книги / Электротехнические устройства радиосистем

ния возникает переменная составляющая с частотой тока питающей сети / с.

Схемы управления вентилями должны обеспечивать подачу та­ кого потенциала на управляющий электрод, который обеспечивает надежное запирание вентиля при положительном потенциале на ано­ де, не превышающем определенной величины.

6-9. ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ ВЫПРЯМИТЕЛЯ ПРИ АСИММЕТРИИ ВНУТРЕННИХ СОПРОТИВЛЕНИЙ И ПИТАЮЩИХ НАПРЯЖЕНИЙ

Практически внутренние сопротивления в фазах выпря­ мителя не могут оказаться абсолютно одинаковыми, так как нет полного совпадения прямых ветвей вольт-амперных характеристик вентилей и параметры обмоток трансформатора по причинам произ­ водственно-технологического характера неизбежно оказываются раз­ личными.

Кроме того, напряжения, приложенные к фазам первичной об­ мотки трансформатора, могут быть несимметричными — неравными по амплитуде и сдвинутыми по фазе на угол, отличный от 2я/т.

Асимметрия внутренних сопротивлений в фазах выпрямителя и питающих напряжений приводит к искажению формы кривой вы­ прямленного напряжения, в результате чего в этой кривой возни­ кают переменные составляющие

одной из фаз от амплитуды напряжения фазы, относительно кото­ рой ведется отсчет, обозначим буквой q. Если это отклонение вы­ звано только неравенством питающих напряжений, то отклонение напряжения, обусловленное асимметрией питающих напряжений:

При асимметрии питающих напряжений в кривой выпрямлен­ ного напряжения возникает пульсация с частотой тока питающей сети. Амплитуда этой пульсации зависит от степени неравенства напряжений в фазах вторичных обмоток. Так, например, в трехфазпой схеме выпрямления с выводом средней точки при асимметрии наибольшая амплитуда переменной составляющей напряжения с ча­

стотой, равной частоте тока питающей сети, будет в случае мера* венства амплитуд напряжений всех трех фаз.

На практике асимметрия питающих напряжений достигает 1— 5%, т. е. = 0,01-=-0,05.

При симметрии питающих напряжений амплитуды э. д. с. UMакс в фазал вторичных обмоток одинаковы. Если возникнет асимметрия внутренних активных сопротивлений (например, в фазах а и b внутренние сопротивления равны соответственно гв и гв+Дг), то отклонение напряжения qTt обусловленное асимметрией внутренних сопротивлений, определится из следующих соотношений:

.В полупроводниковых выпрямителях соотношение между внут­ ренним сопротивлением и сопротивлением нагрузки обычно находит­ ся в пределах гй/гв = 0,05-н0,1 и отклонение qr= 0,001 -г-0,005.

В общем случае асимметрии, т. е. при неравенстве питающих напряжений и внутренних сопротивлений q=qc±qT, т. е. отклоне­ ние, вызванное асимметрией внутренних сопротивлений, может либо увеличивать, либо уменьшать суммарное отклонение напряжения.

6-10. ОДНОПОЛУПЕРИОДНАЯ СХЕМА ВЫПРЯМЛЕНИЯ

Простейшей схемой выпрямления является однополупериодная, которая изображена на рис. 6-24 при различных видах нагрузки: активной, активно-емко­ стной и активно-индуктивной. В зависимости от вида нагрузки соотношения между всеми параметрами схемы выпрямления, так же как и в любой иной схеме, раз­ личны.

При идеально активной нагрузке вентиль открыт в те­ чение половины периода, когда на его аноде будет положительный потенциал. Поэтому выпрямленное на­ пряжение в течение этой половины периода будет численно равно э. д. с. вторичной обмотки трансформа­ тора (рис. 6-25,а).

При закрытом вентиле на него воздействует обратное напряжение, равное напряжению вторичной оомотки трансформатора, и наиболее возможное обратное на­ пряжение, равное амплитуде .напряжения вторичной обмотки UМакг.* т. е.

