|
| |
  |
Главная » Книги и журналы 1 ... 8 9 10 11 12 13 14 ... 32 Амплитуда тока вентиля при прямоугольной форме кривой входного напряжения может быть выражена в виде: и т т о т (3-64) В ряде случаев для расчета целесообразнее пользоваться расчет-ными графиками (-) для разных значений тО = const 2Л б) 8 7  mlQQO m-2.B-90J  т'2,0-60
0,3 0 0,2 0,3    Рис. 3-15. Расчетные графики для выпрямителя при э. д. с. прямоугольной (рис. 3-15, б). Там же показаны эти зависимости при синусоидальной форме кривой входного напряжения (пунктиром). Действующее значение тока вентиля, равное действующему значению тока вторичной обмотки трансформатора, о  и т и (3-65) Таблица 3-2 Определяемые параметры Число фаз выпрямления...... С реднее значение тока вентиля, в. ср............... Амплитуда обратного напряжения на вентиле, обр........ Амплитуда импульса тока вентиля, /ш о............... Сопротивление фазы выпрямления, R................. Действующее значение тока фазы вторичной обмотки трансформа- тора, viy т Действующее значение тока фазы вторичной обмотки трансформатора, /g/lo ............ Действующее значение тока фазы первичной обмотки трансформатора, /i o -........... Расчетная мощность вторичной обмотки трансформатора, (ва) Расчетная мощность первичной об- Схемы выпрямления однофазная однотактная двухфазная однотактная однофазная мостовая однофазная мостовая удвоения /в т 2Р т Р Re+R мотки трансформатора, Pi (ва) 1JJ Г 23-1 /Стр/Р и т /о т 2Р KrpV Р т т 2Ут/о примечания 1. Все данные для двухфазной однотактной к одной половине вторичной обмотки. 2. здесь /с,р 1 . схемы относятся 3. Для схемы удвоения напряжения U л т т 4. Р Амплитуда переменной составляющей напряжения 1-й гармоники в предположении того, что 2jtf~mC протекании тока этой гармоники лишь через конденсатор, будет: и 1 1 2я/п/сС * о т  COS шсо/ dco/ о  и т cosnnat йШ Uq 2 sin me и и, Н' UqHR и, Н', (3-66) Зависимость Н^п = (/н) приведена в виде семейства кривых на рис. 3-15, г. Внешняя (нагрузочная) характеристика выпрямителя может быть представлена в виде: /пб -- т **т R R т Такая зависимость внешней характеристики, часто называемой нормализованной внешней характеристикой, представлена на рис. 3-15, д. Описанный метод расчета содержит те же ограничения, которые характерны для метода расчета, описанного в § 3-3, А. Здесь также недостаточно обоснованно задается в качестве исходной расчетной величины длительность импульса (угол отсечки тока вентиля), так как практически эта величина зависит от режима работы выпрямителя. Расчетные формулы для наиболее употребительных схем выпрямления, полученные приближенным графоаналитическим методом, приведены, в табл. 3-2. § 3-4. СХЕМЫ ВЫПРЯМЛЕНИЯ С УМНОЖЕНИЕМ НАПРЯЖЕНИЯ Принцип действия основных схем выпрямления с умножением напряжения сводится к тому, что на нагрузку разряжаются несколько последовательно включенных конденсаторов, каждый из которых заряжается через выпрямитель до сравнительно небольших напряжений. Таким образом, схемы выпрямления с умножением напряжения представляют собой схемы неуправляемых выпрямителей с емкостной реакцией нагрузки и обладают всеми их свойствами. i Схемы выпрямления с умножением напряжения целесообразно применять для получения достаточно высоких напряжений при малых токах нагрузки. В таких условиях конденсаторы схемы частично разряжаются на нагрузку и емкость их может быть небольшой. Лучше всего применять эти схемы при повышенной частоте выпрям-I ляемого тока, поскольку при этом уменьшается общее внутреннее сопротивление выпрямителя. Очевидно, схемы выпрямления с умножением напряжения следует применять в сочетании с ненака-ливаемыми вентилями с целью упрощения устройства. Схемы выпрямления с умножением напряжения классифицируются по следующим признакам: по числу фаз выпрямляемого тока (однофазные и многофазные); по виду схем (симметричные и несимметричные); трансформаторные и бестрансформаторные. А. Однофазная мостовая схема удвоения напряжения Однофазная мостовая схема выпрямления с удвоением напряжения показана на рис. 3-16, а. В этой схеме каждый вентиль проводит ток поочередно, как и в обычной двухтактной схеме, заряжая соответственно конденсатор Cj в первый полупериод и конденсатор С2 во второй полупериод выпрямляемого тока. Конденсаторы Cj и Сзпо отношению к сопротивлению нагрузки соединены пос:ледова-тельно и на сопротивлении падает напряжение, почти вдвое превышающее то, которое было бы в обычной мостовой схеме выпрямления с на вторичной обмотке трансформатора.  Рис. 3-16. Мостовая схема удвоения напряжения и графики токов и напряжений.  