ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 01.03.2019
Просмотров: 1513
Скачиваний: 16
6
напряжение и мощность, частота пульсаций выпрямленного напряжения, число
диодов, обратное напряжение на диоде, коэффициент использования мощности
трансформатора, напряжение вторичной обмотки. Повышенная частота пульсаций
позволяет уменьшить размеры сглаживающего фильтра. При увеличении
коэффициента использования мощности трансформатора, который равен
отношению выпрямленной модности к габаритной мощности трансформатора,
габариты последнего уменьшаются, а КПД выпрямителя, как правило, возрастает.
Это следует учитывать при выборе схем для выпрямителей повышенной мощности.
Рисунок 2 – Схемы выпрямителей с емкостным фильтром.
При выборе схемы для высоковольтных выпрямителей необходимо
учитывать, что снижение напряжения вторичной обмотки трансформатора
позволяет уменьшить межслойную изоляцию и, следовательно, размеры
7
трансформатора. Сравнительные данные параметров различных схем выпрямления
приведены в таблицах 2, 3. Частота пульсаций выпрямленного напряжения f
~
= mf
c
,
значения m указаны в таблице 2.
Однополупериодную схему (рис. 2, а) обычно применяют при выпрямленных
токах до нескольких десятков миллиампер и в тех случаях, когда не требуется
высокой степени сглаживания выпрямленного напряжения. Эта схема
характеризуется плохим коэффициентом использования мощности трансформатора.
Двухполупериодную схему со средним выводом вторичной обмотки (рис. 2, б)
применяют в низковольтных выпрямителях. По сравнению с однофазной мостовой
схемой она позволяет уменьшить вдвое число диодов и тем самым понизить потери.
Однофазная мостовая схема (рис. 2, в) характеризуется высоким
коэффициентом использования мощности и поэтому может быть рекомендована для
использования в устройствах повышенной мощности при выходных напряжениях от
десятков до сотен вольт.
Симметричная схема удвоения напряжения (рис. 2, г) представляет собой
последовательное соединение двух однополупериодных схем и применяется при
повышенных выпрямленных напряжениях (до 1 – 2 кВ) в устройствах различной
мощности при небольших токах.
Несимметричные схемы с умножением напряжения применяются при очень
малых токах нагрузки, то есть в режиме, близком к холостому ходу. Одна из таких
схем показана на рис. 2, д. В этой схеме выпрямленное напряжение почти в 5 раз
больше амплитуды напряжения вторичной обмотки трансформатора, так как
коэффициент умножения k
умн
, равный число диодов или конденсаторов, в данном
случае равен 5. Увеличение или уменьшение выпрямленного напряжения
достигается соответственно добавлением или исключением нужного числа каскадов,
каждый из которых состоит из одного диода и одного конденсатора. В схемах
умножения частота пульсаций f
~
= f
c
; обратное напряжение на диоде и напряжение
на всех конденсаторах (кроме С1) равно удвоенному амплитудному значения
напряжения вторичной обмотки трансформатора. При нечетном числе каскадов по
вторичной обмотке протекает постоянный ток, вызывающий вынужденное
намагничивание трансформатора.
8
Выбор вентилей.
Определение
электрических
параметров
диодов
выпрямителя
и
трансформатора производится по формулам, приведенным в таблице 2.
Таблица 2 Формулы для расчета выпрямителя с емкостной нагрузкой.
Схема
выпрямления
m
I
ПР.СР.
U
ОБР.И
I
ПР.И.П
Приблизи
тельно
Уточненно
Однофазная
однополупериодная
1
I
0
3U
0
7I
0
I
0
F
Однофазная
двухполупериодная
со средним
выводом
2
I
0
/2
3U
0
3,5I
0
I
0
F/2
Однофазная
мостовая
2
I
0
/2
1,5U
0
3,5I
0
I
0
F/2
Схема удвоения
напряжения
1
*
I
0
1,5U
0
7I
0
I
0
F
*
– при расчете сглаживающего фильтра типа LC, RC или транзисторного значение
m для этой схемы следует принимать равным 2.
ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ!!!
При использовании LC-фильтра напряжение на выходе схемы выпрямления
U
0
определяется (с учетом падения напряжения на дросселе фильтра) по формуле:
(1)
Значение
берется из графика на рис. 3
9
Рисунок 3 - Графики для определения падения напряжения на дросселе фильтра.
Если в выпрямительном устройстве используется многозвенный LC-фильтр,
то полученное значение
умножается на соответствующее количество
звеньев.
Расчет основных параметров для выбора диодов
1. В соответствии с выбранной схемой выпрямления определяются основные
параметры для выбора диодов:
I
пр.ср.
– среднее значение прямого тока диода, А;
U
обр.и.п.
– повторяющееся импульсное обратное напряжение на диоде, В;
I
пр.и.п.
– повторяющийся импульсный прямой ток через диод, А, который затем
уточняется с помощью формул таблицы 2;
f
max
– максимальная частота выпрямленного напряжения (параметр важен при
расчете выпрямительного устройства импульсного источника питания).
2. По приложению 1 выбирается тип диода с параметрами I
пр.ср.мах
, U
обр.и.мах
и
I
пр.и.мах
, которые превышают соответствующие значения, определенные в п. 1.
10
Необходимо учитывать, что при повышении окружающей температуры
прямое падение напряжения на кремниевых диодах уменьшается, обратный ток
увеличивается, а допустимое значение выпрямленного тока снижается. Поэтому
важно следить за соответствием выбранного типа диодов температурным условиям,
при которых будет эксплуатироваться разрабатываемое выпрямительное
устройство. Также требуется учитывать температурный режим работы
выпрямителя. Если это нужно, то использовать вместо естественного
принудительное охлаждение, либо выбирать вентильные элементы, рабочая
температура которых выше внутрисистемной.
При отсутствии диодов с требуемыми параметрами I
пр.ср.мах
, U
обр.и.мах
и I
пр.и.мах
можно использовать имеющиеся, соединив их параллельно или последовательно,
при этом их число при параллельном соединении N
пар
и последовательном N
посл
определяется по соотношениям:
(2а)
Полученный по формулам (2а) результат округляется до ЦЕЛОГО
значения в БОЛЬШУЮ сторону.
Общее число диодов в схеме выпрямления:
(2б)
где K
в
– число вентильных элементов в выбранной схеме выпрямления (в
однополупериодной K
в
= 1, в двухполупериодной K
в
= 2, в мостовой K
в
= 4).
Таким образом, для увеличения среднего прямого тока (I
пр
) используют
параллельное включение диодов с выравнивающими элементами (рис. 4).
Рисунок 4 – Параллельное включение диодов.