แรงดันไฟฟ้าที่ได้รับจากวงจรเรียงกระแสไม่คงที่ แต่เป็นจังหวะ ประกอบด้วยส่วนประกอบคงที่และตัวแปร ยิ่งส่วนประกอบตัวแปรที่ใหญ่ขึ้นเมื่อเทียบกับค่าคงที่ยิ่งระลอกคลื่นก็ยิ่งยิ่งแย่ลงเท่าใดคุณภาพของแรงดันไฟฟ้าที่แก้ไขก็ยิ่งแย่ลงเท่านั้น

ส่วนประกอบสลับถูกสร้างขึ้นโดยฮาร์มอนิก ความถี่ฮาร์มอนิกถูกกำหนดโดยความเท่าเทียมกัน

ฉ(n) = กม.ฟ ,

โดยที่ k คือหมายเลขฮาร์มอนิก, k = 1, 2, 3, ... , m คือจำนวนพัลส์ของแรงดันไฟฟ้าที่แก้ไขแล้ว F คือความถี่ของแรงดันไฟฟ้าเครือข่าย

มีการประเมินคุณภาพของแรงดันไฟฟ้าที่แก้ไขแล้ว ปัจจัยระลอกคลื่น pซึ่งขึ้นอยู่กับค่าเฉลี่ยของแรงดันไฟฟ้าที่แก้ไขและแอมพลิจูดของฮาร์มอนิกพื้นฐานในโหลด

ลำดับของส่วนประกอบฮาร์มอนิก n = km ที่อยู่ในกราฟแรงดันไฟฟ้าที่แก้ไขจะขึ้นอยู่กับจำนวนพัลส์เท่านั้นและไม่ได้ขึ้นอยู่กับค่าเฉพาะ ฮาร์มอนิกของตัวเลขที่เล็กที่สุดมีแอมพลิจูดมากที่สุด

ค่าประสิทธิผลของแรงดันไฟฟ้าของส่วนประกอบฮาร์มอนิกในลำดับ n ขึ้นอยู่กับค่าเฉลี่ยของแรงดันไฟฟ้าที่แก้ไข Ud ของวงจรเรียงกระแสที่ไม่ได้รับการควบคุมในอุดมคติ:

ในวงจรจริง การเปลี่ยนผ่านของกระแสจากไดโอดหนึ่งไปยังอีกไดโอดหนึ่งเกิดขึ้นในช่วงเวลาจำกัด โดยวัดเป็นเศษส่วนและเรียกว่า มุมสับเปลี่ยน. การมีมุมสับเปลี่ยนจะเพิ่มแอมพลิจูดของฮาร์โมนิคอย่างมีนัยสำคัญ เป็นผลให้พวกเขาเติบโต ระลอกแรงดันไฟฟ้าที่แก้ไขแล้ว.

ส่วนประกอบกระแสสลับของแรงดันไฟฟ้าที่แก้ไขซึ่งประกอบด้วยฮาร์โมนิกความถี่ต่ำและสูงจะสร้างกระแสสลับในโหลดซึ่งมีผลกระทบต่อการรบกวนอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่น ๆ

สำหรับ การลดระลอกแรงดันไฟฟ้าที่แก้ไขแล้วระหว่างขั้วเอาท์พุทของวงจรเรียงกระแสและโหลดรวมอยู่ด้วย ตัวกรองต่อต้านนามแฝงซึ่งช่วยลดการกระเพื่อมของแรงดันไฟฟ้าที่แก้ไขได้อย่างมากโดยการระงับฮาร์โมนิค

องค์ประกอบหลักของตัวกรองการปรับให้เรียบคือ (โช้ก) และทรานซิสเตอร์ที่กำลังไฟต่ำ

การทำงานของตัวกรองแบบพาสซีฟ (ไม่มีทรานซิสเตอร์และแอมพลิฟายเออร์อื่น ๆ ) ขึ้นอยู่กับการพึ่งพาความถี่ของค่าความต้านทานขององค์ประกอบปฏิกิริยา (ตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุ) รีแอกแตนซ์ของตัวเหนี่ยวนำ Xl และตัวเก็บประจุ Xc: Xl = 2πfL, Xc = 1/2πfC,

โดยที่ f คือความถี่ของกระแสที่ไหลผ่านองค์ประกอบปฏิกิริยา L คือการเหนี่ยวนำของตัวเหนี่ยวนำ C คือความจุของตัวเก็บประจุ

จากสูตรความต้านทานขององค์ประกอบที่เกิดปฏิกิริยาจะเป็นไปตามนั้นเมื่อความถี่ของกระแสเพิ่มขึ้นความต้านทานของขดลวดจะเพิ่มขึ้นและความต้านทานของตัวเก็บประจุจะลดลง สำหรับ กระแสตรงความต้านทานของตัวเก็บประจุมีค่าอนันต์ และความต้านทานของตัวเหนี่ยวนำเป็นศูนย์

คุณลักษณะนี้ช่วยให้ตัวเหนี่ยวนำส่งผ่านส่วนประกอบโดยตรงของกระแสที่แก้ไขและฮาร์โมนิกการหน่วงเวลาได้อย่างอิสระ นอกจากนี้ ยิ่งเลขฮาร์มอนิกสูง (ความถี่ยิ่งสูง) การหน่วงเวลาก็จะยิ่งมีประสิทธิภาพมากขึ้นเท่านั้น ในทางตรงกันข้าม ตัวเก็บประจุจะปิดกั้นส่วนประกอบกระแสตรงอย่างสมบูรณ์และปล่อยให้ฮาร์โมนิคผ่านได้

พารามิเตอร์หลักที่แสดงถึงประสิทธิภาพของตัวกรองคือ ค่าสัมประสิทธิ์การปรับให้เรียบ (กรอง)

คิว = p1 / p2,

โดยที่ p1 คือปัจจัยการกระเพื่อมที่เอาต์พุตวงจรเรียงกระแสในวงจรที่ไม่มีตัวกรอง p2 คือปัจจัยการกระเพื่อมที่เอาต์พุตตัวกรอง

ในทางปฏิบัติ มีการใช้ตัวกรองรูปตัว L แบบพาสซีฟ รูปตัวยู และแบบเรโซแนนซ์ ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายคือรูปตัว L และรูปตัว U ซึ่งไดอะแกรมแสดงในรูปที่ 1

รูปที่ 1 วงจรของตัวกรองรูปตัว L (a) และรูปตัว U (b) ที่ปรับให้เรียบแบบพาสซีฟเพื่อลดการกระเพื่อมของแรงดันไฟฟ้าที่แก้ไข

ข้อมูลเริ่มต้นสำหรับการคำนวณค่าความเหนี่ยวนำของโช้คตัวกรอง L และความจุของตัวเก็บประจุตัวกรอง C คือปัจจัยการกระเพื่อมของวงจรเรียงกระแส ตัวเลือกการออกแบบวงจร ตลอดจนปัจจัยการกระเพื่อมที่ต้องการที่เอาต์พุตตัวกรอง

การคำนวณพารามิเตอร์ตัวกรองเริ่มต้นด้วยการกำหนดค่าสัมประสิทธิ์การปรับให้เรียบ ถัดไปคุณจะต้องสุ่มเลือกวงจรตัวกรองและความจุของตัวเก็บประจุในนั้น ความจุของตัวเก็บประจุตัวกรองถูกเลือกจากช่วงของความจุที่ระบุไว้ด้านล่าง

ในทางปฏิบัติมีการใช้ตัวเก็บประจุของความจุต่อไปนี้: 50, 100, 200, 500, 1,000, 2000, 4000 μF ขอแนะนำให้ใช้ค่าความจุที่เล็กลงจากซีรีส์นี้ที่แรงดันไฟฟ้าสูงและความจุที่ใหญ่ขึ้นที่แรงดันไฟฟ้าต่ำ

การเหนี่ยวนำของตัวเหนี่ยวนำในวงจรตัวกรองรูปตัว L สามารถกำหนดได้จากการแสดงออกโดยประมาณ

สำหรับโครงการรูปตัวยู –

ในสูตรความจุจะถูกแทนที่ใน microfarads และผลลัพธ์ที่ได้รับในเฮนรี่

แก้ไขการกรองระลอกแรงดันไฟฟ้า

частота пульсации газового пузыря (сейсм.)- - หัวข้ออุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซและความถี่การแกว่งของฟอง ... คู่มือนักแปลทางเทคนิค

Преобразователь электрического тока переменного направления в ток постоянного направления. Большинство мощных источников электрической энергии вырабатывают ток переменного направления (см. Переменный ток). อย่างไรก็ตามไฟฟ้าจำนวนมาก... ... สารานุกรมผู้ยิ่งใหญ่แห่งสหภาพโซเวียต

ตัวกรองอิเล็กทรอนิกส์เชิงเส้น ตัวกรอง Butterworth ตัวกรอง Chebyshev ตัวกรองรูปไข่ ตัวกรอง Bessel ตัวกรอง Gaussian ตัวกรอง Legendre ตัวกรอง Gabor แก้ไขตัวกรอง Chebyshev ... Wikipedia

ตัวกรองอิเล็กทรอนิกส์เชิงเส้น ตัวกรอง Butterworth ตัวกรอง Chebyshev ตัวกรองรูปไข่ ตัวกรอง Bessel ตัวกรอง Gaussian ตัวกรอง Legendre ตัวกรอง Gabor ... Wikipedia

ตัวกรองอิเล็กทรอนิกส์เชิงเส้น ตัวกรอง Butterworth ตัวกรอง Chebyshev ตัวกรองรูปไข่ ตัวกรอง Bessel ตัวกรอง Gaussian ตัวกรอง Legendre ตัวกรอง Gabor แก้ไขตัวกรอง Chebyshev เป็นหนึ่งในประเภทของตัวกรองอะนาล็อกหรือดิจิทัลเชิงเส้น ... Wikipedia

อุปกรณ์ตัวกรองที่เรียบสำหรับการปรับระลอกคลื่นหลังจากการแก้ไข กระแสสลับสะพานไดโอด ตัวกรองที่เรียบง่ายที่สุดคือตัวเก็บประจุอิเล็กโทรไลติกขนาดใหญ่ที่ติดตั้งบนวงจรควบคู่ไปกับโหลด ... Wikipedia

GOST 23875-88 คุณภาพพลังงานไฟฟ้า ข้อกำหนดและคำจำกัดความ- คำศัพท์ GOST 23875 88: คุณภาพของพลังงานไฟฟ้า ข้อกำหนดและคำจำกัดความ เอกสารต้นฉบับ: Facteur de distortion (d’une Tension ou d’un courant alternatif non sinusoïdal) 55 คำจำกัดความของคำศัพท์จากเอกสารต่างๆ: Facteur de… … หนังสืออ้างอิงพจนานุกรมเกี่ยวกับเอกสารเชิงบรรทัดฐานและทางเทคนิค

I Heart หัวใจ (ละติน cor, Greek cardia) เป็นอวัยวะที่มีเส้นใยกลวงซึ่งทำหน้าที่เป็นเครื่องสูบน้ำเพื่อควบคุมการเคลื่อนไหวของเลือดในระบบไหลเวียนโลหิต กายวิภาคของหัวใจตั้งอยู่ใน mediastinum ด้านหน้า (mediastinum) ในเยื่อหุ้มหัวใจระหว่าง ... ... สารานุกรมทางการแพทย์

สนามแม่เหล็กภาคพื้นดินสนามแม่เหล็กของโลกและพื้นที่ใกล้โลก โลกมีสนามแม่เหล็กชนิดไดโพลราวกับว่ามีแม่เหล็กแถบยักษ์อยู่ตรงกลาง การกำหนดค่าของฟิลด์นี้เปลี่ยนช้า ... ... สารานุกรมถ่านหิน

ฉัน Myocarditis Myocarditis (myocarditis; กรีก + myos กล้ามเนื้อ + kardia heart + itis) เป็นคำที่รวมกลุ่มสาเหตุและการเกิดโรคที่แตกต่างกันจำนวนมากของรอยโรคของกล้ามเนื้อหัวใจซึ่งเป็นพื้นฐานและลักษณะสำคัญซึ่งก็คือการอักเสบ รอง...... สารานุกรมทางการแพทย์

ปัจจัยระลอกคลื่นมักจะพูดถึงเมื่อพิจารณาตัวแปร ไฟฟ้า. Тогда рассматривают коэффициент пульсации напряжения или силы тока. มีการแบ่งค่าสัมประสิทธิ์ระลอกแรงดันไฟฟ้า (กระแส) ภายในออกเป็น: สัมประสิทธิ์ระลอกแรงดันไฟฟ้า (กระแส) ค่าสัมประสิทธิ์ระลอกแรงดันไฟฟ้า (ปัจจุบัน) ตามค่าเฉลี่ย ตามค่าประสิทธิผล

В общем случае форма напряжения на выходе выпрямляющего устройства имеет постоянную (называемую полезной) и переменную (пульсирующую) составляющие.

คำนิยาม

ค่าสัมประสิทธิ์ระลอกแรงดัน (กระแส)พวกเขาเรียกค่าเท่ากับอัตราส่วนของค่าแอมพลิจูด (ค่าสูงสุด) ของส่วนประกอบตัวแปรของแรงดันไฟฟ้าแบบพัลซิ่ง (กระแส) กับส่วนประกอบโดยตรง

หากเราแสดงแรงดันไฟฟ้าที่แก้ไขแล้วในรูปแบบของอนุกรมฟูริเยร์เป็นผลรวมของส่วนประกอบคงที่ () และจำนวนฮาร์โมนิกจำนวนหนึ่ง () ที่มีแอมพลิจูด ดังนั้นค่าสัมประสิทธิ์ระลอกคลื่นแรงดันไฟฟ้า () สามารถกำหนดได้โดยสูตร:

โดยที่ n คือเลขฮาร์มอนิก

При этом компоненту считают полезным результатом деятельности выпрямителя, в отличие от пульсаций . Если форма пульсаций сложная, то максимальным значением может обладать не первая гармоника, но обычно под k понимают ее. Она применяется в расчетах и записывается в технических документах оборудования.

Разновидности коэффициентов пульсации напряжения (тока)

ค่าสัมประสิทธิ์ระลอกแรงดันไฟฟ้าเฉลี่ย (กระแส) คือค่าเท่ากับอัตราส่วนของค่าเฉลี่ยของส่วนประกอบที่แปรผันของแรงดันไฟฟ้าแบบพัลซิ่ง (กระแส) ต่อส่วนประกอบคงที่

ค่าสัมประสิทธิ์ระลอกแรงดันไฟฟ้า (กระแส) ที่อิงตามค่าประสิทธิผลคือพารามิเตอร์ที่พบเป็นอัตราส่วนของค่าประสิทธิผลของส่วนประกอบแปรผันของแรงดันไฟฟ้าแบบพัลซิ่ง (กระแส) ต่อส่วนประกอบคงที่

Часто потребителям не важно, какая из гармоник на выходе выпрямляющего устройства обладает наибольшим размахом. สิ่งที่น่าสนใจคือช่วงของการเต้นทั้งหมดซึ่งมีลักษณะเป็นค่าสัมประสิทธิ์การเต้นแบบสัมบูรณ์ () ซึ่งถูกกำหนดโดยนิพจน์:

หรือใช้สูตร:

Коэффициент пульсации напряжения измеряют при помощи осциллографа или двух вольтметров.

ปัจจัยระลอกคลื่นเป็นหนึ่งในคุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของวงจรเรียงกระแส - อุปกรณ์ที่ออกแบบมาเพื่อแปลงแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับของแหล่งพลังงานไฟฟ้าให้เป็นแรงดันไฟฟ้าโดยตรง

หน่วย

Коэффициент пульсации рассматривают как безразмерную величину или он может указываться в процентах.

ตัวอย่างการแก้ปัญหา

ตัวอย่างที่ 1

ออกกำลังกาย	ค่าสัมประสิทธิ์ริปเปิลสำหรับฮาร์มอนิกตัวแรกคือเท่าใด ค่าสัมประสิทธิ์ริปเปิลสัมบูรณ์ในสองตัวเลือกการคำนวณ หากแรงดันไฟฟ้าคงที่ที่เอาต์พุตของอุปกรณ์เรียงกระแสคือ 20 V และแรงดันริปเปิลคือ ?
สารละลาย	เราค้นหาค่าสัมประสิทธิ์แรงดันกระเพื่อมสำหรับฮาร์มอนิกแรกโดยใช้นิพจน์: โดยที่ n = 1 มาคำนวณกัน: เราค้นหาค่าสัมประสิทธิ์ระลอกแรงดันไฟฟ้าสัมบูรณ์ (ตัวเลือก 1) โดยใช้สูตร: มาคำนวณกัน: ตัวเลือกที่สองสำหรับปัจจัยระลอกแรงดันไฟฟ้าสัมบูรณ์: มาคำนวณกัน:
คำตอบ

ตัวอย่างที่ 2

ออกกำลังกาย

เมื่อใช้แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับในรูปของไซน์ซอยด์กับขดลวดปฐมภูมิของอุปกรณ์จับคู่ (รูปที่ 1) จะมีแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วของขดลวดทุติยภูมิ: ไดโอดนำกระแสไฟฟ้าเพียงครึ่งหนึ่งของระยะเวลา แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ ในช่วงครึ่งบวกของคาบ เมื่อศักย์ไฟฟ้าที่ขั้วบวกของไดโอด (VD) มากกว่าศูนย์ จะเปิดขึ้นและแรงดันไฟฟ้าทั้งหมดของขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลงจะถูกนำไปใช้กับไดโอด ค่าสัมประสิทธิ์ระลอกปัจจุบันตามค่าเฉลี่ยจะเป็นเท่าใด

การคำนวณตัวกรองสำหรับ PWM

บทความจะหารือเกี่ยวกับการคำนวณของวงจรตัวกรองที่ง่ายที่สุดสำหรับการปรับความกว้างของพัลส์ให้เรียบ PWM คืออะไรที่ใช้และวิธีการใช้งานอ่านในบทความแยกต่างหาก

สิ่งแรกที่คุณควรมุ่งเน้นคือจุดประสงค์ของวงจรที่คุณจะสร้างตัวกรอง การทำให้วงจร PWM ง่ายขึ้นเล็กน้อยสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภท:

ตัวอย่างของสัญญาณ PWM คือ DAC ที่ง่ายที่สุด โดยพลังงาน PWM เรามักจะหมายถึงสัญญาณ PWM ที่เอาต์พุตของสวิตช์ไฟ เช่น แหล่งที่มาของชีพจรโภชนาการ (ไอไอพี) พูดอย่างเคร่งครัดในการจ่ายไฟสัญญาณ PWM เองก็ใช้ในวงจรสัญญาณ (การควบคุมทรานซิสเตอร์) และที่เอาต์พุตของแหล่งดังกล่าวสัญญาณจะทำซ้ำรูปร่างของสัญญาณควบคุม แต่มีกำลังสูงกว่าดังนั้นจึงต้องใช้ตัวกรองที่อนุญาต อำนาจที่สูงกว่าที่จะผ่านไปได้

การกรอง PWM ในวงจรสัญญาณ

สำหรับวงจรสัญญาณธรรมดาที่มีโหลดความต้านทานสูง วงจรการกรองที่เหมาะสมที่สุดคือวงจร RC แบบรวม ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วคือตัวกรองความถี่ต่ำผ่านแบบธรรมดา แนวคิดของ "การรวมวงจร RC" ใช้เมื่อพิจารณา การตอบสนองแรงกระตุ้นห่วงโซ่นี้

รูปที่ 1. ตัวกรอง Low-Pass ที่ง่ายที่สุดคือวงจร RC แบบบูรณาการและการตอบสนองความถี่

ลักษณะสำคัญของตัวกรองคือ ความถี่ตัด (รูปที่ 1 แสดงความถี่ cutoff เชิงมุม - Ω S) - แอมพลิจูดของความผันผวนของความถี่ที่กำหนดที่เอาต์พุตตัวกรองจะลดทอนลงในระดับ ~ 0.707 (-3 dB) จากค่าอินพุต ความถี่ cutoff ถูกกำหนดโดยสูตรต่อไปนี้:

โดยที่ R และ C คือความต้านทานของตัวต้านทานในหน่วยโอห์ม และความจุของตัวเก็บประจุในหน่วยฟารัด ต้องจำไว้ว่าเพื่อให้ตัวกรองปรับเรียบทำงานได้อย่างถูกต้อง ค่าคงที่เวลาของห่วงโซ่ RC ( τ = RC) ควรสั้นที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ในช่วง PWM จากนั้นการคายประจุประจุเต็มของตัวเก็บประจุจะไม่เกิดขึ้นในช่วงเวลาหนึ่ง

ต่อไป พารามิเตอร์ที่สำคัญซึ่งช่วยให้สามารถคำนวณการลดทอนของการสั่นที่ความถี่ที่กำหนดได้ ค่าสัมประสิทธิ์การส่งผ่านตัวกรองคืออัตราส่วน K = U out / U in สำหรับห่วงโซ่ RC ที่กำหนด ค่าสัมประสิทธิ์การส่งผ่านจะถูกคำนวณดังนี้:

เมื่อทราบสูตรเหล่านี้และคำนึงถึงแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมตัวต้านทานคงที่แล้ว คุณสามารถคำนวณตัวกรองโดยประมาณได้ ลักษณะที่จำเป็น- ตัวอย่างเช่น โดยการระบุความจุที่มีอยู่หรือระดับการเต้นเป็นจังหวะที่ต้องการ

เครื่องคิดเลขตัวกรอง RC PWM

โปรดทราบว่าหากคุณต้องการรับสัญญาณไซน์ซอยด์ที่ราบรื่นจากสัญญาณ PWM จำเป็นที่ความถี่คัตออฟตัวกรองจะต้องสูงกว่าความถี่สัญญาณสูงสุด ซึ่งหมายความว่าความถี่ PWM จะต้องสูงกว่านี้อีก

การกรอง PWM ในวงจรไฟฟ้า

ในวงจรไฟฟ้าที่ความต้านทานโหลดต่ำ (เช่น ขดลวดมอเตอร์ไฟฟ้า) การสูญเสียตัวต้านทานตัวกรองจึงมีนัยสำคัญมาก ดังนั้น กรณีที่คล้ายกันตัวกรองความถี่ต่ำผ่านใช้กับตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุ

รูปที่ 2. ตัวกรองความถี่ต่ำผ่านวงจร LC และการตอบสนองความถี่

ตัวกรอง LC เป็นวงจรการสั่นเบื้องต้นที่มีความถี่เรโซแนนซ์ของตัวเอง ดังนั้นการตอบสนองความถี่จริงจะแตกต่างจากการตอบสนองความถี่ที่แสดงในรูปที่ 2 เล็กน้อย

เนื่องจากบทความนี้เกี่ยวกับตัวกรองสำหรับวงจรไฟฟ้า เมื่อคำนวณตัวกรอง จะต้องคำนึงว่าฮาร์มอนิกพื้นฐานของแรงดันไฟฟ้าขาเข้าจะต้องถูกลดทอนด้วยตัวกรองด้วย ดังนั้นความถี่เรโซแนนซ์จะต้องต่ำกว่าความถี่ PWM .

สูตรคำนวณความถี่เรโซแนนซ์ของวงจร LC:

ฉ = 1/(2 π (คค) 0.5)

หากความถี่เรโซแนนซ์ของวงจรเกิดขึ้นพร้อมกับความถี่ PWM วงจร LC อาจเข้าสู่โหมดการสร้าง ดังนั้นจึงอาจเกิดความสับสนที่เอาต์พุต ดังนั้น ฉันขอแนะนำให้คุณหลีกเลี่ยงความเข้าใจผิดนี้อย่างระมัดระวัง นอกจากนี้ เมื่อออกแบบตัวกรองนี้ มีความแตกต่างอีกหลายประการที่น่าสังเกตเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ต้องการ กล่าวคือ:

1. เพื่อกำจัดปรากฏการณ์การสั่นพ้องของส่วนประกอบฮาร์มอนิกความถี่สูงตัวใดตัวหนึ่งขอแนะนำให้ค้นหาความจุของตัวเก็บประจุจากเงื่อนไขที่ความต้านทานคลื่นของตัวกรองเท่ากับความต้านทานโหลด:
2. ในการทำให้ระลอกคลื่นเรียบขึ้นด้วยตัวกรองดังกล่าว เป็นที่พึงปรารถนาว่าค่ารีแอกแตนซ์แบบคาปาซิทีฟของตัวเก็บประจุสำหรับความถี่การเต้นเป็นจังหวะต่ำสุดจะเล็กที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เท่ากับความต้านทานโหลด และยังน้อยกว่าค่ารีแอกแตนซ์รีแอคทีฟของตัวเหนี่ยวนำสำหรับฮาร์มอนิกตัวแรกด้วย

อัตราขยายเชิงซ้อนของตัวกรอง LC คำนวณโดยใช้สูตรต่อไปนี้:

โดยที่ n คือจำนวนขององค์ประกอบฮาร์มอนิกของสัญญาณอินพุต ฉัน- หน่วยจินตภาพ, ω = 2πf, L - ตัวเหนี่ยวนำของตัวเหนี่ยวนำ (H), C - ความจุของตัวเก็บประจุ (F), R - ความต้านทานโหลด (โอห์ม)

จากสูตรจะเห็นได้ชัดเจนว่ายิ่งฮาร์มอนิกสูงเท่าใดตัวกรองก็จะยิ่งระงับได้ดีขึ้นเท่านั้น ดังนั้นจึงเพียงพอที่จะคำนวณระดับสำหรับฮาร์มอนิกแรกเท่านั้น

ในการย้ายจากการแทนค่าสัมประสิทธิ์การส่งผ่านที่ซับซ้อนไปเป็นค่าเอ็กซ์โพเนนเชียล คุณจะต้องค้นหาโมดูลัสของจำนวนเชิงซ้อน สำหรับผู้ที่ (เช่นฉัน) นอนเรียนคณิตศาสตร์ที่สถาบัน ฉันขอเตือนคุณว่าโมดูลัสของจำนวนเชิงซ้อนนั้นคำนวณง่ายมาก:

2. แหล่งพลังงานสำรอง
วงจรพื้นฐาน พารามิเตอร์ และคุณลักษณะ

2.1. โครงร่างโครงสร้าง Viepa

อุปกรณ์วงจรเรียงกระแสจะแปลงแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับของเครือข่ายจ่ายไฟเป็นแรงดันไฟฟ้าตรงที่โหลด ใช้เป็นแหล่งพลังงานสำรอง (SPPS) ซึ่งบล็อกไดอะแกรมแสดงในรูปที่ 1 2.1.

