισμούς: Βρίσκουμε τον απόλυτο συντελεστή κυματισμού τάσης (επιλογή 1) χρησιμοποιώντας τον τύπο: Ας υπολογίσουμε: Η δεύτερη επιλογή για τον απόλυτο συντελεστή κυματισμού τάσης: Ας το υπολογίσουμε:
Απάντηση

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 2

Ασκηση

Όταν εφαρμόζεται εναλλασσόμενη τάση με τη μορφή ημιτονοειδούς στην κύρια περιέλιξη της συσκευής ταιριάσματος (Εικ. 1), θα έχει τάση στους ακροδέκτες της δευτερεύουσας περιέλιξης: Η δίοδος μεταφέρει ηλεκτρικό ρεύμα μόνο για το ήμισυ της περιόδου την εναλλασσόμενη τάση. Στο θετικό μισό της περιόδου, όταν το δυναμικό στην άνοδο της διόδου (VD) είναι μεγαλύτερο από το μηδέν, είναι ανοιχτό και ολόκληρη η τάση της δευτερεύουσας περιέλιξης του μετασχηματιστή εφαρμόζεται στη δίοδο. Ποιος θα είναι ο τρέχων συντελεστής κυματισμού με βάση τη μέση τιμή;

Υπολογισμός φίλτρων για PWM

Το άρθρο θα συζητήσει τον υπολογισμό των απλούστερων κυκλωμάτων φίλτρων για την εξομάλυνση της διαμόρφωσης εύρους παλμού. Τι είναι το PWM, πού χρησιμοποιείται και πώς να το εφαρμόσετε, διαβάστε σε ξεχωριστό άρθρο.

Το πρώτο πράγμα στο οποίο πρέπει να εστιάσετε είναι ο σκοπός του κυκλώματος για το οποίο πρόκειται να κατασκευάσετε ένα φίλτρο. Απλοποιώντας λίγο, τα κυκλώματα PWM μπορούν να χωριστούν σε δύο τύπους:

Ένα παράδειγμα σήματος PWM είναι, για παράδειγμα, το απλούστερο DAC· με τον όρο PWM ισχύος εννοούμε συχνότερα το σήμα PWM στην έξοδο των διακοπτών ισχύος, για παράδειγμα σε παλμικές πηγέςδιατροφή (IIP). Αυστηρά μιλώντας, στα τροφοδοτικά το ίδιο το σήμα PWM χρησιμοποιείται επίσης στο κύκλωμα σήματος (έλεγχος τρανζίστορ) και στην έξοδο τέτοιων πηγών το σήμα επαναλαμβάνει το σχήμα των σημάτων ελέγχου, αλλά έχει υψηλότερη ισχύ, επομένως απαιτούν φίλτρα που επιτρέπουν ανώτερες δυνάμεις να περάσουν.

Φιλτράρισμα PWM σε κυκλώματα σήματος

Για απλά κυκλώματα σήματος με φορτία υψηλής αντίστασης, το βέλτιστο κύκλωμα φιλτραρίσματος είναι ένα ενσωματωμένο κύκλωμα RC, το οποίο είναι ουσιαστικά ένα απλό φίλτρο χαμηλής διέλευσης. Η έννοια του "ολοκλήρωσης κυκλώματος RC" χρησιμοποιείται κατά την εξέταση παρορμητικές απαντήσειςαυτή την αλυσίδα.

Εικ.1. Το απλούστερο χαμηλοπερατό φίλτρο είναι ένα ενσωματωμένο κύκλωμα RC και η απόκριση συχνότητάς του.

Το κύριο χαρακτηριστικό του φίλτρου είναι συχνότητα αποκοπής (Το σχήμα 1 δείχνει τη γωνιακή συχνότητα αποκοπής - ω s) - το πλάτος των ταλαντώσεων μιας δεδομένης συχνότητας στην έξοδο του φίλτρου μειώνεται σε επίπεδο ~0,707 (-3 dB) από την τιμή εισόδου. Η συχνότητα αποκοπής καθορίζεται από τον ακόλουθο τύπο:

Εδώ τα R και C είναι η αντίσταση της αντίστασης σε ohms και η χωρητικότητα του πυκνωτή σε farads. Πρέπει να θυμόμαστε ότι για να λειτουργεί σωστά το φίλτρο εξομάλυνσης, η σταθερά χρόνου της αλυσίδας RC ( τ = R C) πρέπει να είναι όσο το δυνατόν συντομότερη στην περίοδο PWM, τότε η πλήρης φόρτιση-εκφόρτιση του πυκνωτή δεν θα συμβεί σε μία περίοδο.

Επόμενο σημαντική παράμετρος, που επιτρέπει σε κάποιον να υπολογίσει την εξασθένηση των ταλαντώσεων σε μια δεδομένη συχνότητα είναι συντελεστής μετάδοσηςΤο φίλτρο είναι η αναλογία K = U έξω / U μέσα. Για μια δεδομένη αλυσίδα RC, ο συντελεστής μετάδοσης υπολογίζεται ως εξής:

Γνωρίζοντας αυτούς τους τύπους και λαμβάνοντας υπόψη τη σταθερή πτώση τάσης στην αντίσταση, μπορείτε περίπου να υπολογίσετε το φίλτρο με τα απαραίτητα χαρακτηριστικά- για παράδειγμα, προσδιορίζοντας τη διαθέσιμη χωρητικότητα ή το απαιτούμενο επίπεδο παλμών.

Αριθμομηχανή φίλτρου RC PWM

Λάβετε υπόψη ότι εάν θέλετε να λάβετε ένα ομαλοποιημένο ημιτονοειδές σήμα από ένα σήμα PWM, είναι απαραίτητο η συχνότητα αποκοπής του φίλτρου να είναι υψηλότερη από τη μέγιστη συχνότητα σήματος, πράγμα που σημαίνει ότι η συχνότητα PWM πρέπει να είναι ακόμη υψηλότερη.

Φιλτράρισμα PWM σε κυκλώματα ισχύος

Σε κυκλώματα ισχύος, με αντιστάσεις χαμηλού φορτίου (για παράδειγμα, περιελίξεις ηλεκτροκινητήρα), οι απώλειες στην αντίσταση του φίλτρου γίνονται πολύ σημαντικές, επομένως παρόμοιες περιπτώσειςΤα χαμηλοπερατά φίλτρα χρησιμοποιούνται σε επαγωγείς και πυκνωτές.

Εικ.2. Χαμηλοπερατό φίλτρο στο κύκλωμα LC και απόκριση συχνότητάς του.

Ένα φίλτρο LC είναι ένα στοιχειώδες ταλαντούμενο κύκλωμα που έχει τη δική του συχνότητα συντονισμού, επομένως η πραγματική του απόκριση συχνότητας θα είναι ελαφρώς διαφορετική από την απόκριση συχνότητας που φαίνεται στο Σχήμα 2.

