Мишуров Владимир Сергеевич Тема: «НЕУПРАВЛЯЕМЫЕ ВЫПРЯМИТЕЛИ» Основы преобразовательной техники

Тема: «НЕУПРАВЛЯЕМЫЕ ВЫПРЯМИТЕЛИ»
Основы преобразовательной техники
Мишуров Владимир Сергеевич
Ст.преподаватель кафедры «Промышленная
электроника»,
Зав. лабораторией "Преобразовательной техники и
импульсно модуляционных систем"
Рассматриваемые вопросы:
1. классификация выпрямителей
2. расчет идеальных выпрямителей
3. фильтрация выпрямленного напряжения
4. расчет выпрямителей с учетом потерь
1. классификация неуправляемых выпрямителей
ВЫПРЯМИТЕЛИ ОДНОПОЛУПЕРИОДНЫЕ
Для исключения влияния индуктивности нагрузки на форму выпрямленного
напряжения параллельно к нагрузке включается обратный диод VD0, который
обеспечивает сброс реактивной энергии дросселя в нагрузку и тем самым
исключает отрицательный выброс выпрямленного напряжения.
ВЫПРЯМИТЕЛЬ C ВЫВОДОМ СРЕДНЕЙ ТОЧКИ
ВЫПРЯМИТЕЛЬ МОСТОВОЙ
Временные диаграммы напряжений и токов, характерные
для однополупериодного выпрямителя
УДВОИТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ
УДВОИТЕЛЬ ТОКА
УМНОЖИТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ
2. Расчет неуправляемых выпрямителей
синусоидального напряжения
- предварительный расчет (рассматриваются схемы на
идеальных элементах), по его результатам выбираются
конкретные элементы – диоды, тиристоры,
трансформаторы, конденсаторы, дроссели
- предварительный с учетом потерь, не учитывающий
реальные свойства элементов;
- уточненный, учитывающий реальные свойства
элементов и режимы работы
Расчет неуправляемых выпрямителей синусоидального
напряжения
Рассчитать однофазный мостовой выпрямитель, работающий
на активную нагрузку по следующим исходным данным и нарисовать
временные диаграммы основных токов и напряжений. Действующее
значение напряжения на вторичной обмотке трансформатора 200В,
сопротивление нагрузки 10Ом, напряжение питающей сети 220В.
Потери в выпрямителе отсутствуют.
Методика решения задачи
1. Формализуем исходные данные.
Дано:
Схема – однофазная мостовая.
Элементы схемы – идеальны.
U1=220В
U2=200В
Rн=10Ом
---------------------------------------------------------Оп-ть: Ud,Id,Pd,I2,Kтр,IvDср,UvDобр,P1,P2,Pтр.
Методика решения задачи
Формализуем исходные данные.
Дано:
-- схема – однофазная мостовая;
- элементы схемы – идеальны;
- U1=220В;
- U2=200В;
- Rн=10Ом.
---------------------------------------------------------Оп-ть: Ud,Id,Pd,I2,Kтр,IvDср,UvDобр,P1,P2,Pтр.
для идеального трансформатора:
- сопротивление обмоток равно нулю;
- индуктивность рассеяния обмоток равна нулю;
- ток намагничивания равен нулю.
для идеальных диодов:
- прямое падение напряжения на диоде равно нулю;
- ток утечки равен нулю.
Вопрос 1
а) Форма тока намагничивания у трансформатора с
синусоидальным напряжением питания.
б) Характер тока намагничивания.
Варианты ответов:
- активный;
- емкостной;
- индуктивный.
Ответ
а) синусоидальный
б) индуктивный, ток отстает от напряжения на
2 способа решения задачи:
- аналитический
Ud 
1


2U 2 (sin t )dt  0,9U 2
0
- табличный, использующий соотношения из приложения
4.2.2. УМП «Основы преобразовательной техники»
Временные диаграммы токов и напряжений,
характеризующие работу выпрямителя
Вопрос 2
Форма тока, потребляемого из сети выпрямителем,
работающим на индуктивную нагрузку
Вопрос 3
Почему напряжение на выходе однофазного
двухполупериодного выпрямителя с фильтром,
содержащим конденсатор в 1,57 раза больше, чем у
выпрямителя, работающего на активную нагрузку.
4. Расчет выпрямителей с учетом потерь
Ud
2U 2
U2
1,11
без фильтра
LC-фильтр
L-фильтр
зона
прерывистых
токов
0,1Iном.
C-фильтр
RC-фильтр
0,5Iном.
Iном Id
Нагрузочные характеристики для однофазного
выпрямителя с различными фильтрами
4. Расчет выпрямителей с учетом потерь
У идеального выпрямителя нагрузочная характеристика
параллельна оси тока, значение выходного напряжения не
зависит от тока нагрузки.