ข้าว. 2.1. ไดอะแกรมบล็อก Viep

หม้อแปลงไฟฟ้า ตลดแรงดันไฟฟ้าเครือข่าย AC คุณ 1ความถี่ f = 50 Hz เป็นค่าที่ต้องการ ยู 2. นอกจากนี้ หม้อแปลงยังให้การแยกกระแสไฟฟ้าของเครือข่ายแหล่งจ่ายไฟและโหลด VEP วงจรเรียงกระแส ในแปลงแรงดันไฟฟ้า AC ยู 2ให้เป็นแรงดันไฟฟ้าเร้าใจที่แก้ไขแล้วซึ่งมีขั้วเดียวกัน อุดร. ตัวกรองต่อต้านนามแฝง เอฟลดการกระเพื่อมของแรงดันไฟฟ้าที่แก้ไข อุดร. โคลง เซนต์รักษาแรงดันไฟขาออกให้คงที่ คุณออกไปเมื่อแรงดันไฟฟ้าของเครือข่ายผันผวน คุณ 1หรือการเปลี่ยนแปลงน้ำหนักบรรทุกของ VIEP

2.2.วงจรเรียงกระแสพื้นฐาน

แหล่งจ่ายไฟพลังงานต่ำ (สูงถึงหลายร้อยวัตต์) มักจะใช้วงจรเรียงกระแสที่ขับเคลื่อนโดยแรงดันไฟหลักเฟสเดียว ในวงจรเรียงกระแสเฟสเดียวจะใช้วงจรหลักสามวงจรสำหรับเชื่อมต่อไดโอด: วงจรครึ่งคลื่นเฟสเดียวที่มีหนึ่งไดโอด, วงจรเต็มคลื่นเฟสเดียว: วงจรจุดกึ่งกลาง (วงจรศูนย์) ที่มีสองไดโอดและวงจรบริดจ์ที่มี สี่ไดโอด

แหล่งจ่ายไฟ DC ขนาดกลาง (สูงถึง 1,000 W) และสูงกว่า (มากกว่า 1,000 W) อุปกรณ์วงจรเรียงกระแสที่ใช้พลังงานจากแรงดันไฟฟ้าสามเฟส NPO สามารถสร้างวงจรเรียงกระแสสามเฟสได้โดยใช้วงจรครึ่งคลื่นที่มีไดโอดสามตัว หรือวงจรเต็มคลื่นที่มีไดโอดหกตัว ซึ่งเรียกว่าวงจรบริดจ์สามเฟสหรือวงจร Larionov

2.3. วงจรเรียงกระแสเฟสเดียว

2.3.1.วงจรเรียงกระแสครึ่งคลื่น

วงจรเรียงกระแสครึ่งคลื่นเฟสเดียว (รูปที่ 2.2) เป็นวิธีที่ง่ายที่สุด ไดโอดสารกึ่งตัวนำ วีดี1มีค่าการนำไฟฟ้าทางเดียว ต่ออนุกรมกับโหลด ถ.

ข้าว. 2.2. วงจรเรียงกระแสครึ่งคลื่น

แผนภาพเวลา (รูปที่ 2.3) ของแรงดันและกระแสของวงจรเรียงกระแสแสดงให้เห็นว่าในวงจรดังกล่าวกระแสไฟฟ้า ฉันไหลผ่านโหลดเฉพาะในช่วงครึ่งวงจรบวกของแรงดันไฟฟ้าเท่านั้น คุณ 2มาจากขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลงไฟฟ้า (รูปที่ 2.3 a, b) เป็นผลให้ภายใต้โหลด ถแรงดันเร้าใจปรากฏขึ้น คุณ Dขั้วบวก (รูปที่ 2.3 ค) ในครึ่งวงจรลบของแรงดันไฟฟ้า คุณ 2ไดโอด วีดี1ปิดปัจจุบัน ฉัน = 0และไดโอดสัมผัสกับแรงดันย้อนกลับ คุณ 2ซึ่งค่าสูงสุดจะเท่ากับแอมพลิจูด ยู 2 มคือแรงดันไฟฟ้าข้ามไดโอด (รูปที่ 2.3 d)

แก้ไขแรงดันริปเปิลข้ามโหลด คุณ Dอธิบายด้วยการแสดงออกในช่วง ฯลฯ และสามารถแสดงด้วยผลรวมของส่วนประกอบคงที่และส่วนประกอบที่แปรผันได้

ส่วนประกอบตัวแปรที่ไม่ใช่ไซน์ซอยด์สามารถแสดงได้ด้วยชุดของฮาร์โมนิกส์ กล่าวคือ ชุดของส่วนประกอบไซน์ซอยด์ที่มีความถี่เพิ่มขึ้นและลดแอมพลิจูดด้วยหมายเลขซีเรียล จากนั้นแรงดันเร้าใจสามารถแสดงเป็นอนุกรมฟูริเยร์ฮาร์มอนิกได้

ข้าว. 2.3. แผนภาพเวลาครึ่งคลื่น

ซึ่งสำหรับวงจรเรียงกระแสครึ่งคลื่นจะเขียนเป็นนิพจน์:

การใช้ซีรีย์ฟูริเยร์จะกำหนดพารามิเตอร์หลักของวงจรเรียงกระแส

ส่วนประกอบ DC คำนวณเป็นค่าเฉลี่ยของแรงดันไฟฟ้าที่แก้ไขที่โหลด เมื่อวงจรเรียงกระแสทำงานในโหมดไม่มีโหลดตลอดระยะเวลาของแรงดันไฟฟ้าเครือข่าย

ค่าเฉลี่ยของกระแสระลอกในโหลดถูกกำหนดโดยนิพจน์:

ส่วนประกอบสลับของแรงดันไฟฟ้าที่แก้ไขนั้นมีลักษณะเฉพาะด้วยค่าสูงสุด (ฮาร์มอนิกพื้นฐาน): , โดยที่ – แอมพลิจูดของฮาร์มอนิกพื้นฐาน

ประสิทธิภาพของวงจรเรียงกระแสถูกกำหนดโดยค่าของสัมประสิทธิ์ระลอกซึ่งถูกกำหนดโดยอัตราส่วนของความกว้างของฮาร์มอนิกพื้นฐาน U m ต่อค่าเฉลี่ยของแรงดันไฟฟ้าที่แก้ไข

ในกรณีนี้ ความถี่ระลอกคลื่นของฮาร์มอนิกพื้นฐานเกิดขึ้นพร้อมกับความถี่ระลอกคลื่นของแรงดันไฟฟ้าที่แก้ไข และเท่ากับความถี่แรงดันไฟฟ้าเครือข่าย:

ข้อได้เปรียบของวงจรครึ่งคลื่นคือความเรียบง่าย ข้อเสีย: ขนาดใหญ่ของหม้อแปลง, ปัจจัยระลอกคลื่นขนาดใหญ่, ความถี่ต่ำฮาร์มอนิกพื้นฐาน ดังนั้นวงจรการแก้ไขดังกล่าวจึงพบการใช้งานที่ จำกัด ส่วนใหญ่สำหรับการขับเคลื่อนวงจรพลังงานต่ำและ ไฟฟ้าแรงสูง, например: электронно-лучевых трубок.

2.3.2.Двухполупериодная схема со средней точкой

วงจรเต็มคลื่นเฟสเดียวที่มีจุดกึ่งกลาง (รูปที่ 2.4) เป็นการเชื่อมต่อแบบขนานของวงจรเรียงกระแสครึ่งคลื่นสองตัวซึ่งไดโอดทำงานบนโหลดทั่วไป

ข้าว. 2.4. Двухполупериодная схема со средней точкой

เมื่อใช้แรงดันไฟฟ้า คุณ 1แรงดันไฟฟ้าปรากฏบนคดเคี้ยวหลักของหม้อแปลงในแต่ละครึ่งของม้วนทุติยภูมิ คุณ 21, คุณ 22(รูปที่ 2.5 ก) ขดลวดทุติยภูมิ ว21และ ว 22включены последовательно и согласно. ไดโอดของวงจรดำเนินการกระแสสลับกันแต่ละช่วงครึ่งรอบ (รูปที่ 2.5 B, C) В первый полупериод ไปที่ไดโอด วีดี1приложена положительная полуволна напряжения คุณ 21, в цепи диод - обмотка ว21กระแสกระแสไฟฟ้า ฉัน 21(ดูรูปที่ 2.5 b) ไดโอด วีดี2ปิดในเวลานี้เนื่องจากมันเชื่อมต่อผ่านไดโอดเปิดในเวลานี้ วีดี1แรงดันย้อนกลับถูกนำไปใช้กับขดลวดทั้งสองของหม้อแปลง (รูปที่ 2.5 F) ในช่วงครึ่งปีถัดไป ไดโอดจะเปิดขึ้น VD2และปัจจุบัน ฉัน 22будет протекать по цепи диод - обмотка ว 22. (ดูรูปที่ 2.5 C) Таким образом, через сопротивление нагрузки ถпоочередно проходят в одном и том же направлении токи ฉัน 21และ ฉัน 22. เป็นผลให้ภายใต้โหลด ถобразуются полуволны тока ฉันและแรงดันไฟฟ้า คุณ Dодного и того же знака (рис. 2.5 г, д).

