Spänningen som tas emot från likriktarna är inte konstant, utan pulserande. Den består av konstanta och variabla komponenter. Ju större den variabla komponenten i förhållande till den konstanta, desto större krusning och desto sämre kvalitet på den likriktade spänningen.

Den alternerande komponenten bildas av övertoner. De harmoniska frekvenserna bestäms av likheten

f(n) = kmf ,

där k är övertonstalet, k = 1, 2, 3, ..., m är antalet pulser av den likriktade spänningen, f är frekvensen för nätverksspänningen.

Kvaliteten på den likriktade spänningen bedöms krusningsfaktor sid, vilket beror på medelvärdet av den likriktade spänningen och amplituden för den grundläggande övertonen i lasten.

Ordningen för de övertonskomponenter n = km som ingår i den likriktade spänningskurvan beror endast på antalet pulser och beror inte på den specifika. Övertonerna för de minsta talen har den största amplituden.

Det effektiva värdet för spänningen för den harmoniska komponenten av ordning n beror på medelvärdet av den likriktade spänningen Ud för en idealisk oreglerad likriktare:

I verkliga kretsar sker övergången av ström från en diod till en annan under en viss begränsad tidsperiod, mätt i bråkdelar och kallas kommuteringsvinkel. Närvaron av kommuteringsvinklar ökar avsevärt amplituden av övertoner. Som ett resultat växer de likriktad spänningsrippel.

Den likriktade spänningens växelkomponent, bestående av låg- och högfrekventa övertoner, skapar en växelström i lasten, som har en störande effekt på andra elektroniska enheter.

För minska likriktad spänningsrippel mellan utgångsklämmorna på likriktaren och lasten inkluderar anti-aliasing filter, vilket avsevärt minskar rippeln av den likriktade spänningen genom att undertrycka övertoner.

Huvudelementen i utjämningsfilter är (drossel) och, och vid låga effekter, transistorer.

Driften av passiva filter (utan transistorer och andra förstärkare) är baserad på frekvensberoendet av resistansvärdet för de reaktiva elementen (induktor och kondensator). Reaktans för induktor Xl och kondensator Xc: Xl = 2πfL, Xc = 1/2πfC,

där f är frekvensen för strömmen som flyter genom det reaktiva elementet, L är induktansen för induktorn, C är kapacitansen för kondensatorn.

Av formlerna för resistansen hos reaktiva element följer att med ökande frekvens av strömmen ökar spolens resistans och kondensatorns resistans minskar. För likström Kondensatorns resistans är oändlig, och induktorns resistans är noll.

Denna funktion tillåter induktorn att fritt passera den direkta komponenten av den likriktade strömmen och fördröjningsövertonerna. Ju högre övertonstalet är (ju högre dess frekvens), desto mer effektivt fördröjs det. Tvärtom blockerar en kondensator helt likströmskomponenten och låter övertoner passera igenom.

Huvudparametern som kännetecknar filtrets effektivitet är utjämningskoefficient (filtrering).

q = p1 / p2,

där p1 är rippelfaktorn vid likriktarutgången i en krets utan filter, är p2 rippelfaktorn vid filterutgången.

I praktiken används passiva L-formade, U-formade och resonansfilter. De mest använda är L-formade och U-formade, vars diagram visas i figur 1

Figur 1. Kretsar för passivt utjämnande L-formade (a) och U-formade (b) filter för att minska likriktad spänningsrippel

De initiala data för beräkning av induktansen för filterdrosseln L och kapacitansen för filterkondensatorn C är rippelfaktorn för likriktaren, kretsdesignalternativet, såväl som den erforderliga rippelfaktorn vid filterutgången.

Beräkningen av filterparametrar börjar med att bestämma utjämningskoefficienten. Därefter måste du slumpmässigt välja filterkretsen och kapacitansen för kondensatorn i den. Kapacitansen för filterkondensatorn väljs från intervallet av kapacitanser som anges nedan.

I praktiken används kondensatorer med följande kapacitet: 50, 100, 200, 500, 1000, 2000, 4000 μF. Det är tillrådligt att använda mindre kapacitansvärden från denna serie vid höga driftsspänningar och större kapacitanser vid låga spänningar.

Induktansen för induktorn i en L-formad filterkrets kan bestämmas från det ungefärliga uttrycket

för ett U-format schema –

I formeln ersätts kapacitansen i mikrofarader, och resultatet erhålls i Henry.

Likriktad rippelfiltrering

gasbubblans pulsationsfrekvens (seismisk)- — Ämnen olje- och gasindustrin EN bubbeloscillationsfrekvens … Teknisk översättarguide

Omvandlare av elektrisk ström i växelriktning till ström i likriktning. De mest kraftfulla källorna för elektrisk energi producerar växelström (se Växelström). Men många elektriska... ... Stora sovjetiska encyklopedien

Linjära elektroniska filter Butterworth filter Chebyshev filter Elliptisk filter Bessel filter Gaussiskt filter Legendre filter Gabor filter Redigera Chebyshev filter ... Wikipedia

Linjära elektroniska filter Butterworth filter Chebyshev filter Elliptisk filter Bessel filter Gaussiskt filter Legendre filter Gabor filter ... Wikipedia

Linjära elektroniska filter Butterworth-filter Chebyshev-filter Elliptiskt filter Bessel-filter Gaussiskt filter Legendre-filter Gabor-filter Redigera Chebyshev-filter är en av typerna av linjära analoga eller digitala filter ... Wikipedia