У реальных выпрямителей наклон характеристики
определяет падение напряжения на элементах схемы и
потери мощности. Чем круче характеристика тем больше
потерь. Потери мощности на элементах выпрямителя
определяются уточненным расчетом и характеризуют
режим их работы.
Вопросы для самоконтроля
1. Принципы построения выпрямителей. Критерии качества выпрямленного
напряжения.
2. Поясните принцип действия однофазного мостового выпрямителя
(двухполупериодного).
3. Поясните принцип действия однофазного выпрямителя со средней точкой
трансформатора.
4. Поясните принцип действия трехфазного мостового выпрямителя.
5. Поясните принцип действия трехфазного выпрямителя с нулевым выводом.
6. Поясните принцип действия многопульсного выпрямителя.
7. Влияние различных видов нагрузок на работу выпрямителей:
активно – индуктивная и емкостная нагрузки.
8. Поясните внешнюю характеристику выпрямителя.
9. В каких схемах выпрямления через вторичную обмотку трансформатора
протекает постоянная составляющая выпрямленного тока и как это влияет
на работу трансформатора?
10. Проведите сравнительный анализ двух схем: трехфазной схемы с нулевым
выводом и трехфазной мостовой схемы.
11. Проведите сравнение внешних характеристик для трехфазной мостовой и
трехфазной схемы с нулевым выводом.
12. Покажите, что с увеличением пульсности выпрямителя величина выходного
напряжения возрастает. Чему равен предел lim U0 ?
13. Схема какого выпрямителя изображена на рисунке?
Ответ;
а) однофазный однополупериодный;
б) однофазный двухполупериодный;
в) трехфазный нулевой;
г) трехфазный мостовой;
д) 12 – пульсный.
14. Пульсность выпрямителя, изображенного на рисунке,
равна
Ответ: 2; 3; 6
15. Коэффициент пульсаций выпрямителя,
изображенного на рисунке равен
Ответ: 0,057; 0,67; 0,25
16. При подключении осциллографа к выходу
выпрямителя, приведенного на рисунке, наблюдаем
форму напряжения
Ответ: а); б); в); г)
17. При подключении осциллографа к выходу неуправляемого
трёхфазного нулевого выпрямителя наблюдаем форму
напряжения
Ответ: а); б); в); г)
18. При работе на активно–индуктивную нагрузку вместо активной в
однофазном, однополупериодном неуправляемом выпрямителе
происходят следующие изменения
Ответ: а); б); в); г)
а) частота пульсаций увеличится в 2 раза;
б) увеличится интервал времени отдачи энергии в первичную сеть.
в) исчезнет отрицательный (положительный) выброс;
г) появится отрицательный выброс напряжения на выходе выпрямителя.
19. Мгновенное значение напряжения на выходе
трехфазного однотактного неуправляемого выпрямителя в
момент времени t = t1 равно
Ответ:
а) 0; б) 0,5; в) 1,0; г) 1,5; д) 2,0.
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
Основная литература
1. Коновалов Б.И., Мишуров В.С. Основы преобразовательной
техники: Учебное пособие (электронное). Томск: ТУСУР, 2011.
- [ электронный ресурс, доступ http:/ie.tusur.ru/books/OPTeu1/index.html. ]
2. Коновалов Б.И. Основы преобразовательной техники:
Учебное пособие. - Томск: Томский межвузовский центр
дистанционного образования, 2007. – 157 с.
Дополнительная литература
1. Семенов В.Д., Мишуров В.С. Основы преобразовательной
техники: Учебное методическое пособие. - Томск: Томский
межвузовский центр дистанционного образования, 20. – 132 с.
2. Зиновьев Г.С. Основы силовой электроники: Учебное пособие
для вузов. – Новосибирск: НГТУ, 2003. – 664 с.
3. Полупроводниковые выпрямители/ Под ред. Ф.И. Ковалева
и Г.П. Мостковой – 2-е издание, перераб. – М.: Энергия, 1978. –
448 с.; ил.
4. Руденко В.С., Сенько В.И., Чиженко И.М. Основы
преобразовательной техники: Учебник для вузов. – 2-е изд.,
перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 1980. – 424 с.; ил.
Спасибо за внимание
Вопросы и пожелания можно присылать через диспетчерский
отдел ФДО
Следующее занятие будет посвящено расчету управляемых
выпрямителей.
Посмотрите:
- разделы 3,4,5,6 учебного пособия
«Основы преобразовательной техники» Коновалов Б.И.
- параграфы 3.2-3.9 учебно-методического пособия
"Основы преобразовательной техники" Семенов В.Д., Мишуров В.С.