книги / Электропитание устройств связи

Основные параметры схемы при ее работе на емкостную на­

Сравнивая 'параметры схемы при различных видах нагрузки, видно, что величина габаритной мощности трансформатора, а так­ же допустимые токовые нагрузки вентилей различны.

Лучшее использование трансформатора при нагрузке активно-

грузке индуктивной, несколько большим при чисто активной и наи­ большим — при емкостной. Это объясняется различием формы кривой тока вентиля и обмоток трансформатора при различных

Рис 6 40 О дноф азная мостовая схема выпрямителя

характерах нагрузки, вследствие чего неодинаковы коэффициенты формы кривых и действующие значения токов, которые и опреде­ ляют нагрев вентилей и обмоток трансформатора.

Режим работы вентиля по обратному напряжению несколько* благоприятнее при емкостной нагрузке (5 = 1 ), при которой необ­ ходимо наименьшее число витков вторичной обмотки трансфор­ матора.

Двухполупериодная схема выпрямления применяется в основ­ ном при нагрузках емкостной или индуктивной. При активной на­ грузке схема применяется редко. С кенотронными вентилями схе­ ма рассчитана на выходные мощности до 200 Вт, с полупровод­ никовыми до 50 Вт.

Достоинства схемы следующие: повышенная частота пульса­ ции; минимальное число вентилей; возможность использования вентилей с общим катодом или анодом (для полупроводниковых — возможность применения общего радиатора без изоляции вен­ тилей) .

Недостатки схемы: усложненная конструкция трансформатора,, плохое (использование трансформатора, высокое обратное напря­ жение на вентилях.

Однофазная мостовая схема выпрямления. В схеме (рис. 6.40)

четыре вентиля соединены так, что в течение одной половины пе­ риода напряжение вторичной обмотки подается на нагрузку через, одну пару вентилей, а в течение другой половины периода — че­ рез другую пару.

151

На рис 6 41 изображены графики напряжений и токов для моистовой схемы при работе ее па активную нагрузку.

В первый полупериод потенциал верхней точки вторичной об­ мотки трансформатора положителен относительно нижней точки и ток протекает от плюса вторичной обмотки через вентиль 1, сопро­ тивление нагрузки Rw вентиль 2 к минусу вторичной обмотки.

Во второй полупериод ток протекает от нижней точки транс­ форматора через вентиль 3, сопротивление нагрузки Rn, вентиль 4 к верхней точке вторичной обмотки трансформатора. Таким обра­ зом, в этой схеме вторичная обмотка трансформатора работает обе половины периода и через нее протекает ток в обоих направлениях Через сопротивление нагрузки ток также протекает в течение обе­ их половин периода, но в неизменном направлении

Как видно из рис 6 42 и 6 43, кривые выпрямленного напряже­ ния UQ и тока вентиля ia для различных нагрузок аналогичны кри­ вым рис 6 38, 6 39

Основные расчетные соотношения для однофазной мостовой схе­ мы выпрямления при различных видах нагрузки приведены в табл 6 3

Однофазная мостовая схема выпрямления из всех двухполупериодьых схем выпрямления обладает наилучшими технико-экоио-

152

Рис 6 43 Работа однофазной мостовой схемы ча индуктив­ ную нагрузку

мичесюими показателями. Применяется в основном при емкостной и индуктивной на­ грузках, реже используется при работе на активную на­ грузку. В этой схеме в ос­ новном применяются полу­ проводниковые вентили. Мо­ стовая схема рассчитана на ^вых до 300 Вт.

Достоинства схемы* повы­ шенная частота пульсации, низкая величина обратного напряжения; хорошее ис­ пользование трансформато­ ра; работа без трансформа­ тора. К недостаткам схемы следует отнести: необходи­ мость в четырех вентилях; повышенное падение напря­ жения в вентильном ком* плекте, невозможность уста­ новки однотипных полупро­ водниковых вентилей на одиом радиаторе без изоли­ рующих прокладок.

i&

С х е м а у д в о е н и я н а п р я ж е н и я ( с х е м а Л а т у р а ) . В схеме (рис. 6.44а) «в два плеча моста включены вентили 1 и 2 , а в два другие плеча — конденсаторы Ci и С 2. К одной из диагоналей моста п од ­ ключена вторичная обмотка трансформатора, а к другой диагона­ ли — нагрузка. Схему удвоения напряжения .можно представить в виде двух однополулериодных схем, соединенных последовательно

обмотке трансформатора в различные полуиериоды имеет противо­ положное направление и постоянная составляющая тока во вто­ ричной обмотке равна нулю.

Конденсаторы С \ и С 2 — элементы схемы выпрямления, поэтому работа выпрямителя возможна лишь на емкостную .нагрузку и сх е ­ ма рассчитывается графо-аналитическим методом (см. § 6.5).