Δεδομένου ότι αυτό το άρθρο αφορά ένα φίλτρο για κυκλώματα ισχύος, κατά τον υπολογισμό του φίλτρου, πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι η θεμελιώδης αρμονική της εισερχόμενης τάσης πρέπει επίσης να εξασθενεί από το φίλτρο, επομένως, η συχνότητα συντονισμού του πρέπει να είναι χαμηλότερη από τη συχνότητα PWM .

Τύπος για τον υπολογισμό της συχνότητας συντονισμού ενός κυκλώματος LC:

f = 1/(2 π (L C) 0,5)

Εάν η συχνότητα συντονισμού του κυκλώματος συμπίπτει με τη συχνότητα PWM, το κύκλωμα LC μπορεί να μεταβεί σε λειτουργία παραγωγής, τότε μπορεί να προκύψει σύγχυση στην έξοδο, επομένως σας προτείνω να αποφύγετε προσεκτικά αυτήν την παρεξήγηση. Επιπλέον, κατά το σχεδιασμό αυτού του φίλτρου, υπάρχουν πολλές ακόμη αποχρώσεις που θα ήταν καλό να παρατηρήσετε για να επιτύχετε το επιθυμητό αποτέλεσμα, και συγκεκριμένα:

1. Για την εξάλειψη των φαινομένων συντονισμού σε ένα από τα αρμονικά στοιχεία υψηλής συχνότητας, συνιστάται να βρεθεί η χωρητικότητα του πυκνωτή από την προϋπόθεση ότι η αντίσταση κύματος του φίλτρου είναι ίση με την αντίσταση φορτίου:
2. Για να εξομαλυνθούν οι κυματισμοί με ένα τέτοιο φίλτρο, είναι επιθυμητό η χωρητική αντίδραση του πυκνωτή για τη χαμηλότερη συχνότητα παλμών να είναι όσο το δυνατόν μικρότερη όσο η αντίσταση φορτίου και επίσης πολύ μικρότερη από την επαγωγική αντίδραση του επαγωγέα για την πρώτη αρμονική.

Το μιγαδικό κέρδος ενός φίλτρου LC υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τον ακόλουθο τύπο:

όπου n είναι ο αριθμός της αρμονικής συνιστώσας του σήματος εισόδου, Εγώ- φανταστική μονάδα, ω = 2πf, L - αυτεπαγωγή του επαγωγέα (H), C - χωρητικότητα πυκνωτή (F), R - αντίσταση φορτίου (Ohm).

Είναι προφανές από τον τύπο ότι όσο υψηλότερη είναι η αρμονική, τόσο καλύτερα καταστέλλεται από το φίλτρο, επομένως, αρκεί να υπολογιστεί το επίπεδο μόνο για την πρώτη αρμονική.

Για να μετακινηθείτε από μια μιγαδική αναπαράσταση του συντελεστή μετάδοσης σε μια εκθετική, πρέπει να βρείτε το μέτρο συντελεστή ενός μιγαδικού αριθμού. Για όσους (όπως εγώ) κοιμήθηκαν σε μαθήματα μαθηματικών στο ινστιτούτο, επιτρέψτε μου να σας υπενθυμίσω ότι το μέτρο ενός μιγαδικού αριθμού υπολογίζεται πολύ απλά:

2. Δευτερεύουσες πηγές ενέργειας.
Βασικά κυκλώματα, παράμετροι και χαρακτηριστικά

2.1. Δομικό σχήμα VIEPa

Οι συσκευές ανορθωτή μετατρέπουν την εναλλασσόμενη τάση του δικτύου τροφοδοσίας σε άμεση τάση στο φορτίο. Χρησιμοποιούνται ως δευτερεύουσες πηγές ενέργειας (SPPS), το μπλοκ διάγραμμα των οποίων φαίνεται στο Σχ. 2.1.

Ρύζι. 2.1. Μπλοκ διάγραμμα VIEP

Μετασχηματιστής ισχύος Trμειώνει την τάση δικτύου AC U 1συχνότητα f=50 Hz στην απαιτούμενη τιμή U 2. Επιπλέον, ο μετασχηματιστής παρέχει γαλβανική απομόνωση του δικτύου τροφοδοσίας και του φορτίου VEP. Ανορθωτής ΣΕμετατρέπει την τάση AC U 2σε ανορθωμένη παλμική τάση της ίδιας πολικότητας U d. Φίλτρο κατά της παραμόρφωσης φάμειώνει την ανορθωμένη κυματισμό τάσης U d. Σταθεροποιητής Αγδιατηρεί σταθερή τάση εξόδου U έξωόταν η τάση του δικτύου παρουσιάζει διακυμάνσεις U 1ή αλλαγή στο φορτίο του VIEP.

2.2.Βασικά κυκλώματα ανόρθωσης

Τα τροφοδοτικά χαμηλής ισχύος (έως αρκετές εκατοντάδες watt) χρησιμοποιούν συνήθως ανορθωτές που τροφοδοτούνται από μονοφασική τάση δικτύου. Στους μονοφασικούς ανορθωτές χρησιμοποιούνται τρία κύρια κυκλώματα για τη σύνδεση διόδων: ένα μονοφασικό κύκλωμα ημικυμάτων με μία δίοδο, μονοφασικά κυκλώματα πλήρους κύματος: ένα κύκλωμα μέσου σημείου (κύκλωμα μηδέν) με δύο διόδους και ένα κύκλωμα γέφυρας με τέσσερις δίοδοι.

Τροφοδοτικά συνεχούς ρεύματος μεσαίας (έως 1000 W) και υψηλότερης (πάνω από 1000 W) συσκευών ανορθωτή χρησιμοποιούν ισχύ που τροφοδοτούνται από τριφασική τάση. Ένας τριφασικός ανορθωτής μπορεί να κατασκευαστεί από το NPO χρησιμοποιώντας ένα κύκλωμα μισού κύματος με τρεις διόδους ή ένα κύκλωμα πλήρους κύματος με έξι διόδους, το οποίο ονομάζεται γέφυρα τριών φάσεων ή κύκλωμα Larionov.

2.3. Μονοφασικά κυκλώματα ανόρθωσης

2.3.1.Κύκλωμα ανόρθωσης μισού κύματος

Το μονοφασικό κύκλωμα ανόρθωσης ημικυμάτων (Εικ. 2.2) είναι το απλούστερο. Δίοδος ημιαγωγών VD1, που έχει αγωγιμότητα μονής κατεύθυνσης, συνδέεται σε σειρά με το φορτίο Rd.

