ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 01.03.2019
Просмотров: 1515
Скачиваний: 16
11
При параллельной работе диодов из-за несовпадения их ВАХ, токи в них
распределяются
неравномерно
(в
одном
из
них
будет
преобладать
средневыпрямленный ток
1
2
пр
пр
I
I
). Это может привести к выходу из строя
одного из диодов.
Для выравнивания токов используются дополнительные элементы: для
средней и малой мощности (выпрямленного тока) – резисторы; для большой
мощности (выпрямленного тока) – уравнительные реакторы.
Величина резисторов R
В
должна быть больше дифференциального
сопротивления любого из диодов, чтобы ток в ветви определял именно резистор, а
не диод.
Однако применение дополнительных резисторов в цепи выпрямленного тока
приводит к дополнительным потерям и снижению КПД выпрямительного
устройства в целом. Поэтому при параллельном включении диодов допускается не
использовать выравнивающие элементы [3]. Для определения минимального числа
диодов
, которое можно включить параллельно без выравнивающих элементов,
следует воспользоваться вольт-амперными характеристиками выбранного диода,
показывающими область возможного изменения прямой ветви ВАХ при заданной
температуре (рис. 4а). Такие характеристики приводятся в справочниках и
технических
условиях
на
диоды.
Пример
реальной
характеристики
выпрямительного диода малой мощности 1N4150 приведен на рисунке 4б.
Минимальное число параллельно включаемых диодов определяют по
формуле:
,
(2в)
где:
– коэффициент нагрузки по току (обычно
);
– определяется графически по вольт-амперным характеристикам
выбранного диода (пример см. рис. 4а).
Полученное по формуле (2в) дробное значение
следует
округлить до
ближайшего большего
целого числа
.
12
Рисунок 4а – Область изменения прямой ветви вольт-амперной характеристики
диода.
Рисунок 4б – Область изменения прямой ветви вольт-амперной характеристики
диода 1N4150.
Для увеличения U
обр
диоды включают последовательно с выравнивающими
элементами (рис. 5).
13
Рисунок 5 – Последовательное включение диодов.
Для выравнивания напряжений (U
обр
), в маломощных выпрямителях,
последовательно включенные диоды шунтируются резисторами, сопротивления
которых равны и в несколько раз меньше обратного сопротивления диода (ток
резистивного делителя I
дел
должен быть больше тока I
обр
).
При последовательном соединении диодов они шунтируются резисторами Rш
(для устранения разброса по обратному напряжению диодов), значение которых
зависит от мощности диода: для маломощных диодов (Iпр.ср.мах ≤ 0,3 А) Rш = 80–
100 кОм на каждые 100 В обратного напряжения; для мощных диодов (Iпр.ср.мах ≥
5 А) Rш =10–15 кОм на каждые 100 В обратного напряжения; для диодов средней
мощности Rш = 15–80 кОм.
Выбор шунтирующих резисторов можно производить по обратному току
диода. Диоды с обратным током до 100 мкА рекомендуется шунтировать
резисторами из расчета 70 кОм на каждые 100 В амплитуды фактического обратного
напряжения, приходящегося на один диод, а диоды с обратным током свыше 100
мкА – из расчета 10 – 15 кОм на каждые 100 В обратного напряжения.
Сопротивление шунтирующего резистора r
ш
, кОм, определяется по формуле:
,
(3)
где: R = 70 или 10 – 15 кОм.
Падение напряжения на диоде U
пр.
, измеренное на постоянном (не
пульсирующем) токе, составляет 0,9 – 1 В для кремниевых диодов и около 0,5 – 0,6
В для диодов с барьером Шотки. При последовательном включении диодов падение
напряжения на них и дифференциальное сопротивление пропорционально
увеличиваются.
14
Электрический расчет выпрямителя (с целью получения основных данных
для расчета трансформатора и сглаживающего фильтра).
1. Активное сопротивление обмоток трансформатора, приведенное к фазе
вторичной обмотки:
(3)
где K
rc
– коэффициент, зависящий от схемы выпрямления и определяемый из
табл. 3;
В – магнитная индукция в магнитопроводе трансформатора, Тл (для
трансформаторов с мощностью до 1000 Вт при частоте сети fc = 50 Гц индукция
В = 1,2 – 1,6 Тл, а при fc = 400 Гц индукция В = 1,0 – 1,3 Тл);
σ – число стержней магнитопровода трансформатора (для магнитопроводов
типа ШЛ и ОЛ (магнитопровод броневого типа) σ = 1; типа ПЛ (стрежневого П-
образного) с обмотками на обоих стержнях σ = 2; для трехфазных трансформаторов
σ = 3).
Для двухполупериодной схемы фазой выпрямителя является половина
вторичной обмотки.
Если трансформатор имеет дополнительные обмотки, то сопротивление
,
(3а)
где:
– сопротивление, рассчитанное по формуле (3);
– полная мощность вторичной обмотки для рассчитываемого
выпрямителя, ВᵒА (табл. 3).
Если для рассчитываемой схемы выпрямителя используется стандартный
трансформатор, то сопротивление, приведенное ко вторичной обмотке,
определяется по формуле:
,
(3б)
куда подставляют известные для выбранного трансформатора значения:
r
2
– сопротивление фазы вторичной обмотки;
r
1
– сопротивление первичной обмотки;
U
2
– напряжение фазы вторичной обмотки;
U
1
– напряжение первичной обмотки.
15
2. Дифференциальное сопротивление диодов (одного плеча схемы):
(4)
3. Активное сопротивление фазы выпрямителя r
0
определяется из табл. 3 в
зависимости от выбранной схемы выпрямления и полученных значений r
тр
и r
диф
.
Таблица 3 Формулы для электрического расчета выпрямителя с емкостной
нагрузкой.
Схема
выпрямителя
K
rc
K
L
×
×10
-3
r
0
U
2
I
2
I
1
Однофазная
однополупериодная
2,3
4,1
ВU
0
DI
0
Однофазная
двухполупериодная
со средним
выводом
4,7
4,3
ВU
0
Однофазная
мостовая
3,5
5
ВU
0
Схема удвоения
напряжения
0,9
1,25
*
–
Таблица 3 Окончание
Схема
выпрямителя
I
ПР.Д
Р
Г
Р
2
Р
Ш
Форма тока в фазе
вторичной обмотки
Однофазная
однополупериодная
DI
0
2P
0
2,15P
0
Однофазная
двухполупериодная
со средним
выводом
1,8P
0
2,15P
0