Пример оформления теоретического занятия
жүктеу/скачать 249,9 Kb.
|
Электротехника №31 31.10.2020
- Бұл бет үшін навигация:
- __________
- ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ Выпрямителем
|
ПРИМЕР ОФОРМЛЕНИЯ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО ЗАНЯТИЯ В УСЛОВИЯХ ДОТ (на платформе Canvas) Дата: ___31.10.2020_____ Наименование модуля/дисциплины:__ Электротехника, электроника и оборудование __ Тема занятия: _____ Электронные выпрямители и стабилизаторы __________. Цели и задачи урока: 1. Изучить принцип работы __________. 2. Назначение и область применения_______________________________________________ Планируемые результаты: Знает общие сведения о электронных выпрямителях стабилизаторах __________________ ________________________________________________________________________________ ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ Выпрямителем называется устройство, предназначенное для преобразования переменного напряжения в постоянное. Основное назначение выпрямителя заключается в сохранении направления тока в нагрузке при изменении полярности приложенного напряжения. По сравнению с другими источниками постоянного тока выпрямители обладают существенными преимуществами: они просты в эксплуатации и надежны в работе, обладают высоким КПД, имеют длительный срок службы. Обобщенная структурная схема выпрямителя приведена на рисунке 3.1. В состав выпрямителя могут входить: силовой трансформатор СТ, вентильный блок ВБ, фильтрующее устройство ФУ и стабилизатор напряжения СН. Трансформатор СТ выполняет следующие функции: преобразует значение напряжения сети, обеспечивает гальваническую изоляцию нагрузки от силовой сети, преобразует количество фаз силовой сети. В импульсных источниках питания трансформатор обычно отсутствует, так как его функции выполняет высокочастотный инвертор. Рисунок 3.1 - Обобщенная структурная схема выпрямителя Вентильный блок ВБ является основным звеном выпрямителя, обеспечивая однонаправленное протекание тока в нагрузке. В качестве вентилей могут использоваться электровакуумные, газоразрядные или полупроводниковые приборы, обладающие односторонней электропроводностью, например, диоды, тиристоры, транзисторы и др. Идеальные вентильные элементы должны пропускать ток только в одном (прямом) направлении и совсем не пропускать его в другом (обратном) направлении. Реальные вентильные элементы отличаются от идеальных прежде всего тем, что они пропускают некоторый ток в обратном направлении и имеют падение напряжения при протекании прямого тока. Это сказывается на снижении КПД вентильного блока и снижении эффективности выпрямителя в целом. Фильтрующее устройство ФУ используется для ослабления пульсаций выходного напряжения. В качестве фильтрующего устройства обычно используются фильтры нижних частот (ФНЧ), выполненные на пассивных R, L, С элементах или, иногда, с применением активных элементов — транзисторов, операционных усилителей и пр. Качество ФУ оценивают по его способности увеличивать коэффициент фильтрации q, равный отношению коэффициентов пульсации на входе и выходе фильтра. Стабилизатор напряжения СН предназначен для уменьшения влияния внешних воздействий: изменения напряжения питающей сети, температуры окружающей среды, изменения нагрузки и др., — на выходное напряжение выпрямителя. Если к стабильности выходного напряжения не предъявляется особых требований, то стабилизатор может быть или совсем исключен или его функции переданы другим узлам. Например, в импульсных источниках питания функции стабилизатора может выполнять регулируемый инвертор (РИ) или регулируемый вентильный блок. Кроме основных узлов, в состав выпрямителя могут входить различные вспомогательные элементы и узлы, предназначенные для повышения его надежности: узлы контроля и автоматики, узлы защиты и др., например, узлы автоматического переключения напряжения питающей сети 110-220 В. Классификация выпрямителей. Для классификации выпрямителей используют различные признаки: количество выпрямленных полуволн (полупериодов) напряжения, число фаз силовой сети, схему вентильного блока, тип сглаживающего фильтра, наличие трансформатора и др. По количеству выпрямленных полуволн различают однополупериодные и двухполупериодные выпрямители. По числу фаз питающего напряжения различают однофазные, двухфазные, трехфазные и шестифазные выпрямители. При этом под числом фаз питающего напряжения понимают число питающих напряжений с отличными друг от друга начальными фазами. Питание электронной аппаратуры чаще всего осуществляется с помощью маломощных выпрямителей, работающих от однофазной сети переменного тока. Такие выпрямители называются однофазными. Они