แรงดันไฟฟ้าที่แก้ไขโดยวงจรนี้ กำลังเต้นเป็นจังหวะเหมือนกับแรงดันไฟฟ้าของวงจรครึ่งคลื่น กล่าวคือ สามารถขยายเป็นอนุกรมฟูริเยร์ฮาร์มอนิกได้

ค่าเฉลี่ยของแรงดันไฟฟ้าที่แก้ไขในโหลดอยู่ที่ไหน เมื่อวงจรเรียงกระแสทำงานในโหมดว่างจะถูกกำหนดโดยนิพจน์:

ข้าว. 2.5. Временные диаграммы для схемы со средней точкой

ดังนั้นค่าประสิทธิผลของแรงดันไฟฟ้าในขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลงไฟฟ้า:

แก้ไขมูลค่าปัจจุบัน ฉันопределяется выражением:

แอมพลิจูดกระแสในขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลงไฟฟ้า และค่าที่มีประสิทธิภาพ .

ในวงจรเต็มคลื่น แอมพลิจูดของส่วนประกอบฮาร์มอนิกหลักลดลงเหลือค่า ดังนั้นค่าสัมประสิทธิ์การกระเพื่อมจึงลดลงเช่นกัน:

.

จากไดอะแกรมเวลา (ดูรูปที่ 2.5 a, d) เป็นที่ชัดเจนว่าแรงดันไฟฟ้าที่โหลดถึงค่าสูงสุด ยู 2 มสองครั้งในช่วงระยะเวลาของแรงดันไฟฟ้าที่แก้ไข ดังนั้นความถี่ระลอกแรงดันไฟฟ้าโหลด อุดรเท่ากับสองเท่าของความถี่แรงดันไฟหลัก:

ในวงจรเรียงกระแสจุดกึ่งกลาง กระแสในขดลวดทุติยภูมิจะไหลสลับกัน (ในขดลวด ว21ตั้งแต่ต้นจนจบและในคดเคี้ยว ว 22ตั้งแต่ต้นจนจบ) ดังนั้นแกนหม้อแปลงจึงไม่เอนเอียงและกระแสไซน์ซอยด์ล้วนๆ ทำหน้าที่ในขดลวดปฐมภูมิ ซึ่งทำให้กำลังไฟโดยทั่วไปลดลงและการใช้งานหม้อแปลงได้ดีขึ้น เมื่อเปรียบเทียบกับวงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่น ค่าของแรงดันไฟฟ้าที่แก้ไขได้เพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า อุดรและปัจจุบัน ฉันค่าสัมประสิทธิ์การเต้นลดลง

ข้อเสียของวงจร: ความจำเป็นในการส่งออกจุดกึ่งกลางของขดลวดทุติยภูมิ, ความจำเป็นในการปรับสมดุลของขดลวดทุติยภูมิเพื่อให้แน่ใจว่ามีความเท่าเทียมกัน, แรงดันย้อนกลับขนาดใหญ่บนไดโอด, การเพิ่มขนาดของหม้อแปลง

2.3.3.วงจรบริดจ์เต็มคลื่น

ในวงจรที่กำลังพิจารณา (รูปที่ 2.6) วงจรเรียงกระแสประกอบด้วยสี่ตัว ไดโอดเซมิคอนดักเตอร์ประกอบตามแผนภาพสะพานในหนึ่งในเส้นทแยงมุมนั้น เกี่ยวกับแรงดันไฟฟ้าของขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลงเชื่อมต่ออยู่และต่อกับอีกอัน ซีดี– ความต้านทานโหลด ถ.ขั้วบวกของโหลดคือจุดเชื่อมต่อทั่วไปของแคโทดของไดโอด (จุดที่ ง) ลบ - จุดเชื่อมต่อของขั้วบวก (จุดที่ กับ).

ข้าว. 2.6. วงจรบริดจ์เต็มคลื่น

การทำงานของวงจรดังแสดงในรูป ในรูป 2.7 ซึ่งแสดงรูปร่างของกระแสและแรงดันไฟฟ้าสำหรับวงจรบริดจ์ในอุดมคติในส่วนต่างๆ แรงดันและกระแสของขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลงเปลี่ยนแปลงตามเวลาตามกฎฮาร์มอนิก (รูปที่ 2.7a)

;

ในช่วงครึ่งวงจรบวกของแรงดันไฟฟ้า จุดที่มีศักยภาพ กเป็นบวกและประเด็นต่างๆ ข- เชิงลบ. ไดโอด วีดี1และ วีดี3จะเปิดในทิศทางไปข้างหน้าและชีพจรปัจจุบัน ฉัน 13จะผ่านจากขั้วบวกของขดลวดทุติยภูมิผ่านไดโอด วีดี1,โหลด ถและผ่านไดโอดแบบเปิด วีดี3ไปยังขั้วลบของขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลง (รูปที่ 2.6) รูปร่างของกระแสนี้จะเป็นไปตามรูปร่างของกระแส ฉัน 2ขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลงไฟฟ้า (รูปที่ 2.7b) ผ่านการบรรทุก ถ, ชีพจรปัจจุบัน ฉัน 13คลายความตึงเครียดให้กับมัน คุณ D(รูปที่ 2.7d) ซึ่งโดยไม่คำนึงถึงการสูญเสียแรงดันไฟฟ้าบนไดโอดจะทำซ้ำรูปร่างของครึ่งคลื่นแรงดันไฟฟ้าบวกนั่นคือมีแอมพลิจูดระลอกคลื่น ในช่วงครึ่งรอบแรก ไดโอด วีดี2และ วีดี4ล็อคเพราะเปิดในทิศทางตรงกันข้าม ไดโอดเหล่านี้สัมผัสกับแรงดันย้อนกลับเชิงลบซึ่งมีค่าสูงสุดคือ (รูปที่ 2.7จ)

เมื่อขั้วแรงดันไฟฟ้าเปลี่ยนไปบนขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลงซึ่งเป็นขั้วบวกของไดโอด วีดี2เชื่อมต่อกับ "+" และแคโทดของไดโอด วีดี4ถึงแรงดันไฟฟ้า “–” (ดูรูปที่ 2.6) ตอนนี้อยู่ในช่วงครึ่งหลัง ภายใต้อิทธิพลของแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง

ข้าว. 2.7. แผนภาพเวลาของสะพาน

มีไดโอดอยู่ วีดี2และ วีดี4และไดโอด วีดี1และ วีดี3ล็อคด้วยแรงดันย้อนกลับ (ดูรูปที่ 2.7ก)

ในวงจรของขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลงให้เปิดไดโอด วีดี2และ วีดี4และโหลด ถชีพจรปัจจุบันจะผ่านไป ฉัน 24(ดูรูปที่ 2.7c) มีรูปร่างเดียวกันกับพัลส์กระแส ฉัน 13, การแยกพัลส์แรงดันไฟฟ้าบนโหลดขนาดและขั้วซึ่งเหมือนกับในครึ่งรอบแรก (รูปที่ 2.7e)

ดังนั้นในช่วงระยะเวลาของการแปลงแรงดันไฟฟ้าในวงจรโหลด ถพัลส์กระแสสองกระแสผ่านไปโดยไม่เปลี่ยนทิศทางและสร้างกระแสโหลด (ดูรูปที่ 2.7d) ภายใต้อิทธิพลของแรงดันไฟฟ้าที่ปล่อยเป็นจังหวะบนโหลด (ดูรูปที่ 2.7จ) ซึ่งเป็นชนิดเดียวกันกับวงจรที่มีจุดกึ่งกลาง แรงดันไฟฟ้าที่แก้ไขจะมีส่วนประกอบคงที่และ อนุกรมอนันต์ของส่วนประกอบฮาร์มอนิกและสามารถเขียนเป็นอนุกรมฟูริเยร์ฮาร์มอนิกได้:

ส่วนประกอบ DC คำนวณเป็นค่าเฉลี่ยของแรงดันไฟฟ้าที่แก้ไขข้ามโหลด เมื่อวงจรเรียงกระแสทำงานในโหมดไม่มีโหลด:

เมื่อคำนวณกระแสที่แก้ไขแล้ว ฉันเมื่อผ่านโหลดควรคำนึงถึงว่าเมื่อกระแสไหลผ่านไดโอดแบบเปิดแรงดันไฟฟ้าจะลดลงซึ่งค่าดังกล่าวระบุไว้ในหนังสืออ้างอิงดังนั้นกระแสในโหลดจะถูกกำหนดโดยนิพจน์:

ค่าประสิทธิผลของกระแสขดลวดทุติยภูมิสัมพันธ์กับกระแสโหลดโดยความสัมพันธ์: ส่วนประกอบฮาร์มอนิกพื้นฐานของแรงดันไฟฟ้าที่แก้ไขถูกกำหนดโดยนิพจน์:

ดังนั้นความถี่ระลอกคลื่นจึงเท่ากับความถี่สองเท่าของความถี่ที่ถูกแปลง แรงดันไฟหลัก:

แอมพลิจูดของส่วนประกอบฮาร์มอนิกพื้นฐานลดลงเมื่อเทียบกับวงจรครึ่งคลื่น ดังนั้นปัจจัยริปเปิลจึงลดลงด้วย:

.

