Конспект лекцій з навчальної дисципліни «електротехніка І електроніка» для студентів спеціальності



Сторінка11/11
Дата конвертації27.01.2017
Розмір2.07 Mb.
ТипКонспект
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11
Тема: Трифазні випрямлячі

Мета:

1.навчальна. :оволодіти знаннями про трифазні випрямлічі

сформулювати поняття про їхнє призначення

2.розвиваюча: систематизувати знання,встановлювати зв'язки раніше вивченого з новим.

3.виховна: розвиток пізнавального інтересу,виховання інформаційної культури,логічного мислення.
Методичне та матеріально-технічне забезпечення: конспект лекцій,плакати
Організаційна структура лекції:
1. Визначення навчальних цілей і мотивація: перевірка присутніх, повідомлення теми лекції та її цілей, повідомлення плану лекції

2.Питання лекції:

1. Схеми трифазних випрямлячів


2. Згладжуючі фільтри
3. Активні згладжуючі фільтри
3. Додаткові елементи заняття: показ слайдів.
4. Висновки лекції, відповіді на можливі запитання.
5. Завдання для самопідготовки студентів:

Вивчити матеріал конспекта, Б.С.Гершунський'' Основи електроніки",



Богатырев Е.А., Ларин В.Ю., Лякин А.Е. Энциклопедія електронных компонентів прочитати відповідні глави.
Викладач В.В.Хоружий
Лекція
Тема:Трифазні випрямлячі
Мета: Познайомити студентів з устроєм і застосуванням

Трифазних випрямлічів. Прищепити студентам теоретичні навики

роботи випрямлячів
План лекції
1. Схеми трифазних випрямлячів
2. Згладжуючі фільтри
3. Активні згладжуючі фільтри

Література
1.Б.С.Гершунський'' Основи електроніки"2.В.С.

2.Попов,С.А.Ніколаєв"Загальна електротехніка з основами

3. Барыбин А.А. Электроника и микроэлектроника

Трифазні випрямлячі використовуються як джерела постійної напруги живлення середньої та високої потужності. Вони рівномірно навантажують коло трифазного струму

Відрізняються високим коефіцієнтом використання силового трифазного трансформатора. Особливість їх роботи визначається тим, що робочим діодом (відкритий стан) є той, у якого в цей момент є більший потенціал на аноді. Це забезпечує тривалість відкритого стану діода протягом 60 град.ел., внаслідок чого значно зменшуються пульсації випрямленої напруги.

Переважно використовуються дві схеми трифазних випрямлячів: трифазна з нульовим виводом (схема Міткевича) і трифазна мостова (схема Ларіонова).

Трифазний випрямляч з нульовим виводом складається з трифазного трансформатора, фази вторинної обмотки якого з’єднані зіркою, та трьох діодів, ввімкнених в кожну фазу. Роботу випрямляча зручно аналізувати за допомогою часових діаграм (рис. 3.3.6, б). в період часу t1t2 найбільший додатний потенціал прикладено до анода VD1, тому він знаходиться у відкритому стані. Струм проходить через діод (обмотку фази «а» - VD1 – Rн) протягом π/3, тобто до моменту часу t2, коли у відкритий стан переходить VD2, оскільки в цей момент часу до його анода прикладено найбільший додатний потенціал фази «b». Через VD2 струм проходить в проміжок часу від t2 до t3. Відповідно через VD3 струм проходить в період часу t3t4.

Середнє значення випрямленої напруги трифазного випрямляча з нульовим виводом дорівнює



В період часу, коли діод закритий, до нього прикладається зворотна напруга, максимальне значення якої



Коефіцієнт пульсацій для такої схеми КП = 0,25, що набагато менше порівняно з однофазними випрямлячами.

Випрямляч за такою схемою використовується для навантажень зі струмами понад 100 А. Недоліком схеми є підмагнічування осердя трансформатора постійною складовою струму, що понижує ККД випрямляча.