делятся: а) на однополупериодные, в которых ток через вентиль проходит в течение одного полупериода переменного напряжения сети; б) двухполупериодные, в которых ток проходит через вентиль в течение обоих полупериодов; в) схемы с умножением напряжения. Для питания мощных промышленных установок используют выпрямители средней и большой мощности, работающие от трехфазной сети. В современных выпрямителях в качестве вентилей чаще всего используются полупроводниковые диоды. В электронной аппаратуре широко применяются преобразователи постоянного напряжения, позволяющие преобразовать постоянный ток одного напряжения в постоянный или переменный ток другого напряжения. Схемы однофазных выпрямителей приведены на рисунке 3.2. Однофазный однополупериодный выпрямитель, схема которого приведена на рисунке 3.2 а, является простейшим. Такой выпрямитель пропускает на выход только одну полуволну питающего напряжения, как показано на рисунке 3.3, а. Такие выпрямители находят ограниченное применение в маломощных устройствах, так как они характеризуются плохим использованием трансформатора и сглаживающего фильтра. Рисунок 3.2 – Схемы выпрямителей, питаемых от однофазной сети Двухполупериодный выпрямитель, приведенный на рисунке 3.2 б, представляет собой параллельное соединение двух однофазных выпрямителей, питаемых от двух половин вторичной обмотки w2 и w2'. С помощью этих полуобмоток создаются два противофазных питающих выпрямители напряжения. Форма выходного напряжения такого выпрямителя приведена на рисунке 3.3, б. Этот выпрямитель характеризуется лучшим использованием трансформатора и фильтра. Его часто называют выпрямителем со средней точкой вторичной обмотки трансформатора. Однофазный мостовой выпрямитель (рисунок 3.2, в) является двухполупериодным выпрямителем, питаемым от однофазной сети. В отличие от предыдущей схемы его можно использовать для выпрямления напряжения сети и без трансформатора. К его недостаткам относится удвоенное число выпрямительных диодов, однако трансформатор в таком выпрямителе используется наиболее полно, так как нет подмагничивания магнитопровода постоянным током и ток во вторичной обмотке протекает в течение обоих полупериодов. Из-за увеличенного падения напряжения на выпрямительных диодах такие выпрямители редко используются при выпрямлении низких напряжений (меньше 5 В). Рисунок 3.3 – Формы напряжений на входе и выходе выпрямителей, питаемых от однофазной сети, при резистивной нагрузке без фильтра Однофазный выпрямитель с удвоением напряжения (рисунок 3.2, г) представляет собой последовательное соединение двух однофазных однополупериодных выпрямителей. В первом полупериоде при положительном напряжении на аноде диода VDI заряжается конденсатор С1 а во втором полупериоде проводит диод VD2 и конденсатор С2 заряжается напряжением противоположной полярности. Так как эти конденсаторы включены последовательно, то выходное напряжение почти удваивается. Конденсаторы С1 и С2 могут использоваться как элементы фильтра. Трансформатор в этой схеме используется так же полно, как и в мостовой. Эту схему можно получить из мостовой схемы, изображенной на рисунке 3.2, в, если заменить диоды VD3 и VD4 конденсаторами С1 и С2. В связи с этим такой выпрямитель часто называют полумостовым. К достоинствам схемы можно отнести уменьшение вдвое выходного напряжения трансформатора, а к недостаткам — наличие двух конденсаторов С1 и С2. Для сравнения рассмотренных схем выпрямителей в таблице 3.1 приведены их основные параметры при работе на резистивную нагрузку без фильтра. В этой таблице приняты следующие обозначения основных характеристик: n=U1/U2=w1/w2 – коэффициент трансформации, U1 – действующее значение напряжения на первичной обмотке, U2 – действующее значение напряжения на вторичной обмотке, w1 и w2 – число витков первичной и вторичной обмоток соответственно, UН = nдUпр + Uв – расчетное значение напряжения на нагрузке, nд – число последовательно включенных диодов, Uв – среднее значение выпрямленного напряжения; Uпр – прямое падение напряжения на диоде, fс – частота питающей сети, Кп = Unm/UН – коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения, Unm – амплитуда напряжения с частотой пульсаций на выходе выпрямителя. Выпрямители с умножением напряжения применяются в высоковольтных выпрямителях, потребляющих сравнительно небольшой ток (обычно не больше 10 мА). Такие выпрямители часто называют умножителями напряжения. Наибольшее распространение получили схемы удвоения и утроения напряжения. Таблица 3.1 – Основные характеристики схем выпрямителей при работе на резистивную нагрузку жүктеу/скачать 249,9 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|