เพื่อป้องกันความเสียหายต่อไดโอดเมื่อทำงานในวงจรเรียงกระแสเมื่อเลือกไดโอดจำเป็นต้องคำนึงถึงค่าสูงสุดของแรงดันและกระแสในขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลงไฟฟ้า แรงดันย้อนกลับสูงสุดที่ข้ามไดโอดจะเท่ากับแรงดันไฟฟ้าที่ปลายของขดลวดทุติยภูมิ ดังนั้นสำหรับวงจรที่มีจุดกึ่งกลาง และสำหรับวงจรครึ่งคลื่นและบริดจ์ - . ในวงจรเรียงกระแสแบบเต็มคลื่น พัลส์กระแสจะผ่านไดโอดในระหว่างครึ่งรอบเท่านั้น ดังนั้นค่าเฉลี่ยของกระแสที่ไหลผ่านไดโอดจึงเท่ากับครึ่งหนึ่งของกระแสที่เรียงกระแส: ในวงจรครึ่งคลื่น กระแสเดียวกันจะไหลผ่าน ไดโอดและโหลด:

วงจรบริดจ์เป็นวงจรพื้นฐานสำหรับวงจรเรียงกระแสเฟสเดียว สามารถใช้งานได้โดยไม่ต้องใช้หม้อแปลงนั่นคือสามารถเชื่อมต่อโดยตรงกับวงจรไฟฟ้ากระแสสลับได้หากแรงดันไฟฟ้าเครือข่ายให้แรงดันไฟฟ้าที่แก้ไขตามที่ต้องการ เมื่อทำงานกับหม้อแปลงไฟฟ้าจะมีกระแสพัลส์ ฉัน 13และ ฉัน 24ในขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลงจะหันเข้าหากัน ดังนั้นส่วนประกอบคงที่จึงได้รับการชดเชย และหม้อแปลงทำงานในโหมดที่ไม่มีการดึงดูดแม่เหล็กคงที่ เมื่อเปรียบเทียบกับวงจรจุดกึ่งกลาง วงจรบริดจ์จะมีขนาดของหม้อแปลงที่เล็กกว่า เนื่องจากมีการวางขดลวดเพียงอันเดียวที่ด้านทุติยภูมิ

2.4.ตัวกรองต่อต้านนามแฝง

แรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุตของบล็อกไดโอดใด ๆ จะเต้นเป็นจังหวะอยู่เสมอ นอกเหนือจากแรงดันไฟฟ้าคงที่แล้ว ยังมีส่วนประกอบไซน์ซอยด์จำนวนหนึ่งที่มีความถี่ต่างกันอีกด้วย ในกรณีส่วนใหญ่อาหาร อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แรงดันไฟฟ้าแบบพัลซิ่งเป็นสิ่งที่ยอมรับไม่ได้โดยสิ้นเชิง ข้อกำหนดสำหรับค่าที่อนุญาตของค่าสัมประสิทธิ์ระลอกคลื่นขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์และโหมดการทำงานของอุปกรณ์ ตัวอย่างเช่น สำหรับสเตจของแอมพลิฟายเออร์อินพุต แฟกเตอร์ริปเปิลสามารถอยู่ภายในช่วงได้ . ในการจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์ ระลอกคลื่นเหล่านี้จะต้องลดลงให้เหลือระดับต่ำสุดซึ่งจะไม่ส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อการทำงานของอุปกรณ์ไฟฟ้า

เพื่อจุดประสงค์นี้ มีการใช้ตัวกรองการปรับให้เรียบ ซึ่งส่งเฉพาะส่วนประกอบโดยตรงของแรงดันไฟฟ้าที่แก้ไขไปยังเอาต์พุต และลดทอนส่วนประกอบที่สลับกันให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ องค์ประกอบหลักของตัวกรองคือการเหนี่ยวนำ (เชื่อมต่อแบบอนุกรมกับโหลด) และตัวเก็บประจุ (เชื่อมต่อแบบขนานกับโหลด) ผลการปรับให้เรียบขององค์ประกอบเหล่านี้เกิดจากการที่ตัวเหนี่ยวนำแสดงถึงความต้านทานขนาดใหญ่ () สำหรับกระแสความถี่สูงและความต้านทานเล็กน้อยสำหรับกระแสความถี่ต่ำและตัวเก็บประจุแสดงถึงความต้านทานขนาดใหญ่ (สำหรับกระแสความถี่ต่ำและความต้านทานต่ำ สำหรับกระแสความถี่สูง

ประสิทธิภาพของการปรับให้เรียบระลอกคลื่นประเมินโดยค่าสัมประสิทธิ์การปรับให้เรียบ ซึ่งเป็นอัตราส่วนของค่าสัมประสิทธิ์ระลอกคลื่นที่อินพุตและเอาต์พุตของตัวกรอง

ค่าสัมประสิทธิ์การปรับให้เรียบจะแสดงจำนวนครั้งที่ตัวกรองลดการกระเพื่อมของแรงดันไฟฟ้าที่แก้ไข

ตัวกรองประเภทต่อไปนี้มีความโดดเด่นขึ้นอยู่กับวิธีการเชื่อมต่อตัวเก็บประจุและการเหนี่ยวนำ: ตัวเก็บประจุ (รูปที่ 2.8 ก) อุปนัย (รูปที่ 2.8 ข) รูปตัว L (รูปที่ 2.8 ค) รูปตัว L (รูปที่ 2.8 ก) . 2.8 วัน)

ข้าว. 2.8. วงจรไฟฟ้าตัวกรองต่อต้านนามแฝง

ในรูป รูปที่ 2.9 แสดงออสซิลโลแกรมของแรงดันเอาต์พุตของวงจรเรียงกระแสแบบเต็มคลื่นเมื่อทำงานโดยไม่มีตัวกรอง (รูปที่ 2.9 a) เมื่อเปิดตัวกรองแบบคาปาซิทีฟ (รูปที่ 2.9 b) และอุปนัย (รูปที่ 2.9 c)

ข้าว. 2.9. แผนภาพเวลาระหว่างการทำงาน: ก) ไม่มีตัวกรอง;
b) พร้อมตัวกรองแบบ capacitive c) พร้อมตัวกรองแบบเหนี่ยวนำ

เมื่อใช้ตัวกรองแบบ capacitive การกระเพื่อมของแรงดันและกระแสที่แก้ไขจะเรียบขึ้นเนื่องจากการประจุตัวเก็บประจุเป็นระยะและการคายประจุที่ตามมาในความต้านทานโหลด ตัวเก็บประจุถูกชาร์จด้วยกระแสไฟฟ้า ฉันไหลผ่านไดโอดในช่วงเวลาสั้น ๆ เมื่อค่าแรงดันพัลซิ่งทันทีที่เอาต์พุตของวงจรเรียงกระแส (รูปที่ 2.9 ก) สูงกว่าแรงดันตกคร่อมโหลด (และที่ตัวเก็บประจุ) ค่าคงที่เวลาสำหรับการชาร์จตัวเก็บประจุถูกกำหนดโดยความจุของตัวเก็บประจุตัวกรองและความต้านทานเล็กน้อยเท่ากับผลรวมของความต้านทานโดยตรงของไดโอดแบบเปิดและความต้านทานเชิงแอคทีฟของหม้อแปลงลดลงเป็นขดลวดทุติยภูมิ เมื่อแรงดันไฟฟ้าน้อยกว่าแรงดันไฟฟ้าบนตัวเก็บประจุ ไดโอดจะปิดและตัวเก็บประจุจะถูกคายประจุผ่านความต้านทานโหลด (รูปที่ 2.9 b) ที่ ความจุขนาดใหญ่ตัวเก็บประจุและความต้านทานโหลด เวลาคงที่ในการคายประจุตัวเก็บประจุจะมากกว่าเวลาคงที่ในการชาร์จอย่างมาก ในกรณีนี้การคายประจุของตัวเก็บประจุจะดำเนินการทันเวลาเกือบจะเป็นไปตามกฎเชิงเส้นและ แรงดันขาออก(รูปที่ 2.9 b) ไม่ลดลงเหลือศูนย์ แต่จะเต้นเป็นจังหวะภายในขีดจำกัดที่กำหนด การเพิ่มค่าเฉลี่ยของแรงดันไฟฟ้าที่แก้ไขซึ่งสามารถเข้าถึงค่าสูงสุดได้ ด้วยความจุคาปาซิเตอร์ขนาดใหญ่

สำหรับ งานที่มีประสิทธิภาพตัวกรองที่ปรับให้เรียบ ความจุที่ความถี่ฮาร์มอนิกพื้นฐานควรเป็น อย่างน้อยลำดับความสำคัญน้อยกว่าความต้านทานโหลด:

ตามมาว่าการใช้ตัวกรองแบบ capacitive จะมีประสิทธิภาพมากขึ้นเมื่อมีโหลดที่มีความต้านทานสูงโดยมีค่ากระแสไฟฟ้าที่แก้ไขต่ำเนื่องจากจะเป็นการเพิ่มประสิทธิภาพในการปรับให้เรียบ