Умови для вибору діодів за струмом та за напругою:





де Ідоп.д. допустимий струм діода, А

Ісп. – струм споживача, А

Uзв.доп. - зворотна допустима напруга діода, В

Uв. – напруга, що діє на діод в непровідний період, В.

Для трифазного випрямляча Uв визначається за формулою:



де Uсп– напруга споживача,


Середнє значення випрямленої напруги трифазного випрямляча дорівнює

,

що у 2 рази більше, ніж у випрямлячів за схемою Міткевича. Максимальне значення зворотної напруги діода дорівнює




Згладжуючі фільтри
Форма напруги на виході випрямлячів не є достатньо гладкою й характеризується пульсаціями, зумовленими наявністю у випрямленій напрузі вищих гармонік, їх вплив (кількісна характеристика) визначається коефіцієнтом пульсацій Кп. Сучасні пристрої електроніки вимагають такий рівень пульсацій випрямленої напруги, який характеризується Кп = 10-2 10-4 . Тому, для зниження рівня пульсацій, використовують згладжуючі фільтри, основною характеристикою яких є коефіцієнт згладжування

,

де Кп вх, Кп вих - коефіцієнти пульсацій випрямленої напруги на вході та виході фільтра відповідно.

За принципом роботи та схемним рішенням згладжуючі фільтри поділяються на пасивні та активні (електронні).

Пасивні згладжуючі фільтри. Пасивні згладжуючі фільтри базуються на фізичних властивостях пасивних елементів. Найширше використовуються схеми фільтрів: типу «С»; типу «L» і типу «LC» або їх комбінації (рис. 3.3.8).

Робота фільтра типу «С» (рис. 3.3.8, а) базується на властивості ємності нагромаджувати електричну енергію та явищі заряду-розряду конденсатора. Конденсатор заряджається тоді, коли вхідна напруга Uвх більша, ніж напруга на конденсаторі Uвих і розряджається через опір навантаження за умови Uвх< Uвих(рис. 3.3.9, а).

Фільтр типу «С» застосовують у схемах випрямлячів з потужністю навантаження РА < 300 Вт. Коефіцієнт пульсацій випрямленої напруги на виході такого фільтра за умови, що τроз >10Т, (Т— період змінної складової) визначається за формулою



,


У разі використання фільтра типу «С» необхідно враховувати, що під час заряду конденсатора струм діода обмежується тільки опором вторинної обмотки трансформатора (опір діода у відкритому стані є дуже малий). Тому, з метою обмеження величини струму послідовно до діода, вмикають додатковий резистор.

Lф

Uвх Сф Uвих Uвх Uвих
а) б)

Lф Rф


Uвх Сф Uвих Uвх Сф Uвих
в) г)

Рис. 1 Схеми пасивних фільтрів: а – С-фільтр; б – L-фільтр;

в- LC–фільтр (Г-подібний); г – RC–фільтр (Г-подібний)
Для споживачів потужністю, більшою ніж 300 Вт, застосовують фільтр типу «L» (рис. 3.3.8, б). Послідовне з'єднання елементів Lф і RH зумовлює відставання за фазою струму Iсп відносно напруги Uвх. Для збільшення ефективності згладжування використовують індуктивності з феромагнітним осердям. Індуктивність нагромаджує магнітну енергію, що веде до збільшення тривалості проходження струму порівняно з тривалістю додатної напруги на діоді (рис. 3.3.9, б). Внаслідок цього зменшуються пульсації випрямленої напруги на навантаженні, а коефіцієнт згладжування у цьому випадку визначається за виразом

, (3.3.22)

де Lф — індуктивність фільтра.

Ефективність роботи такого фільтра визначається співвідношенням ωLф >>Rн. Тому ці фільтри рекомендується використовувати у схемах трифазних випрямлячів, які характеризуються великими струмами навантаження.Ефективніше зменшити пульсації випрямленої напруги можна за допомогою фільтра типу «LC». Такі фільтри використовують, коли опір навантаження дорівнює десяткам або сотням Ом. їх принцип роботи базується на одночасному використанні згладжуючих властивостей ємності та індуктивності. За схемною реалізацією поділяються на Г- подібні та П-подібні (рис.3.3.10).