Utjämnande filteranordning för utjämning av krusningar efter korrigering växelström diodbrygga. Det enklaste utjämningsfiltret är en elektrolytisk kondensator med stor kapacitet installerad på kretsen parallellt med belastningen... Wikipedia

GOST 23875-88: Kvaliteten på elektrisk energi. Termer och definitioner- Terminologi GOST 23875 88: Kvaliteten på elektrisk energi. Termer och definitioner originaldokument: Facteur de distortion (d’une tension ou d’un courant alternatif non sinusoïdal) 55 Definitioner av termen från olika dokument: Facteur de… … Ordboksuppslagsbok med termer för normativ och teknisk dokumentation

I Hjärta Hjärtat (latin cor, grekiska cardia) är ett ihåligt fibromuskulärt organ som fungerar som en pump och säkerställer blodets rörelse i cirkulationssystemet. Anatomi Hjärtat ligger i främre mediastinum (Mediastinum) i hjärtsäcken mellan... ... Medicinsk uppslagsverk

Jordbunden magnetism, jordens magnetfält och rymden nära jorden. Jorden har ett magnetfält av dipoltyp, som om det fanns en gigantisk remsmagnet i dess mitt. Konfigurationen av detta fält förändras sakta... ... Colliers uppslagsverk

I Myokardit Myokardit (myokardit; grekiska + myosmuskel + kardia hjärta + itis) är en term som förenar en stor grupp av olika etiologier och patogenes av myokardskador, vars grund och ledande kännetecken är inflammation. Sekundär... ... Medicinsk uppslagsverk

Rippelfaktorn pratas oftast om när man överväger en variabel elektricitet. Sedan beaktas rippelfaktorn för spänning eller ström. Det finns en intern uppdelning av spänningen (ström) rippel koefficienter i: spänning (ström) rippel koefficient, spänning (ström) rippel koefficient med medelvärdet, med det effektiva värdet.

I allmänhet har spänningsvågformen vid utgången av en likriktaranordning en konstant (kallad användbar) och alternerande (pulserande) komponenter.

DEFINITION

Spännings (ström) rippelkoefficient de kallar ett värde lika med förhållandet mellan amplitudvärdet (maximivärdet) för den variabla komponenten av den pulserande spänningen (strömmen) och den direkta komponenten.

Om vi ​​representerar den likriktade spänningen i form av en Fourier-serie, som summan av en konstant komponent () och ett visst antal () övertoner med amplituder, kan spänningsrippelkoefficienten () bestämmas med formeln:

där n är övertonstalet.

I detta fall anses komponenten vara ett användbart resultat av likriktarens aktivitet, i motsats till pulsationer. Om krusningsformen är komplex, kanske det maximala värdet inte är den första övertonen, men vanligtvis förstås k som det. Det används i beräkningar och registreras i utrustningens tekniska dokument.

Variationer av spännings (ström) rippelkoefficienter

Medelspänningen (ström) rippelkoefficienten är ett värde lika med förhållandet mellan medelvärdet för den variabla komponenten av den pulserande spänningen (strömmen) och den konstanta komponenten.

Spännings- (ström)rippelkoefficienten baserad på det effektiva värdet är en parameter som hittas som förhållandet mellan det effektiva värdet av den variabla komponenten av den pulserande spänningen (strömmen) och dess konstanta komponent.

Ofta bryr sig inte konsumenterna vilken av övertonerna vid utgången av likriktaranordningen som har störst räckvidd. Av intresse är det totala pulseringsintervallet, som kännetecknas av den absoluta pulseringskoefficienten (), som bestäms av uttrycket:

Eller använd formeln:

Spänningsrippelfaktorn mäts med ett oscilloskop eller två voltmetrar.

Rippelfaktorn är en av de viktigaste egenskaperna hos en likriktare - en enhet som är utformad för att omvandla växelspänningen hos en elektrisk energikälla till likspänning.

Enheter

Pulsationskoefficienten betraktas som en dimensionslös storhet eller så kan den anges i procent.

Exempel på problemlösning

EXEMPEL 1

Träning	Vilka är rippelkoefficienterna för den första övertonen, de absoluta rippelkoefficienterna i två beräkningsalternativ, om den konstanta spänningen vid utgången av likriktaranordningen är 20 V, och rippelspänningen är ?
Lösning	Vi hittar spänningsrippelkoefficienten för den första övertonen med hjälp av uttrycket: där n = 1. Låt oss utföra beräkningarna: Vi hittar den absoluta spänningsrippelkoefficienten (alternativ 1) med formeln: Låt oss räkna ut: Det andra alternativet för den absoluta spänningsrippelfaktorn: Låt oss räkna ut det:
Svar

EXEMPEL 2

Träning

När en växelspänning appliceras i form av en sinusoid till den primära lindningen av matchningsanordningen (fig. 1), kommer den att ha en spänning vid terminalerna på sekundärlindningen: Dioden leder elektrisk ström under endast halva perioden av växelspänningen. I den positiva halvan av perioden, när potentialen vid diodens anod (VD) är större än noll, är den öppen och hela spänningen i transformatorns sekundärlindning appliceras på dioden. Vad blir den nuvarande rippelkoefficienten baserat på medelvärdet?