^обр= '^макс = Л)£/о«

Кривая выпрямленного напряжения ц0 содержит помимо постоянной составляющей U0 переменные составляющие. Представив кривую и0 гармоническим рядом, можно опре­ делить амплитуду любой гармоники. Амплитуда основной гармонической переменной составляющей, имеющей наиболь­

ния являются большое обратное напряжение и большая

Так как в однополупериодной схеме выпрямления вторичная обмотка трансформатора, вентиль и нагрузка соединены последовательно, то в любой момент времени

Действующее значение тока вентиля и вторичной обмотки трансформатора

/ п = / а = 1^^^ (/Макс Sin COO2 d(tit

j sin2<o/ dco/ = ~2 "^о= 1»57/0.

о

Габаритная мощность, на которую должна быть рас­ считана вторичная обмотка трансформатора:

Р2 = m2U2I2 = ^ и о^ 1 0= 3,49£/0/ 0 = 3,49Р0, *а.

Напряжение первичной обмотки равно произведению напряжения вторичной обмотки на коэффициент транс­ формации, т. е. Ui = nU2-

В кривой тока первичной обмотки трансформатора постоянной составляющей нет, и, следовательно, дейст­ вующее значение тока U не равно приведенному значе­ нию тока вторичной обмотки, так как кривая тока i2 по­ мимо переменной составляющей содержит и постоянную. Поэтому, пренебрегая током холостого хода, действую­ щее значение тока первичной обмотки трансформатора определим следующим выражением:

Габаритная мощность первичной обмотки

P1 = miUlI1= n ^ = U 0l- £ l 0 = 2,m P0, ва.

Габаритная или расчетная мощность, равная произ­ ведению синусоидального напряжения и несинусоидаль­ ного тока, определяет размеры и вес обмоток, так как напряжение определяет число витков, а ток — сечение провода.

Габаритная мощность .вторичной обмотки больше, чем первичной (Р2> Л ) , так как в кривой тока вторичной обмотки содержится постоянная составляющая, которой в кривой тока первичной обмотки нет. Поэтому -сечение провода вторичной обмотки и вес обмоточных проводов вторичной обмотки больше, чем первичной.

В трансформаторе, преобразующем напряжение пе­ ременного тока без -выпрямителя, габаритные мощности первичной и вторичной обмоток одинаковы и равны га­ баритной мощности трансформатора, т. е. P I = P2= P T-

В нашем случае габаритные мощности обмоток различ­ ны и габаритная мощность трансформатора равна полусумме мощностей обмоток, т. е.

Рт = f i + ± ± = 3 ,0 9 Р 0, ва.

Эта мощность трансформатора определяет сечение сердечника и его общие размеры. Таким образом, еще одним недостатком однополупериодной схемы выпрям­ ления является большая расчетная мощность трансфор­ матора, т. е. плохое его использование.

К недостаткам однополупериодной схемы выпрямле­ ния следует также отнести вынужденное дополнитель­ ное намагничивание материала сердечника, вызванное постоянной составляющей тока вторичной обмотки. Это постоянное намагничивание усиливает насыщение стали сердечника и вызывает увеличение намагничивающего тока трансформатора.

При работе однополупериодной схемы на активно­ емкостную нагрузку (рис. 6-24,6) кривая выпрямленного напряжения щ состоит из двух участков — отрезка си­ нусоиды э. д. с. вторичной обмотки при открытом вентиле и отрезка экспоненты разряда конденсатора при закры­

импульса длительностью 20, много меньшей половины периода.

Все параметры схемы выпрямления определяются как функции угла отсечки 0, и практически могут иметь следующие значения:

U2 = (0,9 -5-1,2) Uо; С/обр = (2,25 3,3) [/0;

/ 2 = / а = ( 2 , 1 — 2 , 2 ) / 0;

гм„кс = (4-ь 7) / 0; /, = -L (1,85 -ь 2,1) / 0; Ра = (1,85н-2,5)Р0; Р, = (1 ,6 5 н -2,2) Р0; Рт=

= (1.75J-+- 2,35) Рд.