เมื่อตัวกรองแบบเหนี่ยวนำเชื่อมต่อแบบอนุกรมกับโหลด (รูปที่ 2.8 b) สนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงซึ่งถูกกระตุ้นด้วยกระแสพัลซิ่งจะทำให้เกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าของการเหนี่ยวนำตัวเอง ตามหลักการของ Lenz แรงเคลื่อนไฟฟ้าจะถูกกำหนดทิศทางเพื่อทำให้ระลอกคลื่นในวงจรเรียบขึ้น และดังนั้นแรงเคลื่อนไฟฟ้าโหลด (รูปที่ 2.9 c) ประสิทธิภาพการปรับให้เรียบจะเพิ่มขึ้นตามค่ากระแสที่แก้ไขที่สูงขึ้น

เลือกค่าของการเหนี่ยวนำตัวกรองเพื่อให้ปฏิกิริยารีแอคทีฟมีค่ามากกว่าความต้านทานโหลดอย่างมีนัยสำคัญ

การลดระลอกแรงดันไฟฟ้าที่แก้ไขได้มากขึ้นนั้นมาจากตัวกรองแบบผสมที่ใช้ตัวเก็บประจุและตัวเหนี่ยวนำ เช่น ตัวกรองการปรับให้เรียบรูปตัว L (รูปที่ 2.8 c, d) อย่างไรก็ตาม เมื่อใช้ตัวกรองเหล่านี้ ขนาดของส่วนประกอบคงที่ของแรงดันไฟฟ้าที่แก้ไขที่โหลดจะลดลงเนื่องจากแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมความต้านทานที่ใช้งานของขดลวดเหนี่ยวนำหรือ

2.5.ลักษณะภายนอกของอุปกรณ์เรียงกระแส

คุณลักษณะภายนอกกำหนดขีดจำกัดของการเปลี่ยนแปลงกระแสโหลด ซึ่งแรงดันไฟฟ้าที่แก้ไขที่โหลดไม่ลดลงต่ำกว่าค่าที่อนุญาตเมื่อความต้านทานโหลดเปลี่ยนแปลง ลักษณะภายนอกอธิบายได้ด้วยสมการ:

โดยที่ คือค่าเฉลี่ยของแรงดันไฟฟ้าที่แก้ไขในโหมดไม่มีโหลดของวงจรเรียงกระแส ซึ่งเป็นส่วนประกอบที่ใช้งานของความต้านทานของขดลวดหม้อแปลง คือ แรงดันตกคร่อมไดโอดของแขนข้างหนึ่งของวงจรเรียงกระแส สำหรับวงจรที่มีจุดกึ่งกลาง สำหรับบริดจ์ – คือแรงดันตกคร่อมไดโอดเปิด

คุณลักษณะภายนอก 1 (รูปที่ 2.10) สอดคล้องกับวงจรเรียงกระแสที่ไม่มีตัวกรองคุณลักษณะ 2 สอดคล้องกับวงจรเรียงกระแสที่มีตัวกรองแบบ capacitive และเมื่อรวมตัวกรอง LC รูปตัว L ไว้ในวงจรจะได้คุณลักษณะที่ 3 แรงดันวงจรเปิดสำหรับ วงจรเต็มคลื่นที่ไม่มีตัวกรอง และเมื่อรวมตัวกรองแบบคาปาซิทีฟด้วย จำนวนประจุของตัวเก็บประจุอาจเพิ่มขึ้นเป็นค่าสูงสุด

ข้าว. 2.10. ลักษณะภายนอกของอุปกรณ์เรียงกระแส

แรงดันเอาต์พุตที่ลดลงพร้อมกับกระแสโหลดที่เพิ่มขึ้นนั้นอธิบายได้จากแรงดันตกคร่อมองค์ประกอบของวงจร: ความต้านทานและไดโอด เมื่อเปิดตัวกรองแบบคาปาซิทีฟ แรงดันเอาต์พุตจะลดลงเพิ่มเติมเนื่องจากการคายประจุของตัวเก็บประจุเร็วขึ้นจนมีความต้านทานโหลดต่ำลง เมื่อตัวกรอง LC รูปตัว L เปิดอยู่ แรงดันไฟฟ้าที่ลดลงเพิ่มเติมในโหลดจะเกิดจากแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมตัวกรองอุปนัยที่เชื่อมต่อแบบอนุกรม

2.6. วงจรเรียงกระแสสามเฟส

2.6.1. วงจรเรียงกระแสจุดกึ่งกลางสามเฟส

วงจรเรียงกระแสสามเฟสที่มีจุดกึ่งกลาง (รูปที่ 2.11) เรียกอีกอย่างว่าวงจรวงจรเดียวสามเฟสเนื่องจากมีการแก้ไขแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับของแต่ละเฟสเพียงครึ่งคลื่นเดียวเท่านั้น วงจรเรียงกระแสสามเฟสประกอบด้วยหม้อแปลง ขดลวดปฐมภูมิสามารถต่อเป็นรูปดาวหรือเดลต้าได้ และขดลวดทุติยภูมิสามารถต่อได้เฉพาะในรูปดาวเท่านั้น สิ้นสุด ก, ข, คขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลงเชื่อมต่อกับขั้วบวกของไดโอดสามตัว วีดี 1, วีดี 2, วีดี 3. แคโทดของไดโอดเชื่อมต่อเข้าด้วยกันและทำหน้าที่เป็นขั้วบวกสำหรับวงจรโหลด และขั้วกึ่งกลางของหม้อแปลงทำหน้าที่เป็นขั้วลบ

ข้าว. 2.11. วงจรเรียงกระแส

การทำงานของวงจรเรียงกระแสสำหรับโหลดที่ใช้งานอยู่

เริ่มแรก ให้เราสมมติว่าโหลดของวงจรเรียงกระแสทำงานอยู่ เช่น Xd= 0 เพื่อความง่าย เราจะพิจารณาไดโอดและหม้อแปลงในอุดมคติ เช่น ความต้านทานของไดโอดในทิศทางไปข้างหน้าเป็นศูนย์ และในทิศทางย้อนกลับมีขนาดใหญ่อนันต์ ความต้านทานที่ใช้งานและการเหนี่ยวนำการรั่วไหล ซ่าขดลวดหม้อแปลงและความเหนี่ยวนำของเครือข่ายจ่ายมีค่าเท่ากับศูนย์ จากนั้นการเปลี่ยนกระแสจากไดโอดหนึ่งไปยังอีกไดโอดหนึ่งจะถือว่าเกิดขึ้นทันที การทำงานของวงจรแสดงโดยแผนภาพที่แสดงในรูปที่ 1 2.12. จากแผนภาพเวลา (ดูรูปที่ 2.12 ก) จะเห็นชัดเจนว่าแรงดันไฟฟ้า ยู 2 ก, ยู 2 ข , ยู 2 คถูกเลื่อนไปเป็นเฟสประมาณหนึ่งในสามของช่วงเวลา (2p/3) และในระหว่างช่วงเวลานี้ แรงดันไฟฟ้าของเฟสหนึ่งจะสูงกว่าแรงดันไฟฟ้าของอีกสองเฟสที่เหลือซึ่งสัมพันธ์กับจุดศูนย์ของหม้อแปลงไฟฟ้า ไดโอดของวงจรทำงานสลับกันเป็นเวลา 1/3 ของคาบ (2p/3) ณ เวลาใดเวลาหนึ่ง ไดโอดซึ่งมีศักย์ไฟฟ้าแอโนดสัมพันธ์กับจุดศูนย์ของหม้อแปลงจะสูงกว่าไดโอดอื่นที่นำกระแสไฟฟ้า นี่เป็นเรื่องจริงสำหรับกรณีการเชื่อมต่อไดโอดเข้ากับกลุ่มแคโทด กระแสไฟในแต่ละไดโอดจะไหลเป็นเวลา 1/3 ของคาบ (2p/3) และหยุดเมื่อศักย์แอโนดของไดโอดทำงานต่ำกว่าศักย์แคโทด ไดโอดจะปิดลงและใช้แรงดันย้อนกลับ คุณข(ดูรูปที่ 2.12 ค) การเปลี่ยนกระแสจากไดโอดหนึ่งไปยังอีกไดโอดหนึ่งเกิดขึ้นเมื่อเส้นโค้งตัดกัน แรงดันไฟฟ้าเฟส(จุด a, b, c, d ในรูปที่ 2.12a) กระแสไฟฟ้าที่ได้รับการแก้ไข ฉันผ่านการบรรทุก ถอย่างต่อเนื่องและประกอบด้วยกระแสแอโนดสลับ ฉันก 1 ,ฉันก 2 , ฉันก 3. ค่าปัจจุบันของแรงดันไฟฟ้าที่แก้ไขแล้ว คุณ D(ดูรูปที่ 2.12b) ในแต่ละช่วงเวลาจะถูกกำหนดโดยค่าแรงดันไฟฟ้าชั่วขณะของเฟสที่ต่อไดโอดทำงานอยู่ แรงดันไฟฟ้าที่แก้ไขแล้ว คุณแสดงถึงเปลือกของไซนัสอยด์ของแรงดันไฟฟ้าเฟส ยูขดลวดทุติยภูมิ 2 เส้นของหม้อแปลง T. แก้ไขเส้นโค้งปัจจุบัน ฉันที่ ซ่า = 0, Xd= 0 ทำซ้ำเส้นโค้งแรงดันไฟฟ้าที่แก้ไข รูปคลื่นปัจจุบัน ฉันกในไดโอด วีดี 1 แสดงในรูปที่ 1 2.12ค. กระแสไดโอด วีดี 1 ในกรณีนี้จะเป็นกระแสด้วย ฉัน 2 กขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลงไฟฟ้า เส้นโค้งแรงดันย้อนกลับ คุณข 1 บนไดโอด วีดี 1 เกิดจากส่วนของไซนัสอยด์ของแรงดันไฟฟ้าเชิงเส้น ( คุณท้อง, คุณกับก), เพราะ ขั้วบวกของไดโอดไม่ได้ใช้งานเชื่อมต่อกับเฟสใดเฟสหนึ่งและแคโทดผ่านไดโอดแบบเปิดเชื่อมต่อกับเฟสอื่นของขดลวดทุติยภูมิ ค่าทันทีของแรงดันไฟฟ้าแบบเฟสต่อเฟส (เส้นต่อเส้น) สอดคล้องกับพิกัดของพื้นที่ที่แรเงาในรูปที่ 1 2.12ก. สร้างขึ้นบนพวกเขา แผนภูมิเส้นแรงดันย้อนกลับ คุณข 1 บนไดโอด วีดี 1 (ดูรูปที่ 2.12 ค) เซนต์ = = 1,345ป.ล,