Beräkning av filter för PWM

Artikeln kommer att diskutera beräkningen av de enklaste filterkretsarna för utjämning av pulsbreddsmodulering. Vad är PWM, var används det och hur man implementerar det, läs i en separat artikel.

Det första du bör fokusera på är syftet med kretsen som du ska bygga ett filter för. För att förenkla lite kan PWM-kretsar delas in i två typer:

Ett exempel på en signal PWM är till exempel den enklaste DAC, med effekt PWM menar vi oftast PWM-signalen vid utgången av strömbrytare, till exempel i pulserande källor nutrition (IIP). Strängt taget, i strömförsörjning används själva PWM-signalen också i signalkretsen (transistorstyrning) och vid utgången av sådana källor upprepar signalen formen på styrsignalerna, men har en högre effekt, därför kräver de filter som tillåter högre krafter att passera.

PWM-filtrering i signalkretsar

För enkla signalkretsar med hög resistansbelastning är den mest optimala filtreringskretsen en integrerande RC-krets, som i huvudsak är ett enkelt lågpassfilter. Begreppet "integrerande RC-krets" används när man överväger impulssvar denna kedja.

Figur 1. Det enklaste lågpassfiltret är en integrerande RC-krets och dess frekvenssvar.

Filtrets huvudsakliga egenskap är gränsfrekvens (Figur 1 visar vinkelgränsfrekvensen - ω s) - amplituden av svängningar av en given frekvens vid filterutgången dämpas till en nivå av ~0,707 (-3 dB) från ingångsvärdet. Gränsfrekvensen bestäms av följande formel:

Här är R och C motståndet för motståndet i ohm och kondensatorns kapacitans i farad. Man måste komma ihåg att för att utjämningsfiltret ska fungera korrekt måste tidskonstanten för RC-kedjan ( τ = R C) bör vara så kort som möjligt till PWM-perioden, då kommer den fulla laddningsurladdningen av kondensatorn inte att ske under en period.

Nästa viktig parameter, vilket gör att man kan beräkna dämpningen av svängningar vid en given frekvens är överföringskoefficient filter är förhållandet K = U ut / U in. För en given RC-kedja beräknas transmissionskoefficienten enligt följande:

Genom att känna till dessa formler och ta hänsyn till det konstanta spänningsfallet över motståndet kan du ungefär beräkna filtret med de nödvändiga egenskaperna- till exempel genom att ange tillgänglig kapacitet eller önskad pulsationsnivå.

RC PWM filterkalkylator

Observera att om du vill få en utjämnad sinusformad signal från en PWM-signal, är det nödvändigt att filtrets cutoff-frekvens är högre än den maximala signalfrekvensen, vilket innebär att PWM-frekvensen måste vara ännu högre.

PWM-filtrering i kraftkretsar

I kraftkretsar, vid låga belastningsmotstånd (till exempel elmotorlindningar), blir förlusterna i filtermotståndet mycket betydande, därför liknande fall Lågpassfilter används på induktorer och kondensatorer.

Fig.2. Lågpassfilter på LC-kretsen och dess frekvenssvar.

Ett LC-filter är en elementär oscillerande krets som har sin egen resonansfrekvens, så dess verkliga frekvenssvar kommer att skilja sig något från frekvenssvaret som visas i figur 2.

Eftersom den här artikeln handlar om ett filter för kraftkretsar, måste man vid beräkning av filtret ta hänsyn till att den grundläggande övertonen för den inkommande spänningen också måste dämpas av filtret, därför måste dess resonansfrekvens vara lägre än PWM-frekvensen .

Formel för att beräkna resonansfrekvensen för en LC-krets:

f = 1/(2 π (L C) 0,5)

Om kretsens resonansfrekvens sammanfaller med PWM-frekvensen kan LC-kretsen gå in i genereringsläge, då kan förvirring uppstå vid utgången, därför föreslår jag att du försiktigt undviker detta missförstånd. Dessutom, när du designar detta filter, finns det flera fler nyanser som skulle vara trevliga att observera för att få det önskade resultatet, nämligen:

1. För att eliminera resonansfenomen på en av de högfrekventa övertonskomponenterna, är det tillrådligt att hitta kondensatorns kapacitans från villkoret att filtrets vågimpedans är lika med belastningsresistansen:
2. För att jämna ut krusningar med ett sådant filter är det önskvärt att kondensatorns kapacitiva reaktans för den lägsta pulseringsfrekvensen är så liten som möjligt som belastningsresistansen, och även mycket mindre än induktorns induktiva reaktans för den första övertonen.

Den komplexa förstärkningen för ett LC-filter beräknas med följande formel:

där n är numret på den harmoniska komponenten i insignalen, i- imaginär enhet, ω = 2πf, L - induktans för induktorn (H), C - kondensatorkapacitet (F), R - belastningsresistans (Ohm).

Det är uppenbart från formeln att ju högre övertonen är, desto bättre undertrycks den av filtret, därför räcker det att bara beräkna nivån för den första övertonen.

För att gå från en komplex representation av överföringskoefficienten till en exponentiell, måste du hitta modulen för ett komplext tal. För de som (som jag) sov på mattekurser på institutet, låt mig påminna er om att modulen för ett komplext tal beräknas mycket enkelt:

2. Sekundära strömkällor.
Grundläggande kretsar, parametrar och egenskaper

2.1. Strukturplan VIEPa

Likriktare omvandlar matningsnätets växelspänning till likspänning vid belastningen. De används som sekundära kraftkällor (SPPS), vars blockschema visas i fig. 2.1.

