Napetost, ki jo prejmejo usmerniki, ni konstantna, ampak pulzirajoča. Sestavljen je iz stalnih in spremenljivih komponent. Večja kot je spremenljiva komponenta glede na konstantno, večja je valovitost in slabša je kakovost usmerjene napetosti.

Izmenično komponento tvorijo harmoniki. Harmonične frekvence so določene z enakostjo

f(n) = kmf,

kjer je k harmonično število, k = 1, 2, 3, ..., m je število impulzov usmerjene napetosti, f je frekvenca omrežne napetosti.

Ocenjuje se kakovost popravljene napetosti faktor valovanja p, ki je odvisna od povprečne vrednosti popravljene napetosti in amplitude osnovnega harmonika v bremenu.

Vrstni red harmoničnih komponent n = km, ki jih vsebuje krivulja popravljene napetosti, je odvisen le od števila impulzov in ni odvisen od posameznega. Harmoniki najmanjših števil imajo največjo amplitudo.

Efektivna vrednost napetosti harmonične komponente reda n je odvisna od povprečne vrednosti popravljene napetosti Ud idealnega nereguliranega usmernika:

V resničnih tokokrogih se prehod toka iz ene diode v drugo zgodi v določenem končnem časovnem obdobju, ki se meri v frakcijah in se imenuje komutacijski kot. Prisotnost komutacijskih kotov znatno poveča amplitudo harmonikov. Posledično rastejo popravljeno valovanje napetosti.

Izmenična komponenta usmerjene napetosti, sestavljena iz nizko- in visokofrekvenčnih harmonikov, ustvarja v bremenu izmenični tok, ki moti druge elektronske naprave.

Za zmanjšanje valovanja popravljene napetosti med izhodnimi sponkami usmernika in obremenitvijo vključite anti-aliasing filter, ki bistveno zmanjša valovanje popravljene napetosti z dušenjem harmonikov.

Glavni elementi gladilnih filtrov so (dušilke) in pri nizkih močeh tranzistorji.

Delovanje pasivnih filtrov (brez tranzistorjev in drugih ojačevalnikov) temelji na frekvenčni odvisnosti vrednosti upora reaktivnih elementov (induktor in kondenzator). Reaktanca induktorja Xl in kondenzatorja Xc: Xl = 2πfL, Xc = 1/2πfC,

kjer je f frekvenca toka, ki teče skozi reaktivni element, L je induktivnost induktorja, C je kapacitivnost kondenzatorja.

Iz formul za upornost reaktivnih elementov sledi, da se z naraščajočo frekvenco toka upornost tuljave poveča, upornost kondenzatorja pa zmanjša. Za enosmerni tok Upornost kondenzatorja je neskončna, upornost induktorja pa nič.

Ta funkcija omogoča, da induktor prosto prepušča direktno komponento popravljenega toka in zakasnitvene harmonike. Poleg tega višje kot je harmonsko število (višja kot je njegova frekvenca), bolj učinkovito je zakasnjeno. Nasprotno, kondenzator popolnoma blokira komponento enosmernega toka in omogoča prehod harmonikov.

Glavni parameter, ki označuje učinkovitost filtra, je koeficient glajenja (filtriranja).

q = p1 / p2,

kjer je p1 faktor valovanja na izhodu usmernika v vezju brez filtra, p2 je faktor valovanja na izhodu filtra.

V praksi se uporabljajo pasivni filtri L, U in resonančni filtri. Najpogosteje uporabljena sta oblika L in U, katerih diagrami so prikazani na sliki 1

Slika 1. Vezja pasivnih gladilnih filtrov v obliki črke L (a) in oblike U (b) za zmanjšanje valovanja popravljene napetosti

Začetni podatki za izračun induktivnosti filtrske dušilke L in kapacitivnosti filtrskega kondenzatorja C so faktor valovanja usmernika, možnost zasnove vezja, kot tudi zahtevani faktor valovanja na izhodu filtra.

Izračun parametrov filtra se začne z določitvijo koeficienta glajenja. Nato morate naključno izbrati vezje filtra in kapacitivnost kondenzatorja v njem. Kapacitivnost filtrirnega kondenzatorja je izbrana iz spodaj navedenega obsega kapacitivnosti.

V praksi se uporabljajo kondenzatorji naslednjih zmogljivosti: 50, 100, 200, 500, 1000, 2000, 4000 μF. Priporočljivo je, da pri visokih delovnih napetostih uporabite manjše kapacitivnosti iz te serije, pri nizkih napetostih pa večje kapacitivnosti.

Induktivnost induktorja v filtrirnem vezju v obliki črke L je mogoče določiti iz približnega izraza

za shemo v obliki črke U -

V formuli je kapacitivnost nadomeščena v mikrofaradih, rezultat pa dobimo v henryjih.

Filtriranje valovanja popravljene napetosti

frekvenca pulziranja plinskega mehurčka (seizmično)- — Teme naftna in plinska industrija EN frekvenca nihanja mehurčkov … Priročnik za tehnične prevajalce

Pretvornik izmeničnega električnega toka v enosmerni tok. Najmočnejši viri električne energije proizvajajo izmenični tok (glej Izmenični tok). Vendar pa veliko električnih..... Velika sovjetska enciklopedija

Linearni elektronski filtri Butterworthov filter Chebyshev filter Eliptični filter Besselov filter Gaussov filter Legendrov filter Gaborjev filter Edit Chebyshev filter ... Wikipedia

Linearni elektronski filtri Butterworthov filter Chebyshev filter Eliptični filter Besselov filter Gaussov filter Legendrov filter Gaborjev filter ... Wikipedia