При работе однополупериодной схемы выпрямления на активно-индуктивную нагрузку (рис. 6-24,в) индук­ тивность дросселя L окажется включенной последова­ тельно в цепь нагрузки, вторичной обмотки трансфор­ матора и вентиля. Поэтому эта индуктивность оказывает такое же влияние, как индуктивность рассеяния обмоток трансформатора. Под влиянием этой индуктивности ток в цепи i2=isi = h изменяется медленнее, чем напряжение

(рис. 6-25,в), амплитуда его меньше, чем при идеально активной нагрузке, и время работы вентиля увеличи­ вается и становится больше половины периода (я + у ). В течение некоторой части периода; соответствующей отрицательной .полуволне э. д. с. вторичной обмотки трансформатора, вентиль остается открытым и в цепи протекает ток, так как э. д. с. самоиндукции es больше по абсолютной величине, чем э. д. с. вторичной обмотки и2.

Напряжение на нагрузке (un= i 0rB) изобразится кри­ вой, подобной кривой тока. Среднее значение выпрямлен­ ного напряжения будет меньше, чем при идеально ак­ тивной нагрузке, вследствие появления участка кривой и2 с отрицательным значением в течение части периода у. Несмотря на включение дросселя, пульсация напряжения на нагрузке уменьшается незначительно. Таким образом, влияние индуктивности в цепи нагрузки однополупериод­ ной схемы выпрямления подобно влиянию индуктивности рассеяния обмоток трансформатора в многофазных схе­ мах. Поэтому однополупериодная схема на нагрузку ин­ дуктивного характера на практике никогда не работает.

6-11. ДВУХПОЛУПЕРИОДНАЯ СХЕМА ВЫПРЯМЛЕНИЯ

Достоинствами двухполупериодной схемы вы­ прямления -с выводом средней точки вторичной обмотки трансформатора (рис. 6-26) являются наличие только двух вентилей и соединение их катодов в общую точку, что при использовании вентилей с накальными катода­ ми дает возможность применить только один трансфор­ матор накала. Недостатками этой схемы являются боль­ шое обратное напряжение, приложенное к вентилю и за­ трудняющее его выбор, большое напряжение между конечными зажимами вторичной обмотки трансформа­ тора, вывод средней ее точки, плохое использование трансформатора.

Вторичная обмотка трансформатора двухфазная (а и в), и в любую половину периода открыт один из вентилей, так что работает одна фаза. Закрытый вентиль находится под напряжением, равным сумме э. д. с. двух фаз вторичной обмотки, а амплитуда обратного напря­

Так как каждый вентиль и фаза вторичной обмотки трансформатора работают одну половину периода, то среднее значение тока вентиля равно половине тока на­ грузки, т. е.

Амплитуда тока вентиля будет:

Действующее значение тока вентиля и фазы вторичной обмотки

Габаритная мощность вторичной обмотки равна:

Р, = « ,£ /,/, = 2-0,9[/в-0,785/0= 1,74Р0, ва.

Напряжение и ток первичной обмотки соответственно равны:

Ut ==nU3 и / , = - ^ / , / 2 .

Габаритная мощность первичной обмотки составляет:

При работе двухполупериодной схемы на нагрузку емко­ стного характера выпрямленное напряжение и0 и ток вен­ тиля <а изменяются во времени в соответствии с кривыми на рис. 6-27,6. Соотношения между всеми параметрами схемы выпрямления устанавливаются как функции угла от­

сечки 0 или расчетного коэффициента Л = t g 6 — Ь = — ~ . тп Гн

Обычно между параметрами схемы выпрямления имеют место следующие соотношения:

на выходе выпрямителя достаточно велика (£-»-оо). Та­ ким образом, переменная составляющая выпрямленного напряжения приложена к обмотке дросселя, а постоян­ ная составляющая — к нагрузке. Эффект сглаживания пульсации напряжения и тока дросселем будет сказы­ ваться тем сильнее, чем больше индуктивное сопротив­ ление дросселя для основной гармоники mcoL по сравне­ нию с сопротивлением нагрузки. Кривые выпрямленного напряжения ио и тока вентиля /а (фазы вторичной об­ мотки) изображены на рис. 6-27,в.

Среднее значение выпрямленного напряжения имеет зна­ чение