Ρύζι. 2.2. Κύκλωμα ανόρθωσης μισού κύματος

Τα διαγράμματα χρονισμού (Εικ. 2.3) των τάσεων και των ρευμάτων ανορθωτή δείχνουν ότι σε ένα τέτοιο κύκλωμα το ρεύμα i dρέει μέσω του φορτίου μόνο κατά τη διάρκεια του θετικού μισού κύκλου της τάσης u 2, που προέρχεται από τη δευτερεύουσα περιέλιξη του μετασχηματιστή (Εικ. 2.3 α, β). Ως αποτέλεσμα, υπό φορτίο Rdεμφανίζεται παλλόμενη τάση u dθετική πολικότητα (Εικ. 2.3 γ). Στο αρνητικό μισό κύκλο της τάσης u 2δίοδος VD1κλείνει, τρέχων i d =0και η δίοδος εκτίθεται σε αντίστροφη τάση u 2, η μέγιστη τιμή του οποίου είναι ίση με το πλάτος U 2 μ, δηλαδή την τάση κατά μήκος της διόδου (Εικ. 2.3 δ).

Διορθώθηκε η τάση κυματισμού σε όλο το φορτίο u dπεριγράφεται από μια έκφραση σε εύρη κ.λπ. και μπορεί να αναπαρασταθεί από το άθροισμα σταθερών και μεταβλητών συνιστωσών

Η μη ημιτονοειδής μεταβλητή συνιστώσα μπορεί να αναπαρασταθεί από μια σειρά αρμονικών, δηλαδή μια σειρά ημιτονοειδών συνιστωσών με αυξανόμενη συχνότητα και μειούμενο πλάτος με τον σειριακό αριθμό. Τότε η παλμική τάση μπορεί να αναπαρασταθεί ως αρμονική σειρά Fourier

Ρύζι. 2.3. Διαγράμματα χρονισμού μισού κύματος

το οποίο για ένα κύκλωμα ανόρθωσης μισού κύματος θα γραφεί ως η έκφραση:

Χρησιμοποιώντας τη σειρά Fourier, προσδιορίζονται οι κύριες παράμετροι του κυκλώματος ανόρθωσης.

Η συνιστώσα DC υπολογίζεται ως η μέση τιμή της ανορθωμένης τάσης στο φορτίο όταν ο ανορθωτής λειτουργεί σε λειτουργία χωρίς φορτίο κατά την περίοδο της τάσης δικτύου

Η μέση τιμή του ρεύματος κυματισμού στο φορτίο καθορίζεται από την έκφραση: .

Η εναλλασσόμενη συνιστώσα της ανορθωμένης τάσης χαρακτηρίζεται από τη μέγιστη τιμή της (θεμελιώδης αρμονική): , όπου – πλάτος της θεμελιώδους αρμονικής.

Η απόδοση του ανορθωτή καθορίζεται από την τιμή του συντελεστή κυματισμού, ο οποίος προσδιορίζεται από τον λόγο του πλάτους της θεμελιώδους αρμονικής U m προς τη μέση τιμή της ανορθωμένης τάσης

Σε αυτή την περίπτωση, η συχνότητα κυματισμού της θεμελιώδους αρμονικής συμπίπτει με τη συχνότητα κυματισμού της ανορθωμένης τάσης και είναι ίση με τη συχνότητα τάσης δικτύου:

Το πλεονέκτημα ενός κυκλώματος μισού κύματος είναι η απλότητά του. Μειονεκτήματα: μεγάλες διαστάσεις του μετασχηματιστή, μεγάλος παράγοντας κυματισμού, χαμηλή συχνότηταθεμελιώδης αρμονική. Επομένως, ένα τέτοιο κύκλωμα διόρθωσης βρίσκει περιορισμένη χρήση, κυρίως για την τροφοδοσία κυκλωμάτων χαμηλής ισχύος και υψηλής τάσης, για παράδειγμα: καθοδικοί σωλήνες.

2.3.2.Κύκλωμα πλήρους κύματος με μεσαίο σημείο

Ένα μονοφασικό κύκλωμα πλήρους κύματος με μέσο σημείο (Εικ. 2.4) είναι μια παράλληλη σύνδεση δύο ανορθωτών μισού κύματος, οι δίοδοι των οποίων λειτουργούν με κοινό φορτίο.

Ρύζι. 2.4. Κύκλωμα πλήρους κύματος με μεσαίο σημείο

Όταν εφαρμόζεται τάση u 1Οι τάσεις εμφανίζονται στην κύρια περιέλιξη του μετασχηματιστή σε κάθε μισό της δευτερεύουσας περιέλιξης u 21, u 22(Εικ. 2.5 α). Δευτερεύουσες περιελίξεις W 21Και W 22περιλαμβάνονται με συνέπεια και αναλόγως. Οι δίοδοι του κυκλώματος μεταφέρουν ρεύμα εναλλάξ, η καθεμία κατά τη διάρκεια ενός μισού κύκλου (Εικ. 2.5 β, γ). Κατά το πρώτο ημίχρονο στη δίοδο VD1εφαρμόζεται μια θετική τάση μισού κύματος u 21, στο κύκλωμα περιέλιξης διόδου W 21ρέει ρεύμα εγώ 21(βλ. Εικ. 2.5 β). Δίοδος VD2είναι κλειστό αυτή τη στιγμή, αφού συνδέεται με αυτό μέσω μιας διόδου ανοιχτής αυτή τη στιγμή VD1αντίστροφη τάση εφαρμόζεται και στις δύο περιελίξεις του μετασχηματιστή (Εικ. 2.5 στ). Στο επόμενο ημίχρονο η δίοδος θα ανοίξει VD2,και ρεύμα εγώ 22το κύκλωμα διόδου - περιέλιξης θα ρέει W 22. (βλ. Εικ. 2.5 γ). Έτσι, μέσω της αντίστασης φορτίου Rdρεύματα περνούν εναλλάξ προς την ίδια κατεύθυνση εγώ 21Και εγώ 22. Ως αποτέλεσμα, υπό φορτίο Rdσχηματίζονται μισά κύματα ρεύματος i dκαι τάση u dτου ίδιου σημείου (Εικ. 2.5 δ, ε).

Η τάση που διορθώνεται από αυτό το κύκλωμα, όπως η τάση ενός κυκλώματος μισού κύματος, είναι παλλόμενη, δηλ. μπορεί να επεκταθεί σε μια αρμονική σειρά Fourier.

Πού είναι η μέση τιμή της διορθωμένης τάσης στο φορτίο. Όταν ο ανορθωτής λειτουργεί σε κατάσταση αδράνειας, προσδιορίζεται από την έκφραση:

Ρύζι. 2.5. Διαγράμματα χρονισμού για ένα κύκλωμα μεσαίου σημείου

Εξ ου και η πραγματική τιμή της τάσης στη δευτερεύουσα περιέλιξη του μετασχηματιστή:

Διορθώθηκε η τρέχουσα τιμή Ταυτότητακαθορίζεται από την έκφραση:

Πλάτος ρεύματος στη δευτερεύουσα περιέλιξη του μετασχηματιστή και την αποτελεσματική αξία .

Σε ένα κύκλωμα πλήρους κύματος, το πλάτος της κύριας αρμονικής συνιστώσας έχει μειωθεί σε μια τιμή , και επομένως ο συντελεστής κυματισμού έχει επίσης μειωθεί:

.

Από τα διαγράμματα χρονισμού (βλ. Εικ. 2.5 α, δ) είναι σαφές ότι η τάση στο φορτίο φτάνει τη μέγιστη τιμή της U 2 μδύο φορές κατά την περίοδο της ανορθωμένης τάσης. Ως εκ τούτου, η τάση φορτίου κυματίζει συχνότητα U dίση με τη διπλάσια συχνότητα τάσης δικτύου:

Σε ένα κύκλωμα ανόρθωσης μεσαίου σημείου, τα ρεύματα στις δευτερεύουσες περιελίξεις ρέουν εναλλάξ (στην περιέλιξη W 21από άκρη σε αρχή, και στην περιέλιξη W 22από την αρχή μέχρι το τέλος), έτσι ο πυρήνας του μετασχηματιστή δεν είναι πολωμένος και ένα καθαρά ημιτονοειδές ρεύμα δρα στο πρωτεύον τύλιγμα, το οποίο οδηγεί σε μείωση της τυπικής ισχύος και καλύτερη χρήση του μετασχηματιστή. Σε σύγκριση με ένα κύκλωμα ανόρθωσης μισού κύματος, η τιμή της ανορθωμένης τάσης έχει διπλασιαστεί U dκαι ρεύμα Ταυτότητα, ο συντελεστής παλμών μειώθηκε.

Μειονεκτήματα του κυκλώματος: ανάγκη εξόδου του μεσαίου σημείου της δευτερεύουσας περιέλιξης, ανάγκη εξισορρόπησης των δευτερευόντων περιελίξεων για εξασφάλιση ισότητας, μεγάλη αντίστροφη τάση στις διόδους, αύξηση των διαστάσεων του μετασχηματιστή.

2.3.3.Κύκλωμα γέφυρας πλήρους κύματος

Στο υπό εξέταση κύκλωμα (Εικ. 2.6), ο ανορθωτής αποτελείται από τέσσερα διόδους ημιαγωγών, συναρμολογημένο σύμφωνα με το διάγραμμα γέφυρας, σε μία από τις διαγώνιους του οποίου αβη τάση της δευτερεύουσας περιέλιξης του μετασχηματιστή συνδέεται και με την άλλη CD– αντίσταση φορτίου Rd.Ο θετικός πόλος του φορτίου είναι το κοινό σημείο σύνδεσης των καθόδων των διόδων (σημείο ρε), αρνητικό – το σημείο σύνδεσης των ανοδίων (σημείο Με).

Ρύζι. 2.6. Κύκλωμα γέφυρας πλήρους κύματος

Η λειτουργία του κυκλώματος φαίνεται στο Σχ. 2.7, το οποίο δείχνει τα σχήματα των ρευμάτων και των τάσεων για ένα εξιδανικευμένο κύκλωμα γέφυρας στα διάφορα τμήματα του. Η τάση και το ρεύμα της δευτερεύουσας περιέλιξης του μετασχηματιστή αλλάζουν με την πάροδο του χρόνου σύμφωνα με τον αρμονικό νόμο (Εικ. 2.7a)

;

Κατά το θετικό μισό κύκλο της τάσης τροφοδοσίας δυναμικό σημείου ΕΝΑείναι θετικό, και τα σημεία σι– αρνητικό. Διόδους VD1Και VD3θα ενεργοποιηθεί προς την κατεύθυνση προς τα εμπρός και ο τρέχων παλμός εγώ 13θα περάσει από τον θετικό ακροδέκτη της δευτερεύουσας περιέλιξης μέσω της διόδου VD1,φορτώνω Rdκαι μέσω ανοικτής διόδου VD3στον αρνητικό ακροδέκτη της δευτερεύουσας περιέλιξης του μετασχηματιστή (Εικ. 2.6). Το σχήμα αυτού του ρεύματος θα ακολουθεί το σχήμα του ρεύματος εγώ 2δευτερεύουσα περιέλιξη του μετασχηματιστή (Εικ. 2.7β). Περνώντας μέσα από το φορτίο Rd, παλμός ρεύματος εγώ 13απελευθερώνει την ένταση πάνω του u d(Εικ. 2.7δ), το οποίο, χωρίς να λαμβάνονται υπόψη οι απώλειες τάσης στις διόδους, επαναλαμβάνει το σχήμα του μισού κύματος θετικής τάσης, δηλ. έχει πλάτος κυματισμού. Κατά τον πρώτο μισό κύκλο, οι δίοδοι VD2Και VD4κλειδωμένα επειδή είναι ενεργοποιημένα προς την αντίθετη κατεύθυνση. Αυτές οι δίοδοι εκτίθενται σε αρνητική αντίστροφη τάση, η μέγιστη τιμή της οποίας είναι (Εικ. 2.7ε).

Όταν η πολικότητα της τάσης αλλάζει στο δευτερεύον τύλιγμα του μετασχηματιστή, η άνοδος της διόδου VD2συνδέεται με το "+" και την κάθοδο της διόδου VD4στην τάση «–» (βλ. Εικ. 2.6). Τώρα στο δεύτερο ημίχρονο υπό την επίδραση της άμεσης βούλησης τάσης

Ρύζι. 2.7. Διαγράμματα χρονισμού γέφυρας

υπάρχουν δίοδοι VD2Και VD4και διόδους VD1Και VD3κλειδωμένο με αντίστροφη τάση (βλ. Εικ. 2.7g).

Στο κύκλωμα της δευτερεύουσας περιέλιξης του μετασχηματιστή, ανοιχτές δίοδοι VD2Και VD4και φορτία Rdθα περάσει ένας παλμός ρεύματος εγώ 24(βλ. Εικ. 2.7γ) του ίδιου σχήματος με έναν παλμό ρεύματος εγώ 13, απομονώνοντας έναν παλμό τάσης στο φορτίο, του οποίου το μέγεθος και η πολικότητα είναι ίδια όπως στον πρώτο μισό κύκλο (Εικ. 2.7δ).

Έτσι, κατά την περίοδο της μετατροπής τάσης στο κύκλωμα φορτίου Rdδύο παλμοί ρεύματος περνούν χωρίς να αλλάξουν την κατεύθυνση τους και να δημιουργήσουν ρεύμα φορτίου (βλ. Εικ. 2.7δ), υπό την επίδραση της οποίας απελευθερώνεται μια παλμική τάση στο φορτίο (βλ. Εικ. 2.7ε), του ίδιου τύπου όπως για ένα κύκλωμα με μέσο σημείο. Η ανορθωμένη τάση περιέχει μια σταθερή συνιστώσα και άπειρες σειρές αρμονικών συνιστωσών και μπορεί να γραφτεί ως αρμονική σειρά Fourier:

Η συνιστώσα DC υπολογίζεται ως η μέση τιμή της ανορθωμένης τάσης στο φορτίο όταν ο ανορθωτής λειτουργεί σε λειτουργία χωρίς φορτίο:

Κατά τον υπολογισμό του ανορθωμένου ρεύματος Ταυτότηταμέσω του φορτίου, θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι όταν το ρεύμα διέρχεται από μια ανοιχτή δίοδο, η τάση πέφτει σε αυτήν, η τιμή της οποίας αναφέρεται στα βιβλία αναφοράς, επομένως το ρεύμα στο φορτίο καθορίζεται από την έκφραση:

Η πραγματική τιμή του δευτερεύοντος ρεύματος περιέλιξης σχετίζεται με το ρεύμα φορτίου από τη σχέση: Η θεμελιώδης αρμονική συνιστώσα της ανορθωμένης τάσης προσδιορίζεται από την έκφραση:

Επομένως, η συχνότητα κυματισμού είναι ίση με τη διπλάσια συχνότητα της μετατροπής τάση δικτύου:

Το πλάτος της θεμελιώδους αρμονικής συνιστώσας έχει μειωθεί σε σύγκριση με το κύκλωμα μισού κύματος και επομένως ο παράγοντας κυματισμού έχει επίσης μειωθεί:

.

Για να αποφευχθεί η ζημιά στις διόδους κατά τη λειτουργία σε κυκλώματα ανόρθωσης, είναι απαραίτητο να ληφθούν υπόψη οι μέγιστες τιμές τάσης και ρεύματος στη δευτερεύουσα περιέλιξη του μετασχηματιστή κατά την επιλογή διόδων. Η μέγιστη αντίστροφη τάση κατά μήκος της διόδου είναι ίση με την τάση στα άκρα της δευτερεύουσας περιέλιξης. Επομένως, για κυκλώματα με μέσο σημείο , και για ένα κύκλωμα μισού κύματος και γέφυρας - . Σε κυκλώματα ανόρθωσης πλήρους κύματος, ο παλμός ρεύματος διέρχεται από τη δίοδο μόνο κατά τη διάρκεια μισού κύκλου, επομένως η μέση τιμή του ρεύματος που διαρρέει τη δίοδο είναι το μισό του ανορθωμένου ρεύματος: Σε ένα κύκλωμα μισού κύματος, το ίδιο ρεύμα ρέει μέσω του δίοδος και φορτίο:

Το κύκλωμα γέφυρας είναι το βασικό κύκλωμα για μονοφασικούς ανορθωτές. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί χωρίς μετασχηματιστή, δηλαδή μπορεί να συνδεθεί απευθείας στο κύκλωμα εναλλασσόμενου ρεύματος εάν η τάση δικτύου παρέχει την απαιτούμενη ανορθωμένη τάση. Όταν εργάζεστε με μετασχηματιστή, παλμούς ρεύματος εγώ 13Και εγώ 24στη δευτερεύουσα περιέλιξη του μετασχηματιστή κατευθύνονται το ένα προς το άλλο, έτσι τα σταθερά συστατικά τους αντισταθμίζονται και ο μετασχηματιστής λειτουργεί σε λειτουργία χωρίς σταθερή μαγνήτιση. Σε σύγκριση με το κύκλωμα μεσαίου σημείου, το κύκλωμα γέφυρας έχει μικρότερες διαστάσεις μετασχηματιστή, αφού μόνο μία περιέλιξη τοποθετείται στη δευτερεύουσα πλευρά.

2.4.Φίλτρα κατά της παραμόρφωσης

Η τάση στην έξοδο οποιουδήποτε μπλοκ διόδου είναι πάντα παλλόμενη και περιέχει, εκτός από τη σταθερή τάση, έναν αριθμό ημιτονοειδών στοιχείων διαφορετικών συχνοτήτων. Στις περισσότερες περιπτώσεις, φαγητό ηλεκτρονικές συσκευέςη παλλόμενη τάση είναι εντελώς απαράδεκτη. Οι απαιτήσεις για την επιτρεπόμενη τιμή του συντελεστή κυματισμού εξαρτώνται από τον σκοπό και τον τρόπο λειτουργίας της συσκευής. Για παράδειγμα, για τα στάδια του ενισχυτή εισόδου ο παράγοντας κυματισμού μπορεί να είναι εντός του εύρους . Για την τροφοδοσία συσκευών, αυτοί οι κυματισμοί πρέπει να μειωθούν σε ένα ελάχιστο επίπεδο στο οποίο δεν επηρεάζουν σημαντικά τη λειτουργία των ηλεκτρικών συσκευών.

Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιούνται φίλτρα εξομάλυνσης, τα οποία περνούν μόνο την άμεση συνιστώσα της ανορθωμένης τάσης στην έξοδο και εξασθενούν όσο το δυνατόν περισσότερο τα εναλλασσόμενα εξαρτήματά της. Τα κύρια στοιχεία των φίλτρων είναι η αυτεπαγωγή (συνδεδεμένη σε σειρά με το φορτίο) και ένας πυκνωτής (συνδεδεμένος παράλληλα με το φορτίο). Το αποτέλεσμα εξομάλυνσης αυτών των στοιχείων οφείλεται στο γεγονός ότι η αυτεπαγωγή αντιπροσωπεύει μεγάλη αντίσταση () για ρεύματα υψηλής συχνότητας και μικρή αντίσταση για ρεύματα χαμηλής συχνότητας και ο πυκνωτής αντιπροσωπεύει μεγάλη αντίσταση (για ρεύματα χαμηλής συχνότητας και χαμηλή αντίσταση για ρεύματα υψηλής συχνότητας.

Η αποτελεσματικότητα της εξομάλυνσης κυματισμού αξιολογείται από τον συντελεστή εξομάλυνσης, ο οποίος είναι ο λόγος του συντελεστή κυματισμού στην είσοδο και την έξοδο του φίλτρου

Ο συντελεστής εξομάλυνσης δείχνει πόσες φορές το φίλτρο μειώνει τον κυματισμό της ανορθωμένης τάσης.

Ανάλογα με τη μέθοδο σύνδεσης του πυκνωτή και της επαγωγής, διακρίνονται οι ακόλουθοι τύποι φίλτρων: χωρητικά (Εικ. 2.8 α), επαγωγικά (Εικ. 2.8 β), σε σχήμα L (Εικ. 2.8 γ), σε σχήμα L (Εικ. 2,8 δ).

Ρύζι. 2.8. Ηλεκτρικά κυκλώματαφίλτρα κατά της παραμόρφωσης

Στο Σχ. Το σχήμα 2.9 δείχνει παλμογράμματα των τάσεων εξόδου ενός ανορθωτή πλήρους κύματος όταν λειτουργεί χωρίς φίλτρο (Εικ. 2.9 α), όταν είναι ενεργοποιημένα τα χωρητικά (Εικ. 2.9 β) και τα επαγωγικά (Εικ. 2.9 γ) φίλτρα.

Ρύζι. 2.9. Διαγράμματα χρονισμού κατά τη λειτουργία: α) χωρίς φίλτρο.
β) με χωρητικό φίλτρο. γ) με επαγωγικό φίλτρο

Όταν χρησιμοποιείτε ένα χωρητικό φίλτρο, η εξομάλυνση του κυματισμού της ανορθωμένης τάσης και ρεύματος συμβαίνει λόγω της περιοδικής φόρτισης του πυκνωτή και της επακόλουθης εκφόρτισής του στην αντίσταση φορτίου. Ο πυκνωτής φορτίζεται με ρεύμα i dρέει μέσω της διόδου για σύντομο χρονικό διάστημα, όταν η στιγμιαία τιμή της παλμικής τάσης στην έξοδο του ανορθωτή (Εικ. 2.9 α) είναι υψηλότερη από την τάση στο φορτίο (και στον πυκνωτή). Η σταθερά χρόνου για τη φόρτιση ενός πυκνωτή καθορίζεται από τη χωρητικότητα του πυκνωτή φίλτρου και μια μικρή αντίσταση ίση με το άθροισμα της άμεσης αντίστασης των ανοιχτών διόδων και της ενεργού αντίστασης του μετασχηματιστή που μειώνεται στη δευτερεύουσα περιέλιξη. Όταν η τάση γίνει μικρότερη από την τάση στον πυκνωτή, οι δίοδοι κλείνουν και ο πυκνωτής αποφορτίζεται μέσω της αντίστασης φορτίου (Εικ. 2.9 β). Στο μεγάλη χωρητικότηταπυκνωτή και αντίσταση φορτίου, η χρονική σταθερά για την εκφόρτιση του πυκνωτή είναι σημαντικά μεγαλύτερη από τη σταθερά χρόνου για τη φόρτισή του. Σε αυτή την περίπτωση, η εκφόρτιση του πυκνωτή προχωρά εγκαίρως σχεδόν σύμφωνα με έναν γραμμικό νόμο και τάση εξόδου(Εικ. 2.9 β) δεν μειώνεται στο μηδέν, αλλά πάλλεται εντός ορισμένων ορίων. αυξάνοντας τη μέση τιμή της διορθωμένης τάσης, η οποία μπορεί να φτάσει σε μια μέγιστη τιμή με μεγάλη χωρητικότητα πυκνωτή.

Για αποτελεσματική εργασίαφίλτρο εξομάλυνσης, η χωρητικότητα στη θεμελιώδη αρμονική συχνότητα θα πρέπει να είναι τουλάχιστοντάξη μεγέθους μικρότερη από την αντίσταση φορτίου:

Επομένως, η χρήση χωρητικού φίλτρου είναι πιο αποτελεσματική με φορτίο υψηλής αντίστασης με χαμηλές τιμές ανορθωμένου ρεύματος, καθώς αυτό αυξάνει την απόδοση εξομάλυνσης.

Όταν ένα επαγωγικό φίλτρο συνδέεται σε σειρά με το φορτίο (Εικ. 2.8 β), ένα μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο που διεγείρεται από ένα παλμικό ρεύμα προκαλεί μια ηλεκτροκινητική δύναμη αυτοεπαγωγής. Σύμφωνα με την αρχή του Lenz, η ηλεκτροκινητική δύναμη κατευθύνεται έτσι ώστε να εξομαλύνει τους κυματισμούς του ρεύματος στο κύκλωμα, και επομένως τους κυματισμούς της τάσης του φορτίου (Εικ. 2.9 γ). Η απόδοση εξομάλυνσης αυξάνεται σε υψηλότερες τιμές του ανορθωμένου ρεύματος.

Η τιμή της επαγωγής του φίλτρου επιλέγεται έτσι ώστε η επαγωγική αντίδραση να είναι σημαντικά μεγαλύτερη από την αντίσταση φορτίου.

Μια μεγαλύτερη μείωση στην ανορθωμένη κυματισμό τάσης παρέχεται από μικτά φίλτρα που χρησιμοποιούν πυκνωτές και επαγωγείς, για παράδειγμα, φίλτρα εξομάλυνσης σε σχήμα L (Εικ. 2.8 γ, δ). Ωστόσο, όταν χρησιμοποιείτε αυτά τα φίλτρα, το μέγεθος της σταθερής συνιστώσας της ανορθωμένης τάσης στο φορτίο μειώνεται λόγω πτώσης μέρους της τάσης στις ενεργές αντιστάσεις της περιέλιξης του επαγωγέα ή.

2.5.Εξωτερικά χαρακτηριστικά της συσκευής ανορθωτή

Το εξωτερικό χαρακτηριστικό καθορίζει τα όρια μεταβολής του ρεύματος φορτίου, στα οποία η ανορθωμένη τάση στο φορτίο δεν μειώνεται κάτω από την επιτρεπόμενη τιμή όταν αλλάζει η αντίσταση φορτίου. Το εξωτερικό χαρακτηριστικό περιγράφεται από την εξίσωση:

όπου είναι η μέση τιμή της ανορθωμένης τάσης στη λειτουργία χωρίς φορτίο του ανορθωτή, είναι το ενεργό συστατικό της αντίστασης των περιελίξεων του μετασχηματιστή, είναι η πτώση τάσης στις διόδους του ενός βραχίονα του ανορθωτή. Για ένα κύκλωμα με μέσο σημείο, για γέφυρα – , είναι η πτώση τάσης στην ανοιχτή δίοδο.

Το εξωτερικό χαρακτηριστικό 1 (Εικ. 2.10) αντιστοιχεί σε ανορθωτή χωρίς φίλτρο, το χαρακτηριστικό 2 αντιστοιχεί σε ανορθωτή με χωρητικό φίλτρο και όταν περιλαμβάνεται ένα φίλτρο LC σχήματος L στο κύκλωμα, προκύπτει το χαρακτηριστικό 3. Τάση ανοιχτού κυκλώματος για κύκλωμα πλήρους κύματος χωρίς φίλτρο και όταν περιλαμβάνεται χωρητικό φίλτρο για Το πλήθος φόρτισης του πυκνωτή μπορεί να αυξηθεί στη μέγιστη τιμή.

Ρύζι. 2.10. Εξωτερικά χαρακτηριστικά της συσκευής ανορθωτή

Η μείωση της τάσης εξόδου με την αύξηση του ρεύματος φορτίου εξηγείται από την πτώση τάσης στα στοιχεία του κυκλώματος: αντίσταση και δίοδοι. Όταν είναι ενεργοποιημένο ένα χωρητικό φίλτρο, εμφανίζεται μια πρόσθετη μείωση της τάσης εξόδου λόγω της ταχύτερης εκφόρτισης του πυκνωτή σε χαμηλότερη αντίσταση φορτίου. Όταν το φίλτρο LC σχήματος L είναι ενεργοποιημένο, μια επιπλέον μείωση της τάσης στο φορτίο προκαλείται από μια πτώση τάσης στο επαγωγικό φίλτρο που είναι συνδεδεμένο σε σειρά.

2.6. Τριφασικά κυκλώματα ανόρθωσης

2.6.1. Τριφασικό κύκλωμα ανόρθωσης μεσαίου σημείου

Ένα τριφασικό κύκλωμα ανόρθωσης με μέσο σημείο (Εικ. 2.11) ονομάζεται επίσης τριφασικό κύκλωμα μονού κύκλου, αφού μόνο ένα από τα μισά κύματα της εναλλασσόμενης τάσης κάθε φάσης ανορθώνεται. Το τριφασικό κύκλωμα ανόρθωσης περιλαμβάνει έναν μετασχηματιστή, οι πρωτεύουσες περιελίξεις του οποίου μπορούν να συνδεθούν σε αστέρι ή δέλτα και οι δευτερεύουσες περιελίξεις μπορούν να συνδεθούν μόνο σε αστέρι. τελειώνει ένα, σι, ντοΟι δευτερεύουσες περιελίξεις του μετασχηματιστή συνδέονται με τις ανόδους τριών διόδων VD 1, VD 2, VD 3. Οι κάθοδοι των διόδων συνδέονται μεταξύ τους και χρησιμεύουν ως θετικός πόλος για το κύκλωμα φορτίου και ο ακροδέκτης μεσαίου σημείου του μετασχηματιστή χρησιμεύει ως αρνητικός πόλος.

Ρύζι. 2.11. Κύκλωμα διόρθωσης

Λειτουργία του ανορθωτή για ενεργό φορτίο.

Αρχικά, ας υποθέσουμε ότι το φορτίο του κυκλώματος ανόρθωσης είναι ενεργό, δηλ. XD= 0. Για απλότητα, θα θεωρήσουμε τις διόδους και τον μετασχηματιστή ιδανικά, δηλ. Η αντίσταση της διόδου στην προς τα εμπρός κατεύθυνση είναι μηδέν, και στην αντίστροφη κατεύθυνση είναι απείρως μεγάλη, η ενεργή αντίσταση και η επαγωγή διαρροής XaΟι περιελίξεις του μετασχηματιστή και η αυτεπαγωγή του δικτύου τροφοδοσίας λαμβάνονται ίσα με μηδέν. Τότε η μετάβαση του ρεύματος από τη μια δίοδο στην άλλη θεωρείται στιγμιαία. Η λειτουργία του κυκλώματος απεικονίζεται από τα διαγράμματα που φαίνονται στο Σχ. 2.12. Από το διάγραμμα χρόνου (βλ. Εικ. 2.12 α) είναι σαφές ότι η τάση u 2 ένα, u 2 σι , u 2 ντομετατοπίζονται στη φάση κατά το ένα τρίτο μιας περιόδου (2p/3) και κατά τη διάρκεια αυτού του διαστήματος η τάση μιας φάσης είναι υψηλότερη από την τάση των άλλων δύο φάσεων σε σχέση με το σημείο μηδέν του μετασχηματιστή. Οι δίοδοι του κυκλώματος λειτουργούν εναλλάξ για το 1/3 της περιόδου (2p/3). Σε οποιαδήποτε χρονική στιγμή, η δίοδος της οποίας το δυναμικό ανόδου σε σχέση με το σημείο μηδέν του μετασχηματιστή είναι υψηλότερο από αυτό των άλλων διόδων αγώγει ρεύμα. Αυτό ισχύει για την περίπτωση της σύνδεσης διόδων σε μια ομάδα καθόδου. Το ρεύμα σε κάθε δίοδο ρέει για το 1/3 της περιόδου (2p/3) και σταματά όταν το δυναμικό ανόδου της διόδου λειτουργίας γίνει χαμηλότερο από το δυναμικό καθόδου. Η δίοδος κλείνει και εφαρμόζεται αντίστροφη τάση σε αυτήν u β(βλ. Εικ. 2.12 γ). Η τρέχουσα μετάβαση από τη μια δίοδο στην άλλη συμβαίνει τη στιγμή που οι καμπύλες τέμνονται τάσεις φάσης(σημεία α, β, γ, δ στο Σχ. 2.12α). Διορθωμένο ρεύμα i dπερνά μέσα από το φορτίο Rdσυνεχώς και αποτελείται από εναλλασσόμενα ρεύματα ανόδου εγώ α 1 ,εγώ α 2 , εγώ α 3. Στιγμιαία τιμή ανορθωμένης τάσης u d(βλ. Εικ. 2.12β) σε κάθε στιγμή καθορίζεται από την τιμή της στιγμιαίας τάσης της φάσης στην οποία συνδέεται η δίοδος λειτουργίας. Διορθωμένη τάση u dαντιπροσωπεύει το περίβλημα των ημιτονοειδών τάσεων φάσης u 2 δευτερεύουσες περιελίξεις μετασχηματιστή Τ. Καμπύλη ανορθωμένου ρεύματος i dστο Xa = 0, XD= 0 επαναλαμβάνει την διορθωμένη καμπύλη τάσης. Τρέχουσα κυματομορφή εγώ αστη δίοδο VD 1 φαίνεται στο Σχ. 2.12c. Ρεύμα διόδου VD 1 σε αυτή την περίπτωση θα είναι επίσης ρεύμα Εγώ 2 έναδευτερεύουσα περιέλιξη του μετασχηματιστή. Αντίστροφη καμπύλη τάσης u β 1 στη δίοδο VD 1 σχηματίζεται από τμήματα ημιτονοειδών γραμμικών τάσεων ( u ab, u με α), επειδή η άνοδος της αδρανούς διόδου συνδέεται με μια από τις φάσεις και η κάθοδος, μέσω μιας ανοιχτής διόδου, συνδέεται με μια άλλη φάση της δευτερεύουσας περιέλιξης. Οι στιγμιαίες τιμές της τάσης φάσης προς φάση (γραμμή σε γραμμή) αντιστοιχούν στις τεταγμένες της περιοχής που σκιάζεται στο Σχ. 2.12α. Χτισμένο πάνω τους γράφημα γραμμήςΑντίστροφη τάση u β 1, σε δίοδο VD 1 (βλ. Εικ. 2.12 γ). Σ Τ = = 1,345P d,

Οπου μικρό 1 = 3U 1 Εγώ 1 = 1,21P d– υπολογισμένη ισχύς της κύριας περιέλιξης του μετασχηματιστή.

μικρό 2 = 3U 2 Εγώ 2 = 1,48P d– υπολογισμένη ισχύς της δευτερεύουσας περιέλιξης του μετασχηματιστή.

P d = Εσυ το εκανες– ισχύς φορτίου.