Linearni elektronski filtri Butterworthov filter Chebyshev filter Eliptični filter Besselov filter Gaussov filter Legendrov filter Gaborjev filter Edit Chebyshev filter je ena od vrst linearnih analognih ali digitalnih filtrov ... Wikipedia

Gladilna filtrirna naprava za glajenje valov po rektifikaciji izmenični tok diodni most. Najenostavnejši gladilni filter je elektrolitski kondenzator velike kapacitete, ki je nameščen na tokokrogu vzporedno z bremenom... Wikipedia

GOST 23875-88 Kakovost električne energije. Izrazi in definicije- Terminologija GOST 23875 88: Kakovost električne energije. Izrazi in definicije originalni dokument: Facteur de distortion (d’une tension ou d’un courant alternatif non sinusoïdal) 55 Definicije pojma iz različnih dokumentov: Facteur de… … Slovar-priročnik izrazov normativne in tehnične dokumentacije

I Srce Srce (latinsko cor, grško cardia) je votel fibromuskularni organ, ki s funkcijo črpalke zagotavlja gibanje krvi v krvožilnem sistemu. Anatomija Srce se nahaja v sprednjem mediastinumu (Mediastinum) v osrčniku med... ... Medicinska enciklopedija

Terestrični magnetizem, magnetno polje Zemlje in okolice. Zemlja ima dipolno magnetno polje, kot da bi bil v njenem središču ogromen trak magneta. Konfiguracija tega polja se počasi spreminja... ... Collierjeva enciklopedija

I Miokarditis Miokarditis (myocarditis; grško + myos mišica + kardia srce + itis) je izraz, ki združuje veliko skupino različnih etiologij in patogeneze miokardnih lezij, katerih osnova in vodilna značilnost je vnetje. Sekundarno..... Medicinska enciklopedija

O faktorju valovanja se največkrat govori pri obravnavi spremenljivke elektrika. Nato se upošteva faktor valovanja napetosti ali toka. Obstaja notranja delitev koeficientov valovanja napetosti (toka) na: koeficient valovanja napetosti (toka), koeficient valovanja napetosti (toka) po povprečni vrednosti, po efektivni vrednosti.

Na splošno ima napetostna valovna oblika na izhodu usmerniške naprave konstantno (imenovano koristno) in izmenično (pulzirajočo) komponento.

OPREDELITEV

Koeficient valovanja napetosti (toka). imenujejo vrednost, ki je enaka razmerju vrednosti amplitude (največje vrednosti) spremenljive komponente pulzirajoče napetosti (toka) do neposredne komponente.

Če popravljeno napetost predstavimo v obliki Fourierove serije kot vsoto konstantne komponente () in določenega števila () harmonikov z amplitudo, potem lahko koeficient valovanja napetosti () določimo s formulo:

kjer je n harmonično število.

V tem primeru se komponenta šteje za uporaben rezultat delovanja usmernika, v nasprotju s pulzami. Če je oblika valovanja zapletena, potem največja vrednost morda ni prvi harmonik, vendar se običajno razume kot k. Uporablja se pri izračunih in je zapisan v tehnični dokumentaciji opreme.

Različice koeficientov valovanja napetosti (toka).

Povprečni koeficient valovanja napetosti (toka) je vrednost, ki je enaka razmerju med povprečno vrednostjo spremenljive komponente pulzirajoče napetosti (toka) in konstantne komponente.

Koeficient valovanja napetosti (toka) na podlagi efektivne vrednosti je parameter, ki ga najdemo kot razmerje med efektivno vrednostjo spremenljive komponente pulzirajoče napetosti (toka) in njene konstantne komponente.

Pogosto je potrošnikom vseeno, kateri od harmonikov na izhodu usmerniške naprave ima največji razpon. Zanimiv je skupni obseg pulzacij, ki je označen z absolutnim koeficientom pulzacije (), ki je določen z izrazom:

Ali pa uporabite formulo:

Faktor valovanja napetosti se meri z osciloskopom ali dvema voltmetroma.

Faktor valovanja je ena najpomembnejših značilnosti usmernika - naprave, ki je zasnovana za pretvorbo izmenične napetosti vira električne energije v enosmerno napetost.

Enote

Koeficient pulziranja se obravnava kot brezdimenzijska količina ali pa se navede v odstotkih.

Primeri reševanja problemov

PRIMER 1

telovadba	Kakšni so koeficienti valovanja za prvi harmonik, absolutni koeficienti valovanja v dveh računskih možnostih, če je konstantna napetost na izhodu usmerniške naprave 20 V, napetost valovanja pa je ?
rešitev	Koeficient valovanja napetosti za prvi harmonik najdemo z izrazom: kjer je n =1. Naredimo izračune: Absolutni koeficient valovanja napetosti (možnost 1) najdemo po formuli: Izračunajmo: Druga možnost za absolutni faktor valovanja napetosti: Izračunajmo:
Odgovori

PRIMER 2

telovadba

Ko se izmenična napetost v obliki sinusoide uporabi za primarno navitje ujemajoče naprave (slika 1), bo imela napetost na sponkah sekundarnega navitja: Dioda prevaja električni tok samo polovico obdobja izmenična napetost. V pozitivni polovici obdobja, ko je potencial na anodi diode (VD) večji od nič, je le-ta odprta in na diodo deluje celotna napetost sekundarnega navitja transformatorja. Kakšen bo trenutni koeficient valovanja glede na povprečno vrednost?

Izračun filtrov za PWM

Članek bo obravnaval izračun najpreprostejših filtrirnih vezij za glajenje modulacije širine impulza. Kaj je PWM, kje se uporablja in kako ga izvajati, preberite v ločenem članku.

