Ниска мощност, еднофазни изправители

Един от най-честите токови конвертори са токоизправители в пулсиращ (постоянно в посоката на движение на превозвачите, но различна по моментна стойност) ток. Те имат много широко приложение. Условно, те могат да бъдат разделени в маломощни токоизправители (до няколко стотин Уотс и токоизправители висока мощност (kw или повече)).

Принципа на работа на токоизправител

Структурно токоизправител схема е показана по-долу:

Основната му част е за поправка на устройство B, образувана от диоди, включени в специален начин. Той е тук и има AC до пулсиращия DC. Променливо напрежение се подава към устройството за поправка чрез трансформатора Тг. В някои случаи, трансформатора не може да бъде (ако мрежовото напрежение съответства на това, което е необходимо за работата на токоизправителя). Трансформаторът (ако има такава) е най-вече във връзка с неговите намотки. Ripple ток. по принцип не е постоянна величина, при всеки миг от време, а когато това е необходимо да има по-плавен своята стойност от тази, получена след коригиране на устройства, използвани филтри F. Ако е необходимо допълнение стабилизатор токоизправител напрежение или ток Cm който ги поддържа на постоянно ниво, ако мрежово параметри промени по различни причини. Довършва натоварване блок схема Н, която до голяма степен се отразява на работата на цялото устройство и поради това се счита за неразделна част от целия преобразувателя.

Всъщност токоизправител е тази част, която е кръг на фигурата горе пунктираната линия и включва трансформатор и изправител.

В този раздел се разглеждат маломощни токоизправители, които са необходими, за да се гарантира постоянно напрежение на всички устройства в областта на управление, контрол, усилватели на мощност, ниско енергийни генератори и така нататък. Обикновено те се захранва от монофазен напрежение 220 или 380 V, 50 Hz.

Нула поправка верига

Помислете на принципа на най-простият еднофазен ток на изправител препоръчително да се т.нар нула схема. Въпреки че в момента е сравнително рядко (както е разгледано по-долу), познаването на физичните процеси, които се извършват в тази схема, това е много важно за разбирането на допълнителни материали.

Нулева схема е както следва:

Транформатора има две второстепенни странични намотки, свързани последователно, така че около средната точка на напрежение в свободните краища на намотките и със същата величина, но срещу фаза. Токоизправително устройство е образувана от два диода D1 и D2, които са свързани заедно в техните катоди, като всеки анод е свързан към съответния намотката. Заредете Зл е свързан между катодите на диоди и точка трансформатор.

Помислете как се случва пулсации напрежението в товара. Първо, ние приемаме, че натоварването чист съпротива, Зл = RL. Когато напрежението в намотките ще варира синусоидално, а след това на полуживот при съприкосновение с диод анод положителен потенциал, ще бъде постоянен ток. Тъй като напрежението в диод е фракция на волта, пренебрегва него. Тогава всички положителни половин вълна на AC напрежение се прилага към RL товар. Когато напрежението прилага към минус анод ток не ще (малък обратен ток диод също пренебрегване). По този начин, само положителната полувълна на променливото напрежение по време на половината период ще бъде до товара. Второто полувреме период е без ток.

Вторичните намотки са свързани antiphase, общото натоварване на двете намотки, което в момента, когато един от тях (например в началото) ток ще поток, а другият ще бъде свободен от него, и обратно.

Ето защо, на натоварването на всеки половин цикъл ще бъде изпълнен с половин вълна AC напрежение:

И изправено напрежение Ud ще има формата на еднакви полувълни, които се повтарят с период два пъти по-малък от срока на захранващата мрежа променливо напрежение (2π радиана). За да обобщим, че е удобно, ние ще приемем, че в периода на промяна в поправеното напрежението е по-малко от 2p m пъти и е равен на 2π / m (в този случай м -2). Ако РЛ съпротивление. и текущата идентификация в него, ще се повтаря кривата на напрежението.

Тази схема ще имат недостатъка, че вторичните намотки, в сравнение с основната имат значителен пулсиращ ток, местоположение, тъй като работата на завоите по ликвидация. Тъй като те са навити върху сърцевина, магнитния поток в него ще бъде променлива, и следователно в първичната намотка ток ще бъде променлива, като положителни и отрицателни половина вълна. Както знаем от хода на електротехниката, който работи и средните стойности на тока и напрежението е равна само на DC. Колкото по-голяма пулсации, толкова по-голям ще бъде сегашната стойност спрямо средната за страната. Ето защо, от двете страни на силов трансформатор няма да бъдат същите. Въпреки това, трансформатор и количеството на желязо за ядрото трябва да бъдат избрани въз основа на всички единични стойности на мощността.

Ето защо, ние традиционно представи концепцията на един типичен силов трансформатор, който е равен на средната мощност на двете страни:

Мост токоизправител верига или Graetz

Този недостатък може да се коригира с помощта на ректификация устройство под формата на така наречените мост (Graetz верига):

В този случай, първата половина на периода ще работят, например, диоди D2 и D4, и втората половина на цикъла - D1 и D3. Натоварването всеки път, когато ще бъде пълен наполовина вълна напрежение на вторичната:

Освен мост верига има по-малко сложна, по-леки и по-евтини трансформатор. Както ще видим, че има няколко предимства.

Интересно е, че схемата появиха използваше до нула, но спредът не е получила, защото той имаше първите четири диоди вместо две. Въпреки това не е имало голямо количество, както и факта, че по време на работа на всеки половин текущия цикъл преминава през два последователно свързани диоди, което попада двойно напрежение. По време на полупроводникови диоди тя не трябва, или живачен вакуум и имаше значителен спад на напрежението по време на преминаването на постоянен ток, което значително понижава ефективността. Оказа се, че по-сложна трансформатор нула верига, с един диод в кръга ректификационната икономически изгодно от мост верига с два пъти броя на диоди и двойна консумация на енергия към тях. Само появата на относително евтина полупроводников диод, с много нисък спад от напрежението могат да се обърнат към мостовата схема, която вече е на практика измества нула (в който, ако е необходимо, може да се разглежда като проява на един от най-диалектически закони - развитие спирала).

Основни връзки с токоизправител

Ние извлече някои важни формули, които описват процесите, които съществуват в тази схема. Ние приемаме, че целевите стойности са средните стойности на напрежението на товара Ud и Id средния ток в него.

Средната стойност на изправено напрежение

Запомнете този израз по-нататък. В този случай, т = 2 и. Тъй Ud счита за дадено, тогава

Пиковата стойност на вторичното напрежение

От предходния израз имаме:

съотношение трансформацията на трансформатора

Това съотношение се определя отношението на мрежовото напрежение на вторичната страна на намотката:

Ефективната стойност на вторичния ток

Средно ток в същото време има ток в товара. Както чисто активно натоварване ток и го повтаря формата пулсиращо напрежение между средната стойност и текущата стойност има същата връзка като стрес, т.е.

Ефективната стойност на първичния ток

Токът в първични ликвидация повтаря с азотния вторичен ток:

силов трансформатор

Капацитетът на първични и вторични страни на трансформатора в тази схема са еднакви, обаче:

Пулсация на изправено напрежение

Пулсиращото напрежение се състои от средната стойност Ud и безкраен брой хармонични компоненти, чието амплитуди могат да бъдат определени от уравненията на Фурие. Ако основата е избрана така, че в изображението, хармоничното състав ще присъства само хармонична косинус (тъй като кривата е симетрична относителна координатна ос). Амплитудата на к-тия хармоник се получава от:

Къде: л - полуживот от π / м;

Най-високата амплитудата ще бъде първия хармоник на U (1) т. така че го определят само като се приеме, че к = 1:

Съотношението на първия хармоник към средната стойност се нарича съотношението на пулсация:

Не забравяйте, тази формула за в бъдеще, но сега ние се отбележи, че в нашия случай като m - 2, р - 2/3. Това е голям пулсации - амплитудата на първия хармоник е 67% от средната стойност на поправеното напрежение.

Средната диод ток

Както видяхме диоди работят последователно - всеки от тях харчи средно половината от общия ток. който е на товара. Следователно, всеки от диоди трябва да бъде проектирана за текущата Ic = Id / 2

Най-високата обратната напрежението в диод

По времето, когато диод провежда В1 може да се счита затворен, и след това към диод В2 се прилага в обратна посока напрежението на вторичната намотка. Ето защо, всеки от диоди трябва да се изчисляват в своя връх стойност: