Разделы


Рекомендуем
Автоматическая электрика  Радиопередающие устройства 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 [ 54 ] 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126


РЖЗДЕА 17

СОДЕРЖАНИЕ


17-1. Выпрямительные устройства . . . 318 Общие сведения (318). Электрические вентили (319). Работа выпрямителя на емкость (321). Работа выпрямителя на индуктивность (329). Работа иа активную нагрузку (333).

17-2. Сглаживающие фильтры ..... 333 Общие сведения (333). 1.С-фильтры (333). RC-фильтры (335). Электронные фильтры (336). Полупроводниковые фильтры (337)

17-3. Трансформаторы, автотрансформаторы и дроссели сглаживающих фильтров .............. 338

Трансформаторы (338). Автотрансформаторы (341). Дроссели сглаживающих фильтров (342)

17-4. Расчет выпрямителей со сглаживающим фильтром......... 343

Расчет выпрямителя, работающего на емкость (343). Расчет выпрямителя, работающего иа индуктивность (346)

17-5. Параметрические стабилизаторы постоянного напряжения и тока . . 348 Стабилизаторы напряжения (348). Стабилизаторы тока (351)

17-6. Ламповые кЬмпенсационные стабилизаторы постоянного напряжения и тока . *

Стабилизаторы напряжения (352) Стабилизаторы тока (360)

17-7. Транзисторные компенсационные ста-билиза-горы постоянного напряжения Основные схемы стабилизаторов (364). Расчет последовательного регулирую-и;его элемента (367). Расчет последовательного регулирующего элемента с шунтом (371). Расчет параллельного регулирующего элемента (371). Расчет элементов схемы сравнения и усилителя постоянного тока (372). Полный расчет стабилизатора напряжения (379)

17-8. Преобразователи постоянного напряжения на транзисторах......

Общие сведения (384). Схемы преобразователей с самовозбуждением (389). Методика расчета преобразователя напряжения с самовозбуждением (391). Схемы преобразователей напряжения с усилителями мощности (395). Стабилизация напряжения преобразователей (397).

17-1. ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА

Общие сведения

Назначение выпрямительного устройства состоит в преобразовании переменного па-пряжения- питающей сети в более высокое или низкое постоянное напряжение. Выпрямленные постоянные напряжения используются для питания всевозможных электронных устройств, в состав которых

в подавляющем больщинстве случаев входят питающие их выпрямители.

Основным элементом выпрямительнош устройства является электрический в е н т и л ь-нелинейный прибор, сопротивление которого для прямого направления тока в сотни-тысячи раз меньще, чем для обратного направления. В качестве электрических вентилей щироко применяются электронные электровакуумные вентили, (кенотроны), ионные электровакуумные приборы (газотроны, тиратроны) и полупроводнико- вые вентили.



Методы расчета выпрямителей являются общими для схем со всеми типами вентилей.

Для схем выпрямителей принципиальное значение имеет характер нагрузки, включенной на выходе, т. е. схема сглаживающего фильтра. На рис. 17-1 показаны формы тока в фазе двухполупериодной схемы выпрямителя со средней точкой при работе на фильтр, начинающийся с емко-


Рис. 17-1. Напряжение и формы тока в фазе двухпо-. лупериодной схемы выпрямителя со средней точкой.

СТИ (рис. 17-1,6), с индуктивности (рис. I7-I, в) и на активную нагрузку без фильтра (рис. 17-1,г). В первом случае форма тока представляет собой верхущку синусоиды с продолжительностью менее полупе-риода; во втором случае ток имеет прямоугольную форму с продолжительностью, равной полупериоду; в третьем случае форма тока представляет собой полную полусинусоиду. Это приводит к тому, что методы расчета выпрямителей с различным характером нагрузки существенно отличаются друг от друга.

В устройствах малой и частично средней мощности щироко- используются выпрямители, работающие на фильтр, начинающийся с емкости. Хотя эти выпрямители обладают более низким к. п. д. по сравнению с выпрямителями, работающими на индуктивность, они позволяют получать хорощее сглаживание выпрямленного напряжения при малых размерах фильтра. Выпрямители, работающие на емкость, используются в широком диапазоне выпрямленных напряжений (от единиц вольт до десятков киловольт). Чтобы не применять конденсаторов очень большой емкости, выпрямленные токи не должны превышать нескольких сотен миллиампер.