Prva stvar, na katero se morate osredotočiti, je namen vezja, za katerega boste zgradili filter. Če nekoliko poenostavimo, lahko vezja PWM razdelimo na dve vrsti:

Primer signalnega PWM je na primer najenostavnejši DAC, z močnostnim PWM najpogosteje razumemo signal PWM na izhodu močnostnih stikal, npr. impulzni viri prehrana (IIP). Strogo gledano se v napajalnikih sam signal PWM uporablja tudi v signalnem vezju (krmiljenje tranzistorjev) in na izhodu takšnih virov signal ponavlja obliko krmilnih signalov, vendar ima večjo moč, zato potrebujejo filtre, ki omogočajo višje sile, da preidejo.

Filtriranje PWM v signalnih vezjih

Za preprosta signalna vezja z obremenitvami z visokim uporom je najbolj optimalno filtrirno vezje integrirno vezje RC, ki je v bistvu preprost nizkopasovni filter. Pri obravnavi se uporablja koncept "integrirajočega RC vezja". impulzni odzivi ta veriga.

Slika 1. Najenostavnejši nizkopasovni filter je integrirno vezje RC in njegov frekvenčni odziv.

Glavna značilnost filtra je mejna frekvenca (Slika 1 prikazuje kotno mejno frekvenco - ω s) - amplituda nihanj dane frekvence na izhodu filtra je oslabljena na raven ~0,707 (-3 dB) od vhodne vrednosti. Mejna frekvenca je določena z naslednjo formulo:

Tukaj sta R in C upornost upora v ohmih in kapacitivnost kondenzatorja v faradih. Ne smemo pozabiti, da je za pravilno delovanje gladilnega filtra potrebna časovna konstanta verige RC ( τ = R C) mora biti čim krajša do obdobja PWM, potem se popolno polnjenje-praznjenje kondenzatorja ne bo zgodilo v eni periodi.

Naslednji pomemben parameter, ki omogoča izračun slabljenja nihanj pri določeni frekvenci prenosni koeficient filter je razmerje K = U ven / U in. Za določeno verigo RC se koeficient prenosa izračuna na naslednji način:

Če poznate te formule in ob upoštevanju konstantnega padca napetosti na uporu, lahko približno izračunate filter s potrebne lastnosti- na primer z določitvijo razpoložljive zmogljivosti ali zahtevane stopnje pulziranja.

Kalkulator filtra RC PWM

Upoštevajte, da če želite pridobiti zglajen sinusoidni signal iz signala PWM, mora biti mejna frekvenca filtra višja od maksimalne frekvence signala, kar pomeni, da mora biti frekvenca PWM še višja.

PWM filtriranje v močnostnih tokokrogih

V močnostnih tokokrogih pri nizkih uporih obremenitve (na primer navitja elektromotorja) postanejo izgube v filtrskem uporu zelo velike, zato podobnih primerih Nizkoprepustni filtri se uporabljajo na induktorjih in kondenzatorjih.

Slika 2. Nizkoprepustni filter na LC vezju in njegov frekvenčni odziv.

LC filter je osnovno nihajno vezje, ki ima lastno resonančno frekvenco, zato bo njegov dejanski frekvenčni odziv nekoliko drugačen od frekvenčnega odziva, prikazanega na sliki 2.

Ker ta članek govori o filtru za močnostna vezja, je treba pri izračunu filtra upoštevati, da mora biti s filtrom oslabljen tudi osnovni harmonik vhodne napetosti, zato mora biti njegova resonančna frekvenca nižja od frekvence PWM .

Formula za izračun resonančne frekvence LC vezja:

f = 1/(2 π (L C) 0,5)

Če resonančna frekvenca vezja sovpada s frekvenco PWM, lahko LC vezje preide v način generiranja, potem lahko pride do zmede na izhodu, zato predlagam, da se temu nesporazumu previdno izognete. Poleg tega je pri načrtovanju tega filtra še več odtenkov, ki bi jih bilo lepo upoštevati, da bi dosegli želeni rezultat, in sicer:

1. Za odpravo resonančnih pojavov na eni od visokofrekvenčnih harmonskih komponent je priporočljivo najti kapacitivnost kondenzatorja iz pogoja, da je valovna impedanca filtra enaka uporu obremenitve:
2. Za glajenje valov s takšnim filtrom je zaželeno, da je kapacitivna reaktanca kondenzatorja za najnižjo frekvenco pulziranja čim manjša kot upor obremenitve in tudi veliko manjša od induktivne reaktanse induktorja za prvi harmonik.

Kompleksni dobiček LC-filtra se izračuna po naslednji formuli:

kjer je n številka harmonične komponente vhodnega signala, jaz- namišljena enota, ω = 2πf, L - induktivnost tuljave (H), C - kapaciteta kondenzatorja (F), R - obremenitveni upor (Ohm).

Iz formule je očitno, da višji kot je harmonik, bolje ga zaduši filter, zato je dovolj, da izračunamo nivo samo za prvi harmonik.