Для фільтра типу «LC» (Г-подібний фільтр) коефіцієнт згладжування визначають за виразом q = (4πf)2LфСф-1, де f – частота основної гармоніки.


Lф Lф


Uвх Сф Uвих Uвх Сф1 Сф2 Uвих
а) б)

Рис. 3.3.10. LC – фільтри: Г-подібний (а); П-подібний (б)


У разі вибору параметрів LC-фільтра рекомендується використовувати такі співвідношення:

;

Для ефективнішого згладжування використовуються П-подібні фільтри, які називають багатоланковими (рис.3.3.10,6). Такі фільтри розглядають як ємнісний (Сф1) і Г-подібний (LфСф2), а коефіцієнт згладжування визначається qп = qсqг. Для інженерних розрахунків користуються такою рекомендацією: якщо Rн>1кОм, то використовують П-подібний фільтр типу CRC (замість ланки Lф рис. 3.3.10,б використовується Rф), а якщо менше, то — фільтр типу CLC.

Для малопотужних випрямлячів використовують RC-фільтри. За умови Хсф < Rф змінна складова струму Ісп зменшується, чим досягається згладжування випрямленої напруги.

Коефіцієнт згладжування такого фільтра

q = (0,50,9) 4πfRфСф?

а опір фільтра Rф вибирають за умовою



.

Активні згладжуючі фільтри. В сучасних пристроях електроніки використовуються фільтри, в яких основним елементом є транзистор. Відповідно, такі фільтри називають електронними або активними.

Робота транзисторного фільтра базується на відмінності за величиною опору транзистора для постійної та змінної складових струму колектора. Режим транзистора визначається робочою точкою, яку вибирають на горизонтальній ділянці вихідної характеристики IK(UKE) (рис. 3.3.11). Тоді опір постійному струму (статичний опір) є незначний, а опір змінній складовій струму (динамічний опір) — набагато більший. Враховуючи, що то при цьому досягається зменшення пульсацій в 35 разів. Тобто робота такого фільтра подібна до роботи фільтра типу «L».

Рис. 3.3.11. До пояснеотиння роб транзисторного фільтра


Схеми фільтрів поділяють за способом вмикання навантаження, а саме, послідовно та паралельно до фільтра. Послідовне ввімкнення електронних фільтрів рекомендується для випрямлячів з випрямною напругою 300400 В, а паралельне ввімкнення — для випрямлячів з напругою 010 В.

Розглянемо роботу активного фільтра на прикладі схеми з послідовним вмиканням навантаження до фільтра (рис. 3.3.12, а). Для того, щоб вищі гармоніки вхідного сигналу не проходили через перехід емітер-база й не підсилювались транзистором, вхідний струм фільтрується ланкою CбRб. Резистор RE і вхідний опір транзистора також є ланкою фільтра. Завдяки від'ємному зворотному зв'язку за струмом отримуємо згладжуючу дію конденсатора СБ і резистора RE. Враховуючи, що Rд »Rст, то відповідно і спад напруги від змінної складової струму буде більшим.




13 Використана заміна : –cos t = sin (t – 90)



2 Для одного витка: ;

для котушки з w витків:.




3 Як щітки використовується спресована суміш графіту з мідним або бронзовим порошком.

4 У машин з циліндричним ротором повітряний зазор всюди однаковий і магнітна провідність не залежить від положення осі полюсів ротора. Це значно полегшує аналіз явищ в працюючій синхронній машині.

5 Взаємодія провідників обмотки ротора з власним полем по тій же причині не викликає гальмівного моменту при будь-якому характері навантаження генератора.

6



Поділіться з Вашими друзьями:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11


База даних захищена авторським правом ©divovo.in.ua 2017
звернутися до адміністрації

войти | регистрация
    Головна сторінка


загрузить материал