В устройствах средней и частично малой мощности используются выпрямители, ра-ботаюихие на фильтр, начинающийся с индуктивности. Эти выпрямители обладают

более высоким к. п. Д. и меньшим внутренним сопротивлением по сравнению с выпрямителями, работающими на емкость. Выпрямители, работающие на индуктивность, применяются при больших токах нагрузки (свыше I а) в широком диапазоне выпрямленных напряжений. Кроме того, эти выпрямители целесообразно применять в тех случаях, когда требуется ограничить величину импульса тока через вентиль. Если переменное напряжение источника стабилизировано ею среднему значению (как это бывает в источниках напряжения прямоугольной формы с интервалом между импульсами), то для сохранения стабильности выпрямленных напряжений необходимо использовать выпрямители, работающие только иа индуктивность.

Недостатком выпрямителей, работающих на индуктивность, являются перенапряжения, возникающие на выходной емкости фильтра при включении выпрямителя и резких изменениях тока нагрузки. Это может привести к повреждениям в цепях нагрузки и , особенно опасно для полупроводниковых схем.

Выпрямители безсглаживающего фильтра применяются сравнительно редко. Однако они находят применение для питания коммутационной аппаратуры (реле, контакторы) н в тех случаях, когда пульсация напряжения на нагрузке не имеет существенного значения. Многофазные схемы выпрямителей (например, схема Ларионова) часто позволяют обойтись без сглаживающего фильтра.

Расчет выпрямителя сводится к выбору схемы и типа вентилей, расчету режима вентилей, действующих значений токов и напряжений трансформатора и определению параметров сглаживающего фильтра. В тех случаях, когда нельзя подобрать стандартные трансформатор и дроссель фильтра, производится конструктивный расчет этих элементов.

Электрические вентили

В выпрямительных схемах применяются кенотроны, газотроны, тиратроны, селеновые, германиевые и кремниевые вентили. В большинстве случаев кенотроны, газотроны и тиратроны применяются в высоковольтных выпрямителях средней мощности. Германиевые и кремниевые диоды используются при сравнительно низких выпрямленных напряжениях (до 3-5 ке). причем в настоящее время применяются в основном кремниевые диоды. Германиевые диоды в новых разработках Не используются, й их применение ограничивается только теми случаями, когда важно уменьшить прямое падение напряжения на вентилях (например, при малых выпрямленных напряжениях). Селеновые вентили находят приме-ненне в низковольтных выпрямителях, а также в очень маломощных высоковольтных выпрямителях для питания ЭЛТ, где они успешно конкурируют с высоковольтны-



ми кремниевыми выпрямительными столбами, обладая меньшим весом, габаритами и значительно большей устойчивостью к коротким замыканиям нагрузки.


Рис. 17-2. Определение внутреннего сопротивления из статической вольт-амперной характеристики, амплитудное значение тока через вентиль.

Для расчета схем выпрямителей необходимо знать следующие параметры вентилей:

а) максимально допустимое среднее значение выпрямленного тока /о в.макс;

б) максимально допустимое амплитудное значение обратного напряжения обр.макс;

б) максимально допустимое амплитудное значение тока через вентиль /тмакс!

г) внутреннее сопротивление вентиля Ri или падение напряжения на вентиле А .Ев, определяемые из статических вольт-амперных характеристик вентиля;

д) максимальный обратный ток при максимальном обратном напряжении на вентиле /обр.макс .

Максимальные значения тех или иных параметров зависят от окружающей темпе-

ратуры и других условий (это особенно важно для полупроводниковых вентилей: селеновых, германиевых, кремниевых). -Поэтому для определения параметров вентилей в различных климатических и эксплуатационных условиях следует пользоваться соответствующими техническими условиями на вентили и специальной справочной литературой.

Способ определения внутреннего сопротивления Ri кенотрона или селенового вентиля приведен на рис. 17-2.

Площади заштрихованных участков, образованные реальной и идеальной (спрямленной) статическими вольт-амперными характеристиками, должны быть приблизительно равны.

Германиевые диоды не рекомендуется использовать при окружающей температуре выше -Ь60°С, а кремниевые - выше -+-100° С. Величина А Дв , измеренная при постоянном токе, близком к /о в.макс. составляет у германиевых диодов около 0,5 в, а у кремниевых диодов - около 1 в.

Максимальное падение напряжения ДДв