Ris. 2.1. VIP blockschema

Krafttransformator Tr minskar AC-nätspänningen U 1 frekvens f=50 Hz till önskat värde U 2. Dessutom ger transformatorn galvanisk isolering av strömförsörjningsnätet och VEP-belastningen. Likriktare I omvandlar växelspänning U 2 till likriktad pulserande spänning med samma polaritet U d. Anti-aliasing filter F minskar likriktad spänningsrippel U d. Stabilisator St håller konstant utspänning U ut när nätverksspänningen fluktuerar U 1 eller ändra belastningen på VIPP.

2.2.Grundläggande likriktarkretsar

Strömförsörjningar med låg effekt (upp till flera hundra watt) använder vanligtvis likriktare som drivs av enfas nätspänning. I enfaslikriktare används tre huvudkretsar för anslutning av dioder: en enfas halvvågskrets med en diod, enfas helvågskretsar: en mittpunktskrets (nollkrets) med två dioder och en bryggkrets med fyra dioder.

DC-strömförsörjningar med medelstora (upp till 1000 W) och högre (över 1000 W) strömförsörjningsenheter som drivs av trefasspänning. En trefaslikriktare kan tillverkas av NPO med hjälp av en halvvågskrets med tre dioder eller en helvågskrets med sex dioder, som kallas en trefasbrygga eller Larionov-krets.

2.3. Enfas likriktarkretsar

2.3.1.Halvvågslikriktarkrets

Den enfasiga halvvågslikriktarkretsen (fig. 2.2) är den enklaste. Halvledardiod VD1, med envägsledningsförmåga, är ansluten i serie med lasten Rd.

Ris. 2.2. Halvvågslikriktarkrets

Tidsdiagram (fig. 2.3) över likriktarspänningar och -strömmar visar att i en sådan krets strömmen i d strömmar genom belastningen endast under spänningens positiva halvcykel u 2, som kommer från transformatorns sekundärlindning (fig. 2.3 a, b). Som ett resultat under belastning Rd pulserande spänning visas u d positiv polaritet (Fig. 2.3 c). I den negativa halvcykeln av spänningen u 2 diod VD1 stänger, ström i d = 0 och dioden utsätts för backspänning u 2, vars maximala värde är lika med amplituden U 2 m, dvs spänningen över dioden (fig. 2.3 d).

Likriktad rippelspänning över lasten u d beskrivs av ett uttryck i intervall osv. och kan representeras av summan av konstanta och variabla komponenter

Den icke-sinusformade variabla komponenten kan representeras av en serie övertoner, d.v.s. en serie sinusformade komponenter med ökande frekvens och minskande amplitud med serienumret. Då kan den pulserande spänningen representeras som en harmonisk Fourierserie

Ris. 2.3. Halvvågs timingdiagram

som för en halvvågslikriktarkrets kommer att skrivas som uttrycket:

Med hjälp av Fourier-serien bestäms huvudparametrarna för likriktningskretsen.

DC-komponenten beräknas som medelvärdet av den likriktade spänningen vid belastningen när likriktaren arbetar i tomgångsläge under nätverksspänningsperioden

Medelvärdet för rippelströmmen i lasten bestäms av uttrycket: .

Den likriktade spänningens växelkomponent kännetecknas av dess maximala värde (grundläggande överton): , där – amplituden för den grundläggande övertonen.

Likriktarens verkningsgrad bestäms av värdet på rippelkoefficienten, som bestäms av förhållandet mellan amplituden för den grundläggande övertonen Um och medelvärdet för den likriktade spänningen

I detta fall sammanfaller rippelfrekvensen för den grundläggande övertonen med rippelfrekvensen för den likriktade spänningen och är lika med nätverksspänningsfrekvensen:

Fördelen med en halvvågskrets är dess enkelhet. Nackdelar: stora dimensioner på transformatorn, stor krusningsfaktor, låg frekvens grundläggande harmonisk. Därför finner en sådan likriktarkrets begränsad användning, främst för att driva lågeffektkretsar och högspänning till exempel: katodstrålerör.

2.3.2.Helvågskrets med mittpunkt

En enfas helvågskrets med en mittpunkt (fig. 2.4) är en parallellkoppling av två halvvågslikriktare, vars dioder arbetar på en gemensam belastning.

Ris. 2.4. Helvågskrets med mittpunkt

När spänning appliceras u 1 spänningar visas på transformatorns primärlindning på varje halva av sekundärlindningen u 21, u 22(Fig. 2.5 a). Sekundära lindningar W 21 Och W 22 ingår konsekvent och därefter. Kretsens dioder leder ström växelvis, var och en under en halvcykel (fig. 2.5 b, c). Under den första halvleken till dioden VD1 en positiv halvvågsspänning appliceras u 21, i diodlindningskretsen W 21 ström flyter jag 21(se fig. 2.5 b). Diod VD2är stängd vid denna tidpunkt, eftersom den är ansluten till den genom en diod som är öppen vid denna tidpunkt VD1 omvänd spänning appliceras på transformatorns båda lindningar (Fig. 2.5 f). I nästa halvlek dioden öppnas VD2, och nuvarande jag 22 diodlindningskretsen kommer att flyta W 22. (se fig. 2.5 c). Alltså genom belastningsmotståndet Rd strömmar passerar växelvis i samma riktning jag 21 Och jag 22. Som ett resultat under belastning Rd halvvågor av ström bildas i d och spänning u d av samma tecken (fig. 2.5 d, e).