Če želite preiti s kompleksne predstavitve koeficienta prenosa na eksponentno, morate najti modul kompleksnega števila. Za tiste, ki so (tako kot jaz) spali pri urah matematike na inštitutu, naj vas spomnim, da se modul kompleksnega števila izračuna zelo preprosto:

2. Sekundarni viri energije.
Osnovna vezja, parametri in karakteristike

2.1. Strukturna shema VIEPa

Usmerniške naprave pretvorijo izmenično napetost napajalnega omrežja v enosmerno napetost na bremenu. Uporabljajo se kot sekundarni viri energije (SPPS), katerih blok diagram je prikazan na sl. 2.1.

riž. 2.1. VIEP blokovni diagram

Močnostni transformator Tr zmanjša AC omrežno napetost U 1 pogostost f=50 Hz na zahtevano vrednost U 2. Poleg tega transformator zagotavlja galvansko ločitev napajalnega omrežja in bremena VEP. Usmernik IN pretvarja AC napetost U 2 v popravljeno pulzirajočo napetost iste polarnosti Ud. Anti-aliasing filter F zmanjša valovanje popravljene napetosti Ud. Stabilizator sv ohranja konstantno izhodno napetost Ti ven ko omrežna napetost niha U 1 ali sprememba obremenitve VIPE.

2.2.Osnovna usmerjevalna vezja

Napajalniki majhne moči (do nekaj sto vatov) običajno uporabljajo usmernike, ki jih napaja enofazna omrežna napetost. V enofaznih usmernikih se uporabljajo tri glavna vezja za povezovanje diod: enofazno polvalovno vezje z eno diodo, enofazna polvalovna vezja: sredinsko vezje (ničelno vezje) z dvema diodama in mostno vezje z štiri diode.

Enosmerni napajalniki srednje (do 1000 W) in višje (nad 1000 W) moči uporabljajo usmerniške naprave, ki jih napaja trifazna napetost. Trifazni usmernik lahko izdela NPO z uporabo polvalovnega vezja s tremi diodami ali polvalovnega vezja s šestimi diodami, ki se imenuje trifazni most ali Larionovo vezje.

2.3. Enofazna usmerjevalna vezja

2.3.1.Polvalovno rektifikacijsko vezje

Enofazno polvalovno rektifikacijsko vezje (slika 2.2) je najpreprostejše. Polprevodniška dioda VD1, ki ima enosmerno prevodnost, je zaporedno povezan z obremenitvijo Rd.

riž. 2.2. Polvalovno rektifikacijsko vezje

Časovni diagrami (sl. 2.3) napetosti in tokov usmernika kažejo, da je v takem vezju tok jaz d teče skozi breme samo med pozitivnim polciklom napetosti u 2, ki prihaja iz sekundarnega navitja transformatorja (sl. 2.3 a, b). Kot rezultat, pod obremenitvijo Rd pojavi se pulzirajoča napetost u d pozitivne polarnosti (slika 2.3 c). V negativnem polciklu napetosti u 2 dioda VD1 zapira, tok i d =0 in dioda je izpostavljena povratni napetosti u 2, katere največja vrednost je enaka amplitudi U 2 m, tj. napetost na diodi (slika 2.3 d).

Popravljena nihajna napetost na bremenu u d opisan z izrazom v obsegih itd. in se lahko predstavi z vsoto konstantnih in spremenljivih komponent

Nesinusoidno spremenljivo komponento lahko predstavimo z nizom harmonikov, to je nizom sinusnih komponent z naraščajočo frekvenco in padajočo amplitudo z zaporedno številko. Potem lahko pulzirajočo napetost predstavimo kot harmonično Fourierjevo vrsto

riž. 2.3. Polvalovni časovni diagrami

kar bo za polvalovno usmerjevalno vezje zapisano kot izraz:

S Fourierjevim nizom so določeni glavni parametri rektifikacijskega vezja.

DC komponenta se izračuna kot povprečna vrednost popravljene napetosti pri obremenitvi, ko usmernik deluje v načinu brez obremenitve v obdobju omrežne napetosti

Povprečna vrednost valovitosti toka v bremenu je določena z izrazom: .

Za izmenično komponento popravljene napetosti je značilna največja vrednost (osnovni harmonik): , kjer je – amplituda osnovnega harmonika.

Učinkovitost usmernika je določena z vrednostjo koeficienta valovanja, ki je določena z razmerjem med amplitudo osnovnega harmonika U m in povprečno vrednostjo popravljene napetosti.

V tem primeru frekvenca valovanja osnovnega harmonika sovpada s frekvenco valovanja popravljene napetosti in je enaka frekvenci omrežne napetosti:

Prednost polvalovnega vezja je njegova preprostost. Slabosti: velike dimenzije transformatorja, velik faktor valovanja, nizka frekvenca osnovni harmonik. Zato se takšno usmerjevalno vezje uporablja omejeno, predvsem za napajanje nizkoenergetskih vezij in visokonapetostni, na primer: katodne cevi.

2.3.2.Polvalovno vezje s srednjo točko

Enofazno polvalovno vezje s srednjo točko (slika 2.4) je vzporedna povezava dveh polvalovnih usmernikov, katerih diode delujejo na skupni obremenitvi.

riž. 2.4. Polvalovno vezje s srednjo točko

Pri uporabi napetosti u 1 napetosti se pojavijo na primarnem navitju transformatorja na vsaki polovici sekundarnega navitja u 21, u 22(slika 2.5 a). Sekundarna navitja W 21 in W 22 vključeni dosledno in ustrezno. Diode vezja prevajajo tok izmenično, vsaka v polciklu (sl. 2.5 b, c). V prvem polčasu na diodo VD1 uporabi se pozitivna polvalovna napetost u 21, v vezju navitja diode W 21 tok teče jaz 21(glej sliko 2.5 b). Dioda VD2 je v tem trenutku zaprt, saj je z njim povezan preko diode, ki je v tem trenutku odprta VD1 povratna napetost se uporablja za oba navitja transformatorja (Slika 2.5 f). V naslednjem polčasu dioda se bo odprla VD2, in trenutni jaz 22 vezje dioda - navitje bo teklo W 22. (glej sliko 2.5 c). Tako skozi obremenitveni upor Rd tokovi izmenično tečejo v isto smer jaz 21 in jaz 22. Kot rezultat, pod obremenitvijo Rd nastanejo polvalovi toka jaz d in napetost u d istega znaka (sl. 2.5 d, e).

Napetost, ki jo popravi to vezje, je tako kot napetost polvalovnega vezja pulzirajoča, kar pomeni, da se lahko razširi v harmonično Fourierjevo vrsto.

Kje je povprečna vrednost popravljene napetosti na bremenu. Ko usmernik deluje v stanju mirovanja, je to določeno z izrazom:

riž. 2.5. Časovni diagrami za sredinsko vezje

Od tod efektivna vrednost napetosti v sekundarnem navitju transformatorja:

Popravljena trenutna vrednost jaz d je določen z izrazom:

Amplituda toka v sekundarnem navitju transformatorja in efektivno vrednost .

V polnovalnem vezju se je amplituda glavne harmonske komponente zmanjšala na vrednost , zato se je zmanjšal tudi koeficient valovanja:

.

Iz časovnih diagramov (glej sliko 2.5 a, d) je jasno, da napetost pri obremenitvi doseže največjo vrednost U 2 m dvakrat v obdobju popravljene napetosti. Zato je frekvenca valovanja napetosti obremenitve Ud enaka dvakratni frekvenci omrežne napetosti:

V tokokrogu srednjega usmerjevalnika tečejo tokovi v sekundarnih navitjih izmenično (v navitju W 21 od konca do začetka in v vijuganju W 22 od začetka do konca), tako jedro transformatorja ni prednapeto in v primarnem navitju deluje čisto sinusni tok, kar vodi do zmanjšanja tipične moči in boljšega izkoristka transformatorja. V primerjavi s polvalovnim usmerniškim vezjem se je vrednost popravljene napetosti podvojila Ud in trenutni jaz d se je koeficient pulziranja zmanjšal.

Slabosti vezja: potreba po izhodu srednje točke sekundarnega navitja, potreba po uravnoteženju sekundarnih navitij, da se zagotovi enakost, velika povratna napetost na diodah, povečanje dimenzij transformatorja.

2.3.3.Polnovalno mostično vezje

V obravnavanem vezju (slika 2.6) je usmernik sestavljen iz štirih polprevodniške diode, sestavljen po diagramu mostu, v eni od diagonal katerega ab napetost sekundarnega navitja transformatorja je priključena, na drugo pa CD– odpornost na obremenitev Rd. Pozitivni pol bremena je skupna priključna točka katod diod (točka d), negativna – priključna točka anod (točka z).

riž. 2.6. Polnovalno mostično vezje

Delovanje vezja je prikazano na sl. 2.7, ki prikazuje oblike tokov in napetosti za idealizirano mostično vezje v njegovih različnih odsekih. Napetost in tok sekundarnega navitja transformatorja se s časom spreminjata po harmoničnem zakonu (slika 2.7a)

;

Med pozitivnim polciklom napajalne napetosti točkovni potencial A je pozitiven in točke b– negativno. Diode VD1 in VD3 bo vklopljen v smeri naprej in trenutni impulz jaz 13 bo prešel s pozitivnega priključka sekundarnega navitja skozi diodo VD1, obremenitev Rd in skozi odprto diodo VD3 na negativni priključek sekundarnega navitja transformatorja (slika 2.6). Oblika tega toka bo sledila obliki toka jaz 2 sekundarno navitje transformatorja (slika 2.7b). Skozi obremenitev Rd, trenutni impulz jaz 13 sprosti napetost na njem u d(Sl. 2.7e), ki brez upoštevanja napetostnih izgub na diodah ponavlja obliko pozitivne polvalovne napetosti, t.j. ima amplitudo valovanja. VD2 in VD4 zaklenjeni, ker so vklopljeni v nasprotni smeri. Te diode so izpostavljene negativni povratni napetosti, katere največja vrednost je (Slika 2.7f).

Ko se polarnost napetosti spremeni na sekundarnem navitju transformatorja, se anoda diode VD2 se poveže z "+" in katodo diode VD4 na napetost "–" (glej sliko 2.6). Zdaj v drugi polovici cikla pod vplivom enosmerne napetosti bo

riž. 2.7. Časovni diagrami mostov

obstajajo diode VD2 in VD4, in diode VD1 in VD3 zaklenjen z obratno napetostjo (glej sliko 2.7g).

V vezju sekundarnega navitja transformatorja odprte diode VD2 in VD4 in obremenitve Rd prešel bo trenutni impulz jaz 24(glej sliko 2.7c) enake oblike kot tokovni impulz jaz 13, ki izolira napetostni impulz na bremenu, katerega velikost in polarnost sta enaki kot v prvem polciklu (slika 2.7e).

Tako se med obdobjem pretvorjene napetosti v tokokrogu bremena Rd dva tokovna impulza preideta, ne da bi spremenila svojo smer in ustvarila obremenitveni tok (glej sliko 2.7d), pod vplivom katere se na obremenitvi sprosti pulzirajoča napetost (glej sliko 2.7e), enakega tipa kot pri vezju s srednjo točko.Popravljena napetost vsebuje konstantno komponento in neskončno vrsto harmoničnih komponent in jo lahko zapišemo kot harmonično Fourierjevo vrsto:

DC komponenta se izračuna kot povprečna vrednost popravljene napetosti na bremenu, ko usmernik deluje v načinu brez obremenitve:

Pri izračunu popravljenega toka jaz d skozi obremenitev je treba upoštevati, da ko tok teče skozi odprto diodo, napetost na njej pade, katere vrednost je navedena v referenčnih knjigah, zato je tok v obremenitvi določen z izrazom:

Efektivna vrednost toka sekundarnega navitja je povezana s tokom bremena z razmerjem: Osnovna harmonska komponenta usmerjene napetosti je določena z izrazom:

zato je frekvenca valovanja enaka dvakratni frekvenci pretvorjenega omrežna napetost:

Amplituda osnovne harmonske komponente se je zmanjšala v primerjavi s polvalovnim vezjem, zato se je zmanjšal tudi faktor valovanja:

.

Da bi preprečili poškodbe diod pri delovanju v usmerjevalnih tokokrogih, je treba pri izbiri diod upoštevati največje vrednosti napetosti in toka v sekundarnem navitju transformatorja. Največja povratna napetost na diodi je enaka napetosti na koncih sekundarnega navitja. Zato za vezja s srednjo točko , in za polvalovno in mostično vezje - . V polvalovnih usmerniških vezjih prehaja tokovni impulz skozi diodo samo med polovico cikla, tako da je povprečna vrednost toka, ki teče skozi diodo, polovica popravljenega toka: V polvalovnem vezju teče enak tok skozi dioda in obremenitev:

Mostno vezje je osnovno vezje enofaznih usmernikov. Lahko se uporablja brez transformatorja, to pomeni, da se lahko priključi neposredno na izmenični tokokrog, če omrežna napetost zagotavlja potrebno usmerjeno napetost. Pri delu s transformatorjem tokovni impulzi jaz 13 in jaz 24 v sekundarnem navitju transformatorja so usmerjene druga proti drugi, zato so njihove konstantne komponente kompenzirane, transformator pa deluje v načinu brez konstantne magnetizacije. V primerjavi s srednjim vezjem ima mostično vezje manjše dimenzije transformatorja, saj je na sekundarni strani le eno navitje.

2.4.Anti-aliasing filtri

Napetost na izhodu katerega koli diodnega bloka je vedno pulzirajoča in poleg konstantne napetosti vsebuje številne sinusne komponente različnih frekvenc. V večini primerov hrana elektronske naprave pulzirajoča napetost je popolnoma nesprejemljiva. Zahteve za dovoljeno vrednost koeficienta valovanja so odvisne od namena in načina delovanja naprave. Na primer, za stopnje vhodnega ojačevalnika je lahko faktor valovanja v območju . Za napajanje naprav je treba to valovanje zmanjšati na minimalno raven, pri kateri ne vplivajo bistveno na delovanje električnih naprav.

V ta namen se uporabljajo gladilni filtri, ki na izhod prepuščajo le direktno komponento usmerjene napetosti in čim bolj dušijo njene izmenične komponente. Glavna elementa filtrov sta induktivnost (zaporedno povezana z bremenom) in kondenzator (vzporedno priključen z bremenom). Gladilni učinek teh elementov je posledica dejstva, da induktivnost predstavlja velik upor () za visokofrekvenčne tokove in majhen upor za nizkofrekvenčne tokove, kondenzator pa velik upor (za nizkofrekvenčne tokove in nizko upornost). za visokofrekvenčne tokove.

Učinkovitost glajenja valovanja ocenjujemo s koeficientom glajenja, ki je razmerje med koeficientom valovanja na vhodu in izhodu filtra.

Gladilni koeficient kaže, kolikokrat filter zmanjša valovanje popravljene napetosti.

Glede na način povezovanja kondenzatorja in induktivnosti se razlikujejo naslednje vrste filtrov: kapacitivni (slika 2.8 a), induktivni (slika 2.8 b), v obliki črke L (slika 2.8 c), v obliki črke L (slika 2.8). 2.8 d).

riž. 2.8. Električna vezja anti-aliasing filtri

Na sl. Slika 2.9 prikazuje oscilograme izhodnih napetosti polnovovnega usmernika pri delovanju brez filtra (slika 2.9 a), pri vključenih kapacitivnem (slika 2.9 b) in induktivnem (slika 2.9 c) filtru.

riž. 2.9. Časovni diagrami med delovanjem: a) brez filtra;
b) s kapacitivnim filtrom; c) z induktivnim filtrom

Pri uporabi kapacitivnega filtra pride do izravnave valovanja popravljene napetosti in toka zaradi periodičnega polnjenja kondenzatorja in njegovega kasnejšega praznjenja v obremenitveni upor. Kondenzator se polni s tokom jaz d teče skozi diodo za kratek čas, ko je trenutna vrednost pulzirajoče napetosti na izhodu usmernika (slika 2.9 a) višja od napetosti na bremenu (in na kondenzatorju). Časovna konstanta za polnjenje kondenzatorja je določena s kapacitivnostjo filtrskega kondenzatorja in majhnim uporom, ki je enak vsoti neposrednega upora odprtih diod in aktivnega upora transformatorja, zmanjšanega na sekundarno navitje. Ko napetost postane nižja od napetosti na kondenzatorju, se diode zaprejo in kondenzator se izprazni skozi upor obremenitve (slika 2.9 b). pri velika zmogljivost kondenzatorja in obremenitvenega upora je časovna konstanta za praznjenje kondenzatorja bistveno večja od časovne konstante za njegovo polnjenje. V tem primeru praznjenje kondenzatorja poteka v času skoraj po linearnem zakonu in izhodna napetost(Sl. 2.9 b) se ne zmanjša na nič, ampak utripa v določenih mejah. povečanje povprečne vrednosti popravljene napetosti, ki lahko doseže največjo vrednost z veliko kapaciteto kondenzatorja.