ที่ไหน ส 1 = 3ยู 1 ฉัน 1 = 1,21ป.ล– กำลังคำนวณของขดลวดปฐมภูมิของหม้อแปลงไฟฟ้า

ส 2 = 3ยู 2 ฉัน 2 = 1,48ป.ล– กำลังคำนวณของขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลงไฟฟ้า

ป.ล = คุณทำ– กำลังโหลด

ในวงจรเรียงกระแสสามเฟสที่มีจุดกึ่งกลางปรากฏการณ์ของการบังคับแม่เหล็กของวงจรแม่เหล็กของหม้อแปลงเกิดขึ้นเพราะว่า กระแสของขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลงไฟฟ้า ฉัน 2 ก,ฉัน 2 ข, ฉัน 2 คมีองค์ประกอบคงที่เท่ากับ รหัสซึ่งสร้างฟลักซ์ทิศทางเดียวของการบังคับแม่เหล็กของหม้อแปลงในแต่ละแกนแม่เหล็ก การไหลนี้ซึ่งเต้นเป็นจังหวะที่ความถี่สามเท่าสัมพันธ์กับความถี่ของเครือข่ายจ่ายไฟ ปิดบางส่วนผ่านแกนกลาง ส่วนหนึ่งปิดผ่านอากาศและเหล็กเสริมที่อยู่รอบแกนหม้อแปลง ทำให้เกิดความร้อนขึ้น เป็นผลให้แกนหม้อแปลงอิ่มตัวและการสูญเสียความร้อนเกิดขึ้นในการเสริมเหล็กเนื่องจากกระแสไหลวนที่เกิดจากองค์ประกอบตัวแปรของฟลักซ์แม่เหล็กที่ถูกบังคับ ความอิ่มตัวของวงจรแม่เหล็กของหม้อแปลงทำให้กระแสแม่เหล็ก (กระแสไม่มีโหลด) ของหม้อแปลงเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว เพื่อหลีกเลี่ยงความอิ่มตัวจำเป็นต้องเพิ่มหน้าตัดของวงจรแม่เหล็ก อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้นำไปสู่การประมาณค่าพารามิเตอร์น้ำหนักและขนาดของหม้อแปลงและการติดตั้งวงจรเรียงกระแสทั้งหมดสูงเกินไป เพื่อกำจัดการสูญเสียเพิ่มเติมที่เกิดจากส่วนประกอบที่แปรผันของฟลักซ์แม่เหล็กแบบบังคับ ขดลวดปฐมภูมิของหม้อแปลงจะต้องเชื่อมต่อเป็นรูปสามเหลี่ยม ในกรณีนี้ เฉพาะส่วนประกอบคงที่เท่านั้นที่ยังคงอยู่ในฟลักซ์แม่เหล็กแบบบังคับ ส่วนประกอบที่แปรผันซึ่งมีฮาร์มอนิกที่สามที่แสดงไว้อย่างชัดเจนจะได้รับการชดเชยด้วยกระแสที่สร้างกระแสฮาร์โมนิคที่สูงกว่าด้วยความถี่ที่เป็นผลคูณของสามที่มีอยู่ในกระแส ขดลวดปฐมภูมิหม้อแปลงไฟฟ้าและปิดตามวงจรที่เกิดจากขดลวดเหล่านี้ กำลังที่คำนวณได้ของหม้อแปลงเมื่อเชื่อมต่อขดลวดในรูปสามเหลี่ยมจะไม่เปลี่ยนแปลง

2.6.2.วงจรบริดจ์สามเฟส

วงจรเรียงกระแสกระแสสามเฟสจำนวนมากถูกสร้างขึ้นโดยใช้วงจรบริดจ์ (วงจร Larionov) ซึ่งมีหม้อแปลงสามเฟสและบล็อกวงจรเรียงกระแสที่มีไดโอดหกตัว (รูปที่ 2.13) สามารถเชื่อมต่อขดลวดปฐมภูมิและทุติยภูมิของหม้อแปลงไฟฟ้าได้ ในวงจรดาวหรือเดลต้า อย่างไรก็ตาม วงจรเรียงกระแสบริดจ์สามารถใช้ได้โดยไม่ต้องใช้หม้อแปลงไฟฟ้า ไดโอดในบล็อกวงจรเรียงกระแสแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม:

1) แคโทดหรือคี่ (diodes วีดี 1, วีดี 3, วีดี 5) โดยที่แคโทดของไดโอดเชื่อมต่อทางไฟฟ้าและขั้วต่อร่วมของพวกมันคือขั้วบวกสำหรับวงจรภายนอก และขั้วบวกเชื่อมต่อกับขั้วต่อของขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลงไฟฟ้า

2) ขั้วบวกหรือแม้กระทั่ง (diodes วีดี 2, วีดี 4, วีดี 6) โดยที่ขั้วบวกของไดโอดเชื่อมต่อกันทางไฟฟ้าและแคโทดเชื่อมต่อกับขั้วบวกของกลุ่มแรก จุดเชื่อมต่อทั่วไปของขั้วบวกคือขั้วลบของวงจรภายนอก โหลดเชื่อมต่อระหว่างจุดเชื่อมต่อของแคโทดและแอโนดของไดโอด

วงจรบริดจ์สามเฟสถือได้ว่าเป็นการเชื่อมต่อแบบอนุกรมของวงจรจุดกึ่งกลางสามเฟสสองวงจรที่ป้อนจากขดลวดหม้อแปลงเดี่ยว ในช่วงเวลาใดเวลาหนึ่งไดโอดในกลุ่มแคโทดจะเปิดขึ้นซึ่งมีศักยภาพของแอโนดสูงกว่าศักยภาพของแอโนดของไดโอดอื่น ๆ ในกลุ่มแคโทดและในกลุ่มแอโนด - ไดโอดซึ่งมีศักยภาพของแคโทดต่ำกว่าศักยภาพ ของแคโทดของไดโอดอื่นๆ ในกลุ่มแอโนด

ข้าว. 2.13. วงจรเรียงกระแส

สามารถตรวจสอบการทำงานของวงจรได้โดยใช้ไดอะแกรมกำหนดเวลาในรูป 2.14. เนื่องจากโหมดการทำงานของวงจรสำหรับโหลดแอคทีฟและแอคทีฟอินดักทีฟแตกต่างกันเล็กน้อย เราจะวิเคราะห์การทำงานของวงจรสำหรับโหลดแอคทีฟอินดัคทีฟที่พบบ่อยที่สุด เอ็กซ์ ก = 0, X ง = 0. ไดโอดของกลุ่มแคโทดเปิดในขณะที่จุดตัดของส่วนบวกของเส้นโค้งแรงดันเฟส (จุด a, b, c, d, e ในรูปที่ 2.14a) และไดโอดของกลุ่มแอโนด - ในขณะนี้ ของจุดตัดของส่วนลบของเส้นโค้งแรงดันไฟฟ้าเฟส (จุด k, l , m, n) ไดโอดแต่ละตัวเปิดเป็นเวลาหนึ่งในสามของรอบ ด้วยการสลับกระแสทันทีในวงจรบริดจ์สามเฟส กระแสจะดำเนินการ ณ เวลาใดก็ได้

โลกแห่งโปรแกรมฟรีและเคล็ดลับที่เป็นประโยชน์
2024 whatsappss.ru