Spänningen som likriktas av denna krets, liksom spänningen i en halvvågskrets, är pulserande, d.v.s. kan expanderas till en harmonisk Fourier-serie.

Var är medelvärdet för den likriktade spänningen över lasten. När likriktaren arbetar i viloläge bestäms det av uttrycket:

Ris. 2.5. Tidsdiagram för en mittpunktskrets

Därav det effektiva värdet på spänningen i transformatorns sekundärlindning:

Likriktat strömvärde Id bestäms av uttrycket:

Strömamplitud i transformatorns sekundärlindning och det effektiva värdet .

I en helvågskrets har amplituden för den huvudsakliga övertonskomponenten minskat till ett värde av , och därför har rippelkoefficienten också minskat:

.

Från tidsdiagrammen (se fig. 2.5 a, d) är det tydligt att spänningen vid lasten når sitt maximala värde U 2 m två gånger under perioden med likriktad spänning. Därför belastningsspänningen rippelfrekvens U d lika med två gånger nätspänningens frekvens:

I en mittpunktslikriktarkrets flyter strömmarna i sekundärlindningarna växelvis (i lindningen W 21 från slut till början och i slingrandet W 22 från början till slut), så transformatorkärnan är inte förspänd och en rent sinusformad ström verkar i primärlindningen, vilket leder till en minskning av typisk effekt och bättre utnyttjande av transformatorn. Jämfört med en halvvågslikriktarkrets har värdet på den likriktade spänningen fördubblats U d och nuvarande Id minskade pulsationskoefficienten.

Nackdelar med kretsen: behovet av att mata ut sekundärlindningens mittpunkt, behovet av att balansera sekundärlindningarna för att säkerställa jämlikhet, en stor omvänd spänning på dioderna, en ökning av transformatorns dimensioner.

2.3.3.Helvågsbryggkrets

I den aktuella kretsen (fig. 2.6) består likriktaren av fyra halvledardioder, sammansatt enligt bryggdiagrammet, i en av vars diagonaler ab spänningen hos transformatorns sekundärlindning är ansluten, och till den andra CD– belastningsmotstånd Rd. Lastens positiva pol är den gemensamma anslutningspunkten för diodernas katoder (punkt d), negativ – anodernas anslutningspunkt (punkt Med).

Ris. 2.6. Helvågsbryggkrets

Funktionen av kretsen visas i fig. 2.7, som visar formerna för strömmar och spänningar för en idealiserad bryggkrets i dess olika sektioner. Spänningen och strömmen för transformatorns sekundärlindning förändras över tiden enligt den harmoniska lagen (Fig. 2.7a)

;

Under den positiva halvcykeln av matningsspänningen poängpotential Aär positivt, och poängen b– negativ. Dioder VD1 Och VD3 kommer att slås på i framåtriktningen och den aktuella pulsen jag 13 kommer att passera från den positiva terminalen på sekundärlindningen genom dioden VD1, ladda Rd och genom en öppen diod VD3 till den negativa polen på transformatorns sekundärlindning (fig. 2.6). Formen på denna ström kommer att följa strömmens form jag 2 sekundärlindning av transformatorn (fig. 2.7b). Går igenom lasten Rd, aktuell puls jag 13 släpper spänningen på den u d(Fig. 2.7e), som, utan att ta hänsyn till spänningsförluster på dioderna, upprepar formen av den positiva halvvågsspänningen, d.v.s. har en rippelamplitud Under den första halvcykeln kommer dioderna VD2 Och VD4 låsta eftersom de är påslagna i motsatt riktning. Dessa dioder utsätts för en negativ backspänning, vars maximala värde är (Fig. 2.7e).

När spänningens polaritet ändras på transformatorns sekundärlindning, diodens anod VD2 ansluter till "+" och diodens katod VD4 till "–" spänning (se fig. 2.6). Nu under andra halva cykeln under påverkan av likspänning kommer

Ris. 2.7. Bridge Timing Diagram

det finns dioder VD2 Och VD4 och dioder VD1 Och VD3 låst av backspänning (se fig. 2.7g).

I kretsen för transformatorns sekundära lindning, öppna dioder VD2 Och VD4 och laster Rd en strömpuls kommer att passera jag 24(se fig. 2.7c) av samma form som en strömpuls jag 13, isolera en spänningspuls på lasten, vars storlek och polaritet är densamma som i den första halvcykeln (fig. 2.7e).

Således, under perioden av omvandlad spänning i lastkretsen Rd två strömpulser passerar utan att ändra riktning och skapa en belastningsström (se fig. 2.7d), under vars inverkan en pulserande spänning utlöses på lasten (se fig. 2.7e), av samma typ som för en krets med mittpunkt Den likriktade spänningen innehåller en konstant komponent och en oändliga serier av harmoniska komponenter och kan skrivas som en harmonisk Fourier-serie:

DC-komponenten beräknas som medelvärdet av den likriktade spänningen över lasten när likriktaren arbetar i tomgångsläge:

Vid beräkning av den likriktade strömmen Id genom belastningen bör det beaktas att när ström passerar genom en öppen diod, sjunker spänningen över den, vars värde anges i referensböcker, därför bestäms strömmen i belastningen av uttrycket:

Det effektiva värdet för sekundärlindningsströmmen är relaterat till belastningsströmmen genom förhållandet: Den grundläggande övertonskomponenten för den likriktade spänningen bestäms av uttrycket:

därför är rippelfrekvensen lika med två gånger frekvensen för den konverterade nätspänning:

Amplituden för den grundläggande övertonskomponenten har minskat jämfört med halvvågskretsen, och därför har rippelfaktorn också minskat:

.