154

щем конденсаторе кратность напряжения соответствует его номе­

ру ( UCn = nU2m)•

В этой схеме, так же как и в любой другой схеме умножения, конденсаторы работают в неодинаковых условиях, так как первые

Рис 6 45 Схема ум нож ения напряжения

конденсаторы находятся под напряжением с большей пульсацией и более нагружены, а последние — должны быть рассчитаны на более высокие рабочие напряжения.

Недостатком схем умножения напряжения является большое внутреннее сопротивление, так как эти схемы образуются последо­ вательным соединением отдельных схем выпрямления, которые ш - таются от одной вторичной обмотки трансформатора. Поэтому у таких схем выпрямленное напряжение и его пульсация существен­ но зависит от тока нагрузки.

6.8. МНОГОФАЗНЫЕ СХЕМЫ ВЫПРЯМЛЕНИЯ

Многофазные схемы выпрямления 'Применяются для электропи­ тания устройств относительно больших мощностей. Поэтому почти -всегда они работают на индуктивную нагрузку, так как в этом слу­

456

LO

О

я

и о

J. u

-rvrw

форматора может быть соединена звез­ дой или треугольником, а вторичная об­ мотка соединяется звездой с выводом нулевой точки. Каждый вентиль прово­ дит ток в течение одной трети периода, когда ЭДС соответствующей фазы поло­ жительна и больше по величине ЭДС других фаз.

Подробнее трехфазная схема вып­ рямления рассмотрена в §§ 6.4, 6.6. Основные расчетные параметры схемы при работе на индуктивную и активную наг­ рузки приведены в табл. 6.5.

Трехфазная мостовая схема выпрям­ ления (схема Ларионова). Имеет суще­

ственные преимущества по сравнению с однотактной трехфазной схемой выпрям­ ления.

В мостовой схеме трансформатор мо­ жет иметь любое соединение первичных и вторичных обмоток — как треугольни­ ком, так и звездой. Каждая фаза обмот­ ки трансформатора подключается к ано­ ду одного и катоду другого вентиля (рис. 6.47). Три (вентиля справа 1, 3 и 5 соеди­

нены катодами в общую точку, образую­ щую (положительный полюс на выходе. Из этих трех вентилей (проводящим бу-

157

дет тот, на аноде кото-рого в дан­ ный момент наиболее высокий (положительный) .потенциал. Три вентиля сле-ва 2, 4 и 6 анодами

соединены в общую точку, являю­ щуюся отрицательным полюсом на выходе выпрямителя. Из этих трех вентилей проводящим будет тот, на катоде которого наиболее отрицательный потенциал.

На рис. 6.48 изображены кри­ вые ЭДС и токов в фазах вторич­ ных обмоток трансформатора, кривая тока в фазе первичной об­ мотки и кривая выпрямленного напряжения UQ при работе схемы

на индуктивную -нагрузку.

В момент времени t\ ЭДС фа­ зы а имеет наибольшее положи­ тельное значение, а ЭДС фазы b

наибольшее отрицательное значе­ ние. Следовательно, в этот мо­ мент времени будет открыт вен­ тиль У, так как потенциал его анода наиболее положителен, и вентиль 4Утак как потенциал его

катода наиболее отрицателен. Таким образом, к нагрузке в мо­ мент t\ через открытые вентили У и 4 будет приложено напряжение

между точками а и б вторичных обмоток, равное линейному зна­ чению ЭДС. Ток в момент време­ ни t\ будет протекать от точки а

вторичной обмотки трансформа­ тора через вентиль У, сопротивле­ ние нагрузки, вентиль 4 к точке в. Ток в фазе а в этот момент вре­

мени имеет положительное направление, а в фазе b отрицательное.

В момент t2 кончает свою работу фаза Ь. В интервале t2—h работают фазы а и с, так как ЭДС фазы а имеет наибольшее положительное значение, а ЭДС фазы с наибольшее отрицательное

значение. В этом интервале времени открыты вентили У и б, а на­ пряжение ио -равно напряжению между точками а и с вторичных обмоток трансформатора. В интервале U—U работают фазы b и с

и открыты вентили 3 и 6 и т. д.

Как видно из рис. 6.48, каждая фаза работает 2/3 части пе­ риода, причем ток в фазе 1/3 часть периода протекает в одном направлении, а следующую 1/3 часть периода в другом направле-

158

159

Обратное напряжение в этой схеме в два раза меньше, чем в схеме Ларионова, т. е. <70брт= 0,525 t/0. Все остальные соотноше­ ния для этой схемы такие же, как и для схемы Ларионова.

6.9. РЕГУЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ

Выпрямленное напряжение можно регулировать как по пере­ менному, так и по постоянному току, включая соответствующие регуляторы напряжения. Такое регулирование связано с дополни­ тельной затратой энергии и значительно снижает КПД выпрями­ теля.

Экономичное -регулирование и стабилизация выпрямленного напряжения может быть обеспечено изменением параметров вен­ тилей. Для этого необходимо применение управляемых вентилей. В выпрямителе с такими вентилями можно регулировать выпрям­ ленное напряжение при высоком КПД, он имеет меньшие габари­

160