Za učinkovito delo gladilnega filtra mora biti kapacitivnost pri osnovni harmonski frekvenci vsaj red velikosti manjši od upora obremenitve:

Iz tega sledi, da je uporaba kapacitivnega filtra učinkovitejša pri visokoupornem bremenu z nizkimi vrednostmi popravljenega toka, saj s tem povečamo učinkovitost glajenja.

Ko je induktivni filter zaporedno povezan z obremenitvijo (slika 2.8 b), spreminjajoče se magnetno polje, ki ga vzbuja pulzirajoči tok, inducira elektromotorno silo samoindukcije. V skladu z Lenzovim principom je elektromotorna sila usmerjena tako, da izravnava valovanje toka v vezju in s tem valovanje napetosti bremena (slika 2.9 c). Učinkovitost glajenja se poveča pri višjih vrednostih popravljenega toka.

Vrednost induktivnosti filtra je izbrana tako, da je induktivna reaktanca bistveno večja od obremenitvenega upora.

Večje zmanjšanje valovanja popravljene napetosti zagotavljajo mešani filtri, ki uporabljajo kondenzatorje in induktorje, na primer gladilni filtri v obliki črke L (slika 2.8 c, d). Pri uporabi teh filtrov pa se zmanjša velikost konstantne komponente usmerjene napetosti na bremenu zaradi padca dela napetosti na aktivnih uporih navitja induktorja oz.

2.5.Zunanje značilnosti usmerniške naprave

Zunanja karakteristika določa meje spremembe obremenitvenega toka, pri kateri se popravljena napetost na obremenitvi ob spremembi upora obremenitve ne zmanjša pod dovoljeno vrednost. Zunanjo karakteristiko opisuje enačba:

kjer je povprečna vrednost popravljene napetosti v načinu brez obremenitve usmernika, je aktivna komponenta upora navitij transformatorja, je padec napetosti na diodah ene roke usmernika. Za vezje s srednjo točko, za most – je padec napetosti na odprti diodi.

Zunanja karakteristika 1 (slika 2.10) ustreza usmerniku brez filtra, karakteristika 2 ustreza usmerniku s kapacitivnim filtrom, in ko je v tokokrog vključen LC-filter v obliki črke L, dobimo karakteristiko 3. Napetost odprtega tokokroga za polnovalno vezje brez filtra in ko je vključen kapacitivni filter za Število napolnjenosti kondenzatorja se lahko poveča do največje vrednosti.

riž. 2.10. Zunanje značilnosti usmerniške naprave

Zmanjšanje izhodne napetosti z naraščajočim obremenitvenim tokom je razloženo s padcem napetosti na elementih vezja: upor in diode. Ob vklopu kapacitivnega filtra pride do dodatnega znižanja izhodne napetosti zaradi hitrejšega praznjenja kondenzatorja v nižji bremenski upor. Ko je LC filter v obliki črke L vklopljen, dodatno zmanjšanje napetosti na obremenitvi povzroči padec napetosti na zaporedno vezanem induktivnem filtru.

2.6. Trifazna usmerjevalna vezja

2.6.1. Trifazno sredinsko usmerjevalno vezje

Trifazno usmerjevalno vezje s srednjo točko (sl. 2.11) se imenuje tudi trifazno enociklično vezje, saj se popravi le eden od polvalov izmenične napetosti vsake faze. Trifazno usmerniško vezje vključuje transformator, katerega primarna navitja so lahko vezana v zvezdo ali trikot, sekundarna navitja pa le v zvezdo. konča a, b, c sekundarna navitja transformatorja so povezana z anodami treh diod VD 1, VD 2, VD 3. Katode diod so povezane skupaj in služijo kot pozitivni pol za tokokrog bremena, srednji priključek transformatorja pa služi kot negativni pol.

riž. 2.11. Popravljalno vezje

Delovanje usmernika za aktivno breme.

Na začetku predpostavimo, da je obremenitev usmerjevalnega vezja aktivna, tj. Xd= 0. Zaradi enostavnosti bomo upoštevali diode in transformator kot idealne, tj. Upornost diode v smeri naprej je nič, v obratni smeri pa je neskončno velika, aktivni upor in induktivnost uhajanja Xa navitja transformatorja in induktivnost napajalnega omrežja so enaki nič. Potem se prehod toka iz ene diode v drugo šteje za trenuten. Delovanje vezja je ponazorjeno z diagrami, prikazanimi na sl. 2.12. Iz časovnega diagrama (glej sliko 2.12 a) je razvidno, da napetost u 2 a, u 2 b , u 2 c so fazno premaknjene za tretjino periode (2p/3) in v tem intervalu je napetost ene faze višja od napetosti drugih dveh faz glede na ničelno točko transformatorja. Diode vezja delujejo izmenično 1/3 periode (2p/3). V katerem koli trenutku prevaja tok dioda, katere anodni potencial glede na ničelno točko transformatorja je višji od potenciala drugih diod. To velja za primer povezovanja diod v katodno skupino. Tok v vsaki diodi teče 1/3 periode (2p/3) in se ustavi, ko anodni potencial delujoče diode postane nižji od potenciala katode. Dioda se zapre in nanjo pride povratna napetost u b(glej sliko 2.12 c). Prehod toka iz ene diode v drugo se pojavi v trenutku, ko se krivulji sekata fazne napetosti(točke a, b, c, d na sliki 2.12a). Popravljeni tok jaz d prehaja skozi obremenitev Rd neprekinjeno in je sestavljeno iz izmeničnih anodnih tokov jaz a 1 ,jaz a 2 , jaz a 3. Trenutna vrednost popravljene napetosti u d(glej sliko 2.12b) je v vsakem trenutku določena s trenutno vrednostjo napetosti faze, na katero je priključena delovna dioda. Popravljena napetost u d predstavlja ovojnico sinusoidov faznih napetosti u 2 sekundarna navitja transformatorja T. Krivulja popravljenega toka jaz d pri Xa = 0, Xd= 0 ponavlja krivuljo popravljene napetosti. Trenutna valovna oblika jaz a v diodi VD 1 je prikazano na sl. 2.12c. Tok diode VD 1 bo v tem primeru tudi tok jaz 2 a sekundarno navitje transformatorja. Obratna krivulja napetosti u b 1 na diodi VD 1 je sestavljen iz odsekov sinusoidov linearnih napetosti ( u ab, ti z a), Ker anoda diode v mirovanju je povezana z eno od faz, katoda pa je preko odprte diode povezana z drugo fazo sekundarnega navitja. Trenutne vrednosti napetosti med fazo (od linije do črte) ustrezajo ordinatam območja, zasenčenega na sl. 2.12a. Zgrajeno na njih črtni grafikon povratna napetost u b 1, na diodi VD 1 (glej sliko 2.12 c). S T = = 1,345Pd,

Kje S 1 = 3U 1 jaz 1 = 1,21Pd– računska moč primarnega navitja transformatorja;

S 2 = 3U 2 jaz 2 = 1,48Pd– računska moč sekundarnega navitja transformatorja;

Pd = U d I d– moč bremena.

V trifaznem usmerniku s srednjo točko se pojavi pojav prisilne magnetizacije transformatorskega magnetnega kroga, ker tokovi sekundarnih navitij transformatorja jaz 2 a,jaz 2 b, jaz 2 c vsebujejo konstantno komponento, ki je enaka ID, ki ustvarja enosmerni tok prisilne magnetizacije transformatorja v vsakem magnetnem jedru. Ta tok, ki pulzira s trojno frekvenco glede na frekvenco napajalnega omrežja, se delno zapre skozi jedro, delno skozi zračno in jekleno ojačitev, ki obdaja jedro transformatorja, zaradi česar se segrejeta. Zaradi tega je jedro transformatorja nasičeno, v jekleni armaturi pa nastanejo toplotne izgube zaradi vrtinčnih tokov, ki jih inducira spremenljiva komponenta prisilnega magnetizacijskega toka. Nasičenost magnetnega vezja transformatorja povzroči močno povečanje toka magnetiziranja (toka brez obremenitve) transformatorja. Da bi se izognili nasičenosti, je treba povečati presek magnetnega kroga. Vendar pa to vodi do precenjevanja parametrov teže in velikosti transformatorja in celotne namestitve usmernika. Za odpravo dodatnih izgub, ki jih povzroča spremenljiva komponenta prisilnega magnetnega toka, je treba primarna navitja transformatorja povezati v trikotnik. V tem primeru ostane samo konstantna komponenta v toku prisilne magnetizacije; spremenljiva komponenta z jasno izraženim tretjim harmonikom se kompenzira s tokovi, ki ustvarjajo tokove višjih harmonikov s frekvenco, ki je večkratnik treh, ki jih vsebujejo tokovi primarnih navitij transformator in zapiranje vzdolž tokokroga, ki ga tvorijo ta navitja. Izračunana moč transformatorja pri povezovanju navitij v trikotnik se ne spremeni.

2.6.2.Trifazno mostično vezje

Veliko število usmernikov trifaznega toka je izdelanih z uporabo mostnega vezja (Larionov vezje), ki vsebuje trifazni transformator in usmerniški blok šestih diod (slika 2.13.) Primarno in sekundarno navitje transformatorja je mogoče povezati v krogu zvezda ali trikot. Vendar pa se lahko mostično usmerjevalno vezje uporablja brez transformatorja. Diode v usmerniškem bloku so razdeljene v dve skupini:

1) katoda ali liho (diode VD 1, VD 3, VD 5), pri katerem so katode diod električno povezane in je njihov skupni priključek pozitivni pol zunanjega tokokroga, anode pa so priključene na sponke sekundarnih navitij transformatorja;

2) anodne ali celo (diode VD 2, VD 4, VD 6), v katerem so anode diod električno povezane med seboj, katode pa so povezane z anodami prve skupine. Skupna točka povezave anod je negativni pol zunanjega tokokroga. Obremenitev je povezana med priključnimi točkami katod in anod diod.

Trifazno mostično vezje si lahko predstavljamo kot zaporedno povezavo dveh trifaznih srednjih tokokrogov, ki se napajata iz enega navitja transformatorja. V katerem koli trenutku bo dioda v katodni skupini odprta, katere anodni potencial je višji od potencialov anod drugih diod v katodni skupini, v anodni skupini pa dioda, katere katodni potencial je nižji od potencialov. katod drugih diod v anodni skupini.

riž. 2.13. Popravljalno vezje

Delovanje vezja je mogoče spremljati s pomočjo časovnih diagramov na sl. 2.14. Ker se načini delovanja vezja za aktivno in aktivno-induktivno obremenitev nekoliko razlikujejo, bomo analizirali delovanje vezja za najpogostejšo aktivno-induktivno obremenitev, pri čemer X a = 0, X d = 0. Diode katodne skupine se odprejo v trenutku presečišča pozitivnih odsekov krivulj fazne napetosti (točke a, b, c, d, e na sliki 2.14a) in diode anodne skupine - v trenutku presečišča negativnih odsekov krivulj fazne napetosti (točke k, l, m, n). Vsaka dioda je odprta eno tretjino obdobja. S trenutnim preklopom toka v trifaznem mostnem vezju se tok izvaja kadar koli

Svet brezplačnih programov in koristnih nasvetov
2024 whatsappss.ru