För att förhindra skador på dioder vid drift i likriktarkretsar är det nödvändigt att ta hänsyn till de maximala värdena för spänning och ström i transformatorns sekundära lindning när du väljer dioder. Den maximala backspänningen över dioden är lika med spänningen vid ändarna av sekundärlindningen. Därför för kretsar med en mittpunkt , och för en halvvågs- ​​och bryggkrets - . I helvågslikriktarkretsar passerar strömpulsen genom dioden endast under en halv cykel, så medelvärdet av strömmen som flyter genom dioden är hälften av den likriktade strömmen: I en halvvågskrets flyter samma ström genom diod och belastningen:

Bryggkretsen är grundkretsen för enfaslikriktare. Den kan användas utan transformator, det vill säga den kan anslutas direkt till växelströmskretsen om nätverksspänningen ger den erforderliga likriktade spänningen. När du arbetar med en transformator pulserar ström jag 13 Och jag 24 i transformatorns sekundära lindning är riktade mot varandra, så att deras konstanta komponenter kompenseras, och transformatorn arbetar i ett läge utan konstant magnetisering. Jämfört med mittpunktskretsen har bryggkretsen mindre transformatordimensioner, eftersom endast en lindning är placerad på sekundärsidan.

2.4.Anti-aliasing filter

Spänningen vid utgången av ett diodblock är alltid pulserande och innehåller, förutom konstant spänning, ett antal sinusformade komponenter med olika frekvenser. I de flesta fall mat elektroniska apparater pulserande spänning är helt oacceptabelt. Kraven på det tillåtna värdet för rippelkoefficienten beror på enhetens syfte och driftsätt. Till exempel, för ingångsförstärkarsteg kan rippelfaktorn ligga inom intervallet . För att driva enheter måste dessa krusningar reduceras till en miniminivå där de inte nämnvärt påverkar driften av elektriska enheter.

För detta ändamål används utjämningsfilter, som endast överför den direkta komponenten av den likriktade spänningen till utgången och dämpar dess alternerande komponenter så mycket som möjligt. Huvudelementen i filter är induktans (kopplad i serie med lasten) och en kondensator (kopplad parallellt med lasten). Utjämningseffekten av dessa element beror på det faktum att induktansen representerar ett stort motstånd () för högfrekventa strömmar och litet motstånd för lågfrekventa strömmar, och kondensatorn representerar ett stort motstånd (för lågfrekventa strömmar och lågt motstånd för högfrekventa strömmar.

Effektiviteten av rippelutjämning bedöms av utjämningskoefficienten, som är förhållandet mellan rippelkoefficienten vid filtrets ingång och utgång

Utjämningskoefficienten visar hur många gånger filtret minskar rippeln av den likriktade spänningen.

Beroende på metoden för att ansluta kondensatorn och induktansen särskiljs följande typer av filter: kapacitiva (Fig. 2.8 a), induktiva (Fig. 2.8 b), L-formade (Fig. 2.8 c), L-formade (Fig. 2.8 a). 2,8 d).

Ris. 2.8. Elektriska kretsar anti-aliasing filter

I fig. Figur 2.9 visar oscillogram av utspänningarna från en helvågslikriktare vid drift utan filter (Fig. 2.9 a), när kapacitiva (Fig. 2.9 b) och induktiva (Fig. 2.9 c) filter är påslagna.

Ris. 2.9. Tidsdiagram under drift: a) utan filter;
b) med ett kapacitivt filter; c) med induktivt filter

Vid användning av ett kapacitivt filter uppstår utjämning av rippeln av den likriktade spänningen och strömmen på grund av periodisk laddning av kondensatorn och dess efterföljande urladdning till belastningsmotståndet. Kondensatorn laddas med ström i d strömmar genom dioden under en kort tidsperiod, när det momentana värdet av den pulserande spänningen vid utgången av likriktaren (fig. 2.9 a) är högre än spänningen över belastningen (och vid kondensatorn). Tidskonstanten för laddning av en kondensator bestäms av kapacitansen hos filterkondensatorn och en liten resistans lika med summan av det direkta motståndet hos de öppna dioderna och transformatorns aktiva motstånd reducerat till sekundärlindningen. När spänningen blir mindre än spänningen på kondensatorn stänger dioderna och kondensatorn laddas ur genom belastningsmotståndet (Fig. 2.9 b). På stor kapacitet kondensator och belastningsresistans, är tidskonstanten för urladdning av kondensatorn betydligt större än tidskonstanten för laddning av den. I detta fall fortsätter urladdningen av kondensatorn i tid nästan enligt en linjär lag, och utspänning(Fig. 2.9 b) minskar inte till noll, utan pulserar inom vissa gränser. öka medelvärdet för den likriktade spänningen, som kan nå ett maximalt värde med stor kondensatorkapacitet.