и Как ВИДНО из графиков рис. 3-16, б, выпрямленное напряжение и о и q является суммой напряжении на конденсаторах Ci и С2, причем пульсация напряжения на нагрузке происходит с удвоенной частотой тока питания / = 2/с, как и при двухтактном выпрямлении. Для расчета схемы рис. 3-16, а при R что обычно имеет место, напоймео, в в 1 тр например, в кенотронных выпрямителях (при большом сопротивлений вентилей), может быть применен метод, описанный в § 3-3, А, причем в расчетные соотношения надо подставлять т п осл едовател ьност и: 1 и f/o = Расчет ведется в такой hiUq 2kR Rn (3-68) и В {A)Uq (величину В (A) определяют по графикам рис. 3-6, б); протекают два импульса тока за период; т F{A)h; h = D{A)Io\ I /о/2, причем коэффициенты D (Л), F (Л) определяются рис. 3-6. по графикам Обратное напряжение на каждом вентиле и обр Um-\-UQ2Um. ИЛИ Уобр-21/2(/2 = 21/2В(Л)(/о = 2В{Л)(/о. (3-69) Коэффициент пульсации напряжения на нагрузке tijA) CR откуда С (3-70) причем значение Н (А) определяется по графикам рис. 3-8, а. В описываемом расчете не учитывается влияние индуктивности рассеяния трансформатора, так как в маломощных выпрямителях  6) 0,2Qit
0fi2 0,06 OJO 0,i4 08 Рис- 3-17. Расчетные графики выпрямителя с удвоением напряже- ния при <0,01 /?тр > тр- В случае надобности учета влияния индуктивности рассеяния это можно выполнить на основании материала § 3-3, В. В маломощных установках высокого напряжения сопротивление нагрузки, как правило, намного больше сопротивления выпрямителя R и определение расчетных коэффициентов затруднено. В таких случаях целесообразно пользоваться другой методикой расчета, которая оправдывает себя при -0,01. Эта методика расчета применима при использовании вентилей с малым сопротивлением например полупроводниковых вентилей. Поскольку R < R., то можно считать кривую напряжения во время зарядки конденсаторов или совпадающей по форме с кривой напряжения на вторичной обмотке трансформатора, а разряд конденсатора начинающимся с того момента, когда напряжение на вторичной обмотке трансформатора достигает максимального значения (рис. 3-17. а). На основании принятых ограничений можно определить, что при Ci = Cg необходимая емкость каждого конденсатора Ci = C2 = 2 10 мкф, (3-71) т. е. зависит от заданной величины коэффицргента пульсации и угла отсечки тока Э. Связь же между коэффициентом пульсации и углом отсечки тока можно выразить в виде: 26 = у - arcsin (1 - 4/( ). (3-72) Для удобства вычислении на рис. 3-17, б показана зависимость между /Сп и 0. Значения токов в отдельных частях схемы. ток зарядки конденсатора ; (3-73) максимальный ток вентиля 1 = !-; действующее значение вентиля - действующее значение тока вторичной обмотки /2 /и- Значения напряжений в отдельных частях схемы равны: напряжение на нагрузке и^ = 2т{\ -2/(п); (3-74) действующее напряжение на вторичной обмотке трансформатора и = - обратное напряжение на каждом вентиле Б. Расчет мостовой схемы удвоения напряжения при э. д. с. прямоугольной формы! При питании выпрямителя от э. д. с. прямоугольной формы соотношения токов и напряжений получаются иными, чем в описанной схеме удвоения напряжения. Эквивалентная схема удвоения напряжения представлена на рис. 3-18, а, а графики токов и напряжений - на рис. 3-18, б. Исходное уравнение тока в схеме с удвоением напряжения имеет вид: Ж + -5Г+2 = 0. (3-75) где т=-2- постоянная времени разряда конденсаторов схе-мы; п = о/п о \ I - сопротивление вентиля, - сопро- тивление генератора питающей э. д. е.; k выпрямляемого тока. Общее решение уравнения (3-75) 2т Т 2х/е; /, частота и т А (п. к). (3-76) Когда пульсация напряжения на нагрузке невелика {k  и выпрямленное напряжение не увеличивается с ростом величины R 1   н   0J 0,2 0,5 1.0 2 5 10 20 50 100 Рис. 3-18. К расчету мостовой схемы выпрямления с удвоением напряжения при э. д. с. прямоугольной формы. а зависит лишь от значения /г, мол<но пользоваться отношением: 2п и т п + 2 причем погрешность расчета не превышает 2% уже при k Среднее значение тока через вентиль (377) максимальное значение тока через вентиль 2/о; амплитуда 2я -4- 2 обратного напряжения на вентиле обр= , о коэффициент п + 2 пульсации напряжения /С^ = . Графики зависимости приведены на рис. 3-18, в. т в. Однофазные схемы выпрямления с умножением напряжения Однофазные однотактные схемы выпрямления с умножением напряжения показаны на рис. 3-19. Эти схемы можно подразделить на симметричные и несимметричные, которые часто также называют соответственно схемами 2-го и 1-го родов. Действие схемы удвоения напряжения (рис. 3-19, а) сводится к следующему. В положительный полупериод напряжения с полярностью, указанной на схеме, ток протекает через вентиль     Рис. 3-19. Однофазные схемы выпрямления с умножением напря и заряжает конденсатор С^. Процесс выпрямления и зарядки конденсатора происходит как в обычных схемах выпрямления тока с емкостной реакцией нагрузки, т. е. с нижним углом отсечки тока вентиля менее 90. В отрицательный полупериод, когда полярность напряжения изменится, суммируются напряжения U2 и /1 и током через вентиль iJg заряжается конденсатор С2 до максимального значения напряжения. Затем при запирании вентиля конденсатор Са разряжается через сопротивление нагрузки R. В результате на нагрузке напряжение падае!- примерно в два раза больше, чем это было бы при однофазном однотактном выпрямлении. Выпрямленное напряжение пульсирует на нагрузке с частотой = как это видно из рис. 3-19, б. Описание процесса выпрямления упрощено тем, что зарядка и разрядка конденсаторов рассматриваются раздельно. Между тем s некоторой части периода наряду с зарядным током через вентиль Вг протекает также ток нагрузки. Здесь, как и ранее, для упрощения описания процесса выпрямления тока с умножением напряжения сделано допущение, что ток нагрузки намного меньше зарядного В схеме рис. 3-19, в происходит выпрямление тока с умножением напряжения почти в три раза. При этом в первый полол<ительный полупериод выпрямляемого тока конденсатор заряжается через вентиль Bi до напряжения V. Во второй полупернод - конденсатор заряжается через вентиль Вг суммарным напряжением V-4- Uq. в последующий (третий) полупериод выпрямляемого тока когда полярность приложенного напряжения совпадает с полярностью напряжения 1-го цикла зарядки конденсатора Ci, этот конденсатор снова заряжается, вентиль Вз заперт, и конденсатор Сз разрядится через вентиль 63 на конденсатор Сч, зарядив его до напряжения 2U. Таким образом, после окончания зарядки конденсаторов Ci и Сн, соединенных последовательно относительно сопротивления нагрузки, выходное напряжение выпрямителя будет приблизительно равно 3U На рис. 3-19, г показана схема выпрямления с умножением напряжения в шесть раз. Ее действие можно проследить так же, как это было сделано для схемы утроения напряжения. Если в схеме удвоения напряжения имелись два вентиля и два конденсатора, в схеме утроения - три вентиля и три конденсатора, то в общем случае, при умножении напряжения в п раз требуется п вентилей и п конденсаторов. При этом напряжение на нагрузке достигает номинального значения спустя п полупериодов выпрямляемого тока. Пульсация выпрямленного напряжения в схемах умножения в п раз происходит с частотой = /(.> величина пульсации определяется емкостью конденсаторов и сопротивлением нагрузки. Наряду с описанными несимметричными (однотактными) схемами выпрямления с умножением напряжения, показанными на рис. 3-19, широко применяются несимметричные схемы, подобные показанной на рис. 3-19,5. Эти схемы часто называют несимметричными схемами 1-го рода в отличие от схемы 2-го рода, показанных на рис. 3-19, а, в, г. Различие схем выпрямления с умножением напряжения заключается в том, до какого напряжения заряжается k-и конденсатор и на какие обратные напряжения должны быть рассчитаны вентили в той и другой схеме. Если сделать такое сопоставление схем выпрямления с умножением напряжения, то предпочтение должно быть отдано схемам 2-го вида (рис. 3-19, г). Расчет схем умножения основывается на эквивалентных схемах рис. 3-20, а, б. В этих схемах сопротивления R, R, Rn соответствует внутренним сопротивлениям вентилей провод5Г-щих ток, а пунктиром показаны сопротивления непроводящих вентилей. Так как средние за период значения токов зарядки и разрядки конденсаторов при установившемся режиме работы равны между собой, то действительны следующие соотношения:
Из соотношений (3-78) следует, что средние значения контурных токов различных конденсаторов изменяются по арифметической прогрессии и могут быть выражены следуюш,им образом:   Рис. 3-20. Эквивалентные схемы выпрямления с умножением напряжения ДЛЯ положительного полупериода выпрямляемого тока (для четных конденсаторов) ik= ** \ 2 ДЛЯ отрицательного полупериода выпрямляемого тока (для нечетных конденсаторов) , j ~ -11 2 Уравнения Кирхгофа для ячейки, включаюш.ей k-ю емкость для отрицательного и положительного полупериодов, имеют вид: (A-l-l ~ A-l) Rk-l + {ikji - /г-1з) = Uiii; (ik - + (ik ~ ik-2) Rk2 ~Uk-\ - иk- Если сопротивления вентилей, проводящих ток, одинаковы и емкость конденсаторов настолько велика, что можно пренебречь пульсациями напряжения на них, то / oRk ~ I aRk- 2=A-l ~A=0 1 ... 8 9 10 11 12 13 14 ... 32 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||