Σε έναν τριφασικό ανορθωτή με μέσο σημείο, εμφανίζεται το φαινόμενο της εξαναγκασμένης μαγνήτισης του μαγνητικού κυκλώματος του μετασχηματιστή, επειδή ρεύματα των δευτερευόντων περιελίξεων του μετασχηματιστή Εγώ 2 ένα,Εγώ 2 σι, Εγώ 2 ντοπεριέχουν ένα σταθερό συστατικό ίσο με Ταυτότητα,που δημιουργεί μια μονοκατευθυντική ροή εξαναγκασμένης μαγνήτισης του μετασχηματιστή σε κάθε μαγνητικό πυρήνα. Αυτή η ροή, που πάλλεται σε τριπλή συχνότητα σε σχέση με τη συχνότητα του δικτύου τροφοδοσίας, κλείνει εν μέρει μέσω του πυρήνα, εν μέρει μέσω του οπλισμού αέρα και χάλυβα που περιβάλλει τον πυρήνα του μετασχηματιστή, προκαλώντας τη θέρμανση τους. Ως αποτέλεσμα, ο πυρήνας του μετασχηματιστή είναι κορεσμένος και οι απώλειες θερμότητας συμβαίνουν στον οπλισμό χάλυβα λόγω των δινορευμάτων που προκαλούνται από τη μεταβλητή συνιστώσα της εξαναγκασμένης ροής μαγνήτισης. Ο κορεσμός του μαγνητικού κυκλώματος του μετασχηματιστή οδηγεί σε απότομη αύξηση του ρεύματος μαγνήτισης (ρεύμα χωρίς φορτίο) του μετασχηματιστή. Για να αποφευχθεί ο κορεσμός, είναι απαραίτητο να αυξηθεί η διατομή του μαγνητικού κυκλώματος. Ωστόσο, αυτό οδηγεί σε υπερεκτίμηση των παραμέτρων βάρους και μεγέθους του μετασχηματιστή και ολόκληρης της εγκατάστασης ανορθωτή. Για την εξάλειψη των πρόσθετων απωλειών που προκαλούνται από τη μεταβλητή συνιστώσα της ροής εξαναγκασμένης μαγνήτισης, οι πρωτεύουσες περιελίξεις του μετασχηματιστή πρέπει να συνδέονται σε τρίγωνο. Στην περίπτωση αυτή, μόνο η σταθερή συνιστώσα παραμένει στη ροή εξαναγκασμένης μαγνήτισης. η μεταβλητή συνιστώσα με μια ξεκάθαρα εκφρασμένη τρίτη αρμονική αντισταθμίζεται από ροές που δημιουργούν ρεύματα υψηλότερων αρμονικών με συχνότητα που είναι πολλαπλάσιο των τριών που περιέχονται στα ρεύματα πρωτεύουσες περιελίξειςμετασχηματιστή και κλείσιμο κατά μήκος του κυκλώματος που σχηματίζεται από αυτές τις περιελίξεις. Η υπολογιζόμενη ισχύς του μετασχηματιστή κατά τη σύνδεση των περιελίξεων σε ένα τρίγωνο δεν αλλάζει.

2.6.2.Τριφασικό κύκλωμα γέφυρας

Ένας σημαντικός αριθμός τριφασικών ανορθωτών ρεύματος κατασκευάζεται χρησιμοποιώντας ένα κύκλωμα γέφυρας (κύκλωμα Larionov), το οποίο περιέχει έναν τριφασικό μετασχηματιστή και ένα μπλοκ ανορθωτή έξι διόδων (Εικ. 2.13.) Οι πρωτεύουσες και δευτερεύουσες περιελίξεις του μετασχηματιστή μπορούν να συνδεθούν σε κύκλωμα αστεριού ή δέλτα. Ωστόσο, ένα κύκλωμα ανόρθωσης γέφυρας μπορεί να χρησιμοποιηθεί χωρίς μετασχηματιστή. Οι δίοδοι στο μπλοκ ανορθωτή χωρίζονται σε δύο ομάδες:

1) κάθοδος ή περιττή (δίοδοι VD 1, VD 3, VD 5), όπου οι κάθοδοι των διόδων συνδέονται ηλεκτρικά και ο κοινός ακροδέκτης τους είναι ο θετικός πόλος για το εξωτερικό κύκλωμα και οι άνοδοι συνδέονται με τους ακροδέκτες των δευτερευόντων περιελίξεων του μετασχηματιστή.

2) ανοδική, ή ακόμη (δίοδοι VD 2, VD 4, VD 6), στο οποίο οι άνοδοι των διόδων συνδέονται ηλεκτρικά μεταξύ τους και οι κάθοδοι συνδέονται με τις ανόδους της πρώτης ομάδας. Το κοινό σημείο σύνδεσης των ανοδίων είναι ο αρνητικός πόλος για το εξωτερικό κύκλωμα. Το φορτίο συνδέεται μεταξύ των σημείων σύνδεσης των καθόδων και των ανόδων των διόδων.

Ένα τριφασικό κύκλωμα γέφυρας μπορεί να θεωρηθεί ως μια σειριακή σύνδεση δύο τριφασικών κυκλωμάτων μεσαίου σημείου που τροφοδοτούνται από ένα μόνο τύλιγμα μετασχηματιστή. Ανά πάσα στιγμή, η δίοδος στην ομάδα καθόδου θα είναι ανοιχτή της οποίας το δυναμικό ανόδου είναι υψηλότερο από τα δυναμικά των ανοδίων άλλων διόδων στην ομάδα καθόδου και στην ομάδα ανόδου - η δίοδος της οποίας το δυναμικό καθόδου είναι χαμηλότερο από τα δυναμικά των καθόδων άλλων διόδων στην ομάδα ανοδίων.

Ρύζι. 2.13. Κύκλωμα διόρθωσης

Η λειτουργία του κυκλώματος μπορεί να παρακολουθηθεί χρησιμοποιώντας τα διαγράμματα χρονισμού στο Σχ. 2.14. Δεδομένου ότι οι τρόποι λειτουργίας του κυκλώματος για ενεργά και ενεργά επαγωγικά φορτία διαφέρουν ελαφρώς, θα αναλύσουμε τη λειτουργία του κυκλώματος για το πιο κοινό ενεργό-επαγωγικό φορτίο, λαμβάνοντας X a = 0, X d = 0. Οι δίοδοι της ομάδας καθόδου ανοίγουν τη στιγμή της τομής των θετικών τμημάτων των καμπυλών τάσης φάσης (σημεία a, b, c, d, e στο Σχ. 2.14a) και οι δίοδοι της ομάδας ανόδου - τη στιγμή τομής των αρνητικών τμημάτων των καμπυλών τάσης φάσης (σημεία k, l , m, n). Κάθε δίοδος είναι ανοιχτή για το ένα τρίτο του κύκλου. Με τη στιγμιαία μεταγωγή του ρεύματος σε ένα τριφασικό κύκλωμα γέφυρας, το ρεύμα πραγματοποιείται σε οποιαδήποτε χρονική στιγμή

Ο κόσμος των δωρεάν προγραμμάτων και χρήσιμες συμβουλές
2024 whatsappss.ru