För effektivt arbete utjämningsfilter bör kapacitansen vid grundtonens övertonsfrekvens vara minst en storleksordning mindre än belastningsmotståndet:

Det följer att användningen av ett kapacitivt filter är mer effektivt med en högresistansbelastning med låga likriktade strömvärden, eftersom detta ökar utjämningseffektiviteten.

När ett induktivt filter är anslutet i serie med lasten (fig. 2.8 b), inducerar ett föränderligt magnetfält som exciteras av en pulserande ström en elektromotorisk självinduktionskraft. I enlighet med Lenz-principen riktas den elektromotoriska kraften för att jämna ut strömrippeln i kretsen, och därför rippar belastningsspänningen (fig. 2.9 c). Utjämningseffektiviteten ökar vid högre värden på den likriktade strömmen.

Värdet på filterinduktansen väljs så att den induktiva reaktansen är betydligt större än belastningsresistansen.

En större minskning av likriktad spänningsrippel tillhandahålls av blandade filter som använder kondensatorer och induktorer, till exempel L-formade utjämningsfilter (Fig. 2.8 c, d). Men vid användning av dessa filter reduceras storleken på den konstanta komponenten av den likriktade spänningen vid belastningen på grund av ett fall i en del av spänningen över de aktiva motstånden i induktorlindningen eller.

2.5.Externa egenskaper hos likriktaranordningen

Den yttre karaktäristiken bestämmer gränserna för förändring i lastström, vid vilka den likriktade spänningen vid lasten inte minskar under det tillåtna värdet när lastresistansen ändras. Den yttre egenskapen beskrivs av ekvationen:

där är medelvärdet för den likriktade spänningen i likriktarens tomgångsläge, är den aktiva komponenten av resistansen hos transformatorlindningarna, är spänningsfallet över dioderna på likriktarens ena arm. För en krets med en mittpunkt, för en brygga – är spänningsfallet över den öppna dioden.

Extern karakteristik 1 (fig. 2.10) motsvarar en likriktare utan filter, karakteristik 2 motsvarar en likriktare med kapacitivt filter och när ett L-format LC-filter ingår i kretsen erhålls karakteristik 3. Öppen kretsspänning för en helvågskrets utan filter, och när ett kapacitivt filter ingår för Kondensatorns laddningsräkning kan öka till maxvärdet.

Ris. 2.10. Externa egenskaper hos likriktaranordningen

Minskningen av utspänningen med ökande belastningsström förklaras av spänningsfallet över kretselementen: motstånd och dioder. När ett kapacitivt filter slås på sker en ytterligare minskning av utspänningen på grund av en snabbare urladdning av kondensatorn till ett lägre belastningsmotstånd. När det L-formade LC-filtret är påslaget orsakas en ytterligare spänningsminskning över lasten av ett spänningsfall över det seriekopplade induktiva filtret.

2.6. Trefas likriktarkretsar

2.6.1. Trefas mittpunktslikriktarkrets

En trefaslikriktarkrets med en mittpunkt (Fig. 2.11) kallas också en trefas encykelkrets, eftersom endast en av halvvågorna i växelspänningen för varje fas likriktas. Trefaslikriktarkretsen inkluderar en transformator, vars primärlindningar kan anslutas i en stjärna eller delta, och sekundärlindningarna kan endast anslutas i en stjärna. slutar a, b, c sekundära lindningar av transformatorn är anslutna till anoderna på tre dioder VD 1, VD 2, VD 3. Diodernas katoder är sammankopplade och fungerar som den positiva polen för belastningskretsen, och transformatorns mittpunktsuttag fungerar som minuspolen.

Ris. 2.11. Likriktarkrets

Drift av likriktaren för en aktiv last.

Låt oss inledningsvis anta att belastningen på likriktarkretsen är aktiv, d.v.s. Xd= 0. För enkelhetens skull kommer vi att överväga dioderna och transformatoridealet, dvs. Diodens resistans i framåtriktningen är noll, och i motsatt riktning är den oändligt stor, det aktiva motståndet och läckinduktansen Xa transformatorlindningar och matningsnätets induktans tas lika med noll. Då anses övergången av ström från en diod till en annan vara momentan. Funktionen av kretsen illustreras av diagrammen som visas i fig. 2.12. Av tidsdiagrammet (se fig. 2.12 a) framgår att spänningen u 2 a, u 2 b , u 2 c skiftas i fas med en tredjedel av en period (2p/3) och under detta intervall är spänningen för en fas högre än spänningen för de andra två faserna i förhållande till transformatorns nollpunkt. Kretsens dioder fungerar växelvis under 1/3 av perioden (2p/3). När som helst leder dioden vars anodpotential i förhållande till transformatorns nollpunkt är högre än andra dioder ström. Detta gäller för fallet med anslutning av dioder till en katodgrupp. Strömmen i varje diod flyter under 1/3 av perioden (2p/3) och stannar när anodpotentialen för driftdioden blir lägre än katodpotentialen. Dioden stängs och en omvänd spänning appliceras på den du är(se fig. 2.12 c). Strömövergången från en diod till en annan sker i det ögonblick som kurvorna skär varandra fasspänningar(punkterna a, b, c, d i fig. 2.12a). Likriktad ström i d passerar genom lasten Rd kontinuerligt och består av alternerande anodströmmar jag a 1 ,jag a 2 , jag a 3. Momentanvärde för likriktad spänning u d(se fig. 2.12b) vid varje ögonblick bestäms av det momentana spänningsvärdet för den fas som driftdioden är ansluten till. Likriktad spänning u d representerar enveloppen av sinusformade fasspänningar u 2 sekundärlindningar av transformator T. Likriktad strömkurva i d på Xa = 0, Xd= 0 upprepar den likriktade spänningskurvan. Aktuell vågform jag a i dioden VD 1 visas i fig. 2,12c. Diodström VD 1 i detta fall kommer också att vara en ström i 2 a sekundärlindning av transformatorn. Omvänd spänningskurva du är 1 på diod VD 1 är bildad av sektioner av sinusoider med linjära spänningar ( u ab, u med a), därför att tomgångsdiodens anod är ansluten till en av faserna, och katoden, genom en öppen diod, är ansluten till en annan fas av sekundärlindningen. Momentana värden för fas-till-fas (linje-till-linje) spänning motsvarar ordinaterna för det skuggade området i fig. 2.12a. Byggt på dem linjediagram omvänd spänning du är 1, på diod VD 1 (se fig. 2.12 c). S T = = 1,345P d,

