книги / Физические основы электроники

л

где h — действующее значение тока через одно плечо. Частота пульсаций равна двойной частоте сети /пульс =

= 2/сети| Ка = 0,67 — коэффициент пульсаций.

Мостовая схема представлена на рис. 7.7, графики, пояс­

Обратное напряжение, действующее на вентиль, в два ра­ за меньше, чем в схеме со средней точкой. Напряжение на этой обмотке равно напряжению на половине обмотки со средней точкой:

как ток протекает в течение периода по всей второй обмотке, а не в одной ее половине;

2)конструкция трансформатора проще;

3)обратное напряжение, приходящееся на один вентиль, вдвое меньше.

Необходимость использования в схеме четырех диодов является недостатком.

7.2. Сглаживающие фильтры

В большинстве случаев при питании электронной аппара­ туры допускается весьма малая (порядка десятых долей про-

цента) пульсация выпрямленного напряжения. Между тем, на выходе основных выпрямительных схем пульсация во много раз превышает допустимую. Для уменьшения пульсаций вып­ рямленного напряжения применяются сглаживающие фильтры.

Любой сглаживающий фильтр должен обеспечивать сни­ жение пульсаций выпрямленного напряжения до заданного уро­ вня, т.е. должен обладать необходимым коэффициентом сгла­ живания q, величина которого определяется отношением

(7.33)

где Кп и К'п — коэффициенты пульсаций до и после сглажи­ вающего фильтра.

Основным требованием, предъявляемым к сглаживающе­ му фильтру, является максимально возможное уменьшение переменных составляющих выпрямленного тока и напряже­ ния в сопротивлении нагрузки. Необходимо стремиться к то­ му, чтобы потери постоянной составляющей выпрямленного напряжения в элементах фильтра были минимальны.

Наиболее часто элементами сглаживающего фильтра яв­ ляются дроссель, включенный последовательно в выходную цепь выпрямителя, и конденсатор, включенный параллельно сопротивлению нагрузки.

Различают несколько видов сглаживающих фильтров: Г- образный LC-фильтр (рис. 7.9), двухзвенный LC-фильтр (рис. 7.10), П-образный LC-фильтр (рис. 7.11), Г-образный одно­ звенный RC-фильтр (рис. 7.12), двухзвенный RC-филыр (рис. 7.13), П-образный RC-фильтр (рис. 7.14).

Действие дросселя, как элемента фильтра, сводится к то­ му, что в нем теряется наибольшая доля переменной составляющей напряжения, так как его

В1 JsL

\ U

Puc. 7.15 '///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////У//////////////////////////////.

Величину 7?ф выбирают исходя из допустимой величины падения напряжения на /?ф. Мощность рассеивания на Лф оп­ ределяют по формуле

где /о — выпрямленный ток; Лф— сопротивление, Ом.

7.3. Работа выпрямителя на сложную нагрузку

При активно-емкостной нагрузке (рис. 7.15). Применение емкостных фильтров эффективно в маломощных выпрямите­ лях, что будет показано ниже. Поэтому работу выпрямителя на активно-емкостную нагрузку целесообразно анализиро­ вать только для схем однофазного тока. Работу выпрямителя на такую нагрузку будем рассматривать с учетом внутренних сопротивлений вентилей и трансформатора. Для упрощения анализа будем считать внутреннее сопротивление вентиля Л, постоянным, не зависящим от тока, а сопротивление транс­ форматора, приведенного ко вторичной обмотке, чисто ак­ тивным:

где R\ и Яг — активные сопротивления первичной и вторич­ ной обмоток трансформатора.

Графики, поясняющие работу выпрямителя, представле­ ны на рис. 7.16.

Форма напряжения на выходе выпрямителя при отсутст­ вии емкости (чисто активная нагрузка) представляет собой пульсирующую кривую, состоящую из положительных полу-

Кривая напряжения на нагрузке становится более сгла­ женной. К моменту времени t\— ti мгновенные напряжения ис, равные напряжениям udна нагрузке, по величине меньше, чем ЭДС е\ вторичной обмотки трансформатора. В цепи выпря­ мителя протекает ток:

Напряжение на конденсаторе все время остается меньше ei вследствие потерь напряжения на внутренних сопротивле­ ниях трансформатора и вентиля от заряда тока.

При большой постоянной времени разряд конденсатора происходит медленнее, и снижение напряжения на конденса­ торе к моменту следующего заряда будет меньше. Поэтому включение емкостного фильтра наиболее эффективно в ма­ ломощных выпрямителях, где сопротивление R dвелико.

Расчет выпрямителя ведется при наличии ряда допуще­ ний: емкость конденсатора принимается бесконечно большой, напряжение на нагрузке считается постоянным по величине, форма тока вентиля и трансформатора в виде участка сину­ соиды. Угол отсечки тока вентиля — 0:

Все величины, характеризующие работу выпрямителя, яв­ ляются функцией угла отсечки 0 или величины А.

По заданным параметрам нагрузки величину А можно определить по формуле:

_ IdnRф nR*

(7.45)

mUd mRd '

где Rd— сопротивление нагрузки; Лтр — выбирают ориенти­ ровочно в зависимости от мощности трансформатора.

После определения величины А находят ,все остальные параметры выпрямителя.

Соотношение между постоянной составляющей выпрям­ ленного тока и промежутком времени, соответствующим изменению тока фазы от максимума до нуля называется углом отсечки.

Находят эффективные значения ЭДС фазы вторичной

где В = f(A) устанавливают по графикам.

Для наиболее часто встречающихся значений А величина В составляет 0,9-1,0, вместо 1,11 при активной нагрузке.

Эффективный ток вторичной обмотки связан с током на­

где D =ДА) находят по графику.

Формула (7.47) справедлива для одно- и двухполупериодных схем.

Ток первичной обмотки трансформатора связан с током вторичной обмотки теми же соотношениями, что и при рабо­ те выпрямителя на активную нагрузку. Таким образом, для однополупериодной схемы: