Максимальное прямое напряжение на вентиле

 

Uпр_м = Е₂sinφ

 

Действующее значение тока через вентиль определяется

 

Расчетная мощность тр-ра

 

Sт=1,89

 

При проектировании расчет элементов производится из условий работ схемы с максимальным значением угла α

 

 

ВЫВОДЫ:

 

достоинства

1.улучшение качества выходного напряжения Udo в 2 раза, амплитуда пульсаций меньше

2.частота пульсаций 100Гц меньше фильтр

3.коэффициент использования тр-ра Ки=Рd/Sт=1/1,48=0,67

 

недостатки

1.Сложность конструкции тр-ра

2.больше число вентилей

3.высокое напряжение Uобр

Однофазная мостовая

 

V1,V3-катодная группа

V2,V4-анодная группа

Принцип. Работает тот вентиль катодной группы, потенциал анода которого «+» и тот вентиль анодной группы, потенциал катода которой наиболее «-».

0 -π работают V1,V2;

π-2π работают V3,V4.

 

К нагрузке поочередно прикладываются полуволны e₂ одной полярности.

Ток Id-однонаправленный.

Ток i2 и i1-переменные

Частота пульсаций кратна 2fc.

Uобр.м= Е₂= Udo

Iа_ср=Id/2

Ia_maх= E₂/Rd

 

Действующие значения токов:

Через вентиль

Через вторую обмотку

Через первую обмотку

Кф_2обм= =2,22 Кф _Ia= π/2=1,57

Sт=S₁=S₂=U₂ ^. I₂=1,23P_d Кu_тр=1/1,23=0,81

ВЫВОДЫ:

Достоинства

1.более простая конструкция тр-ра, может быть и без него (Ктр=1)

2.более полное использование тр-ра

3.меньшее значение Uобр.м

недостатки

1.удвоение числа вентилей: а) усложнение конструкции

б) двойные потери, уменьшение КПД

 

 

1)

2)

Лекция № 5

Влияние характера нагрузки на работу выпрямителя

Поскольку выходной ток выпрямителя имеет переменную составляющую, то характер нагрузки изменит режим работы.

В зависимости от вида нагрузки можно разделить на

1.RL 2.RС 3.противо эдс

Активно-индуктивная нагрузка

υ=0-π, VD открыт, через вентиль течет ток и LR

Дроссель Ld накапливает энергию и вырабатывает противоЭДС

е_L= -L dia/dt, препятствуя нарастанию тока

 

π+φ при υ=π Ua=0 но вентиль продолжает пропускать ток за счет энергии накопленной в Ld эдс е_L препятствует снижению тока

λ=π+φ Ld→ ∞ φ=π/2

Ud Ud=е_2а⁺ -е_2а^-

 

Для построения формы тока ia воспользуемся эквивалентной схемой.

υ_з=0; 2π; 4π – момент замыкания ключа

υ_р=λ, 2π+λ; 4π +λ – момент размыкания ключа

Периодическое замыкание и размыкание в цепи приводит к установлению квазиустановившихся процессов

Рассмотрим замкнутое состояние К, т.е.

υ_з ≤ υ ≤ υ_р

Полагая, что i_d=0 при υ=υ_з=0 ток i_d определяется из диф.уравнения

 

(1)

tg φ=Хd/Rd

синусоида экспонента затухания

со сдвигом φ со степенью Rd/Хd

ВЫВОД:

При работе на LR происходит длительное протекание тока λ>π, определяемое соотношением Хd/Rd увеличивается, то амплитуда i_d уменьшается и ток становится постоянным

2-х полупериодный выпрямитель с RL-нагрузкой

Уравнение (1)

Решение

(управляемый Ud=Ud_о cos α предельный угол 90⁰)

при Хd→ ∞

средний ток вентиля

Ia= Id/2

Действующий ток

Iа_d=Id/√2 Кф=2/√2=1,42

Действующий ток прямоугольной формы в W1

S₁=U₁I₁= Pd=1.11Pd S= 1.34 Pd

S₂=2U₂I₂= Pd=1.57Pd Кu_тр=0,74

Выигрыш в тр-ре, проигрыш в Ld, улучшение к-ва тока на выходе, нет пульсаций. Форма Ud и не совпадают

Работа выпрямителя на противо-эдс

Электролизеры, аккумуляторы, ДПТ.

Для ограничения тока используют дроссель или резистор.

Если применять только резистор, то при постоянной противо-эдс выпрямитель следует рассматривать как работающий на RC нагрузку (это рассматривали).

Если используется дросссель, то при L→ ∞ расчеты следует проводить также как при RL.

La≠0, Ld=0 ток

т.е. в периоды, когда Ud>Eo (t₁-t₂) момент включения t1 можно определить из sinωt₁=Eo/ U_2ф=φ проводящее состояние λ=π-2φ id-прерывистый

Средний ток через нагрузку

Средний ток через вентиль Ia_ср=Id/2

Действующий ток вентиля (и вторичной обмотки)

Действующий ток первичной обмотки

Uобр_м -точно также как в обычной схеме

Если есть индуктивность, то

Т.е. противо эдс в этом случае приводит только к снижению среднего выпрямленного тока

Работа выпрямителя на RC-нагрузку

Работа схемы обусловлена процессами заряда и разряда С. Uc- не изменяется мгновенно, а с конечной скоростью τ= RC

заряжается быстро,

разряжается медленно

to-t₁ –V закрыт, т.к. Uc>e₂ (подпирает)

t₁-t₂ –V открыт, т.к. e₂ > Uc на угол λ

в момент t=t₁- бросок тока

>0

t₁-t₂=λ Uc≡ τ=RdC

т.е Uc≈e₂

t₁-ť₁ –заряд С tз→ 0

ť₁- t₂ -e₂↓Uc↓ dUc/dt<0

ic меняет знак и С разряжается

t₂-t₃ –V –закрыт, С разряжается на нагрузку Rd cо скоростью Uc≡ медленно

Ток нагрузки i_н

t₁-t₂ -Rd подключен к е₂ и изменяется по синусоиде

t₂-t₃ i_d=i_c

Ток вентиля

i_a=i_d+i_c -t₁-t₂

в момент t₂ i_d=-i_c i_a=0 => ia-импульсный характер с большой амплитудой – необходимо учитывать

Половину времени, в течении которого протекает ток в вентиле называют угол отсечки

Работа выпрямителя эффективна при высокоомной нагрузке τ_раз↑.

В реальных схемах в t₁ в кривой фронта броска тока невозможна.

Двухполупериодный выпрямитель при емкостной нагрузке

Заряд С-дважды за период при работе V1 и V2 (0-π) и V3,V4 (π-2π)

Повышение частоты пульсаций приводит к уменьшению С, по сравнению с предыдущей схемой.

Расчетные соотношения зависят от соотношения Rd и С оно определяет угол отсечки

Расчетные соотношения выпрямителя следует выбирать при значениях угла =35⁰-45⁰

Действующее значение e₂, I₂, I₁

=45⁰ Е₂=0,71U_d

(коэффициент фазной ЭДС)

I₂=1.63I_d, I₁=К_тр ^. 1,63I_d

S=S₁-S₂=1,51 P_d

I_а=0,5I_d; I_ad=1,15I_d Кф=2,3

 

Достоинства:

Меньше пульсаций в кривой U_d и I_d

C дешевле L

 

Недостатки:

Токи ia- больше импульсы по амплитуде

Хуже использование тр-ра и вентилей по току