Var S 1 = 3U 1 jag 1 = 1,21P d– beräknad effekt för transformatorns primärlindning;

S 2 = 3U 2 jag 2 = 1,48P d– beräknad effekt för transformatorns sekundärlindning;

P d = Du gjorde– ladda kraft.

I en trefaslikriktare med en mittpunkt inträffar fenomenet med forcerad magnetisering av transformatorns magnetiska krets, eftersom strömmar av transformatorns sekundärlindningar i 2 a,i 2 b, i 2 c innehålla en konstant komponent lika med ID, vilket skapar ett enkelriktat flöde av forcerad magnetisering av transformatorn i varje magnetkärna. Detta flöde, som pulserar med en trippelfrekvens i förhållande till frekvensen i försörjningsnätet, sluter dels genom härden, dels genom luft- och stålarmeringen som omger transformatorkärnan, vilket gör att de värms upp. Som ett resultat är transformatorkärnan mättad och värmeförluster uppstår i stålarmeringen på grund av virvelströmmar som induceras av den variabla komponenten av det forcerade magnetiseringsflödet. Mättnad av transformatorns magnetiska krets leder till en kraftig ökning av transformatorns magnetiseringsström (olastström). För att undvika mättnad är det nödvändigt att öka tvärsnittet av den magnetiska kretsen. Detta leder dock till en överskattning av vikt- och storleksparametrarna för transformatorn och hela likriktarinstallationen. För att eliminera ytterligare förluster som orsakas av den variabla komponenten av det forcerade magnetiseringsflödet måste transformatorns primärlindningar anslutas i en triangel. I detta fall förblir endast den konstanta komponenten i det forcerade magnetiseringsflödet; den variabla komponenten med en tydligt uttryckt tredje överton kompenseras av flöden som skapar strömmar med högre övertoner med en frekvens som är en multipel av tre som ingår i strömmarna primärlindningar transformator och slutning längs kretsen som bildas av dessa lindningar. Transformatorns beräknade effekt vid anslutning av lindningarna i en triangel förändras inte.

2.6.2.Trefas bryggkrets

Ett betydande antal trefasströmlikriktare tillverkas med hjälp av en bryggkrets (Larionov-krets), som innehåller en trefastransformator och ett likriktarblock med sex dioder (Fig. 2.13.) Transformatorns primära och sekundära lindningar kan anslutas i en stjärn- eller deltakrets. En brolikriktarkrets kan dock användas utan transformator. Dioder i likriktarblocket är indelade i två grupper:

1) katod, eller udda (dioder VD 1, VD 3, VD 5), där diodernas katoder är elektriskt anslutna och deras gemensamma terminal är den positiva polen för den externa kretsen, och anoderna är anslutna till terminalerna på transformatorns sekundära lindningar;

2) anodisk eller jämn (dioder VD 2, VD 4, VD 6), där diodernas anoder är elektriskt anslutna till varandra och katoderna är anslutna till anoderna i den första gruppen. Den gemensamma anslutningspunkten för anoderna är den negativa polen för den externa kretsen. Belastningen är ansluten mellan anslutningspunkterna för katoderna och anoderna på dioderna.

En trefasig bryggkrets kan ses som en seriekoppling av två trefasiga mittpunktskretsar som matas från en enda transformatorlindning. När som helst kommer dioden i katodgruppen att vara öppen vars anodpotential är högre än potentialerna för anoderna för andra dioder i katodgruppen, och i anodgruppen - dioden vars katodpotential är lägre än potentialerna av katoderna för andra dioder i anodgruppen.

Ris. 2.13. Likriktarkrets

Kretsens funktion kan övervakas med hjälp av tidsdiagram i fig. 2.14. Eftersom driftsätten för kretsen för aktiva och aktiva induktiva laster skiljer sig något, kommer vi att analysera kretsens funktion för den vanligaste aktiva induktiva lasten, med X a = 0, Xd = 0. Dioder i katodgruppen öppnar vid skärningsögonblicket av de positiva sektionerna av fasspänningskurvorna (punkterna a, b, c, d, e i fig. 2.14a), och dioder i anodgruppen - för tillfället av skärningspunkten för de negativa sektionerna av fasspänningskurvorna (punkterna k, l , m, n). Varje diod är öppen under en tredjedel av cykeln. Med momentan omkoppling av ström i en trefas bryggkrets utförs ström när som helst

En värld av gratis program och användbara tips
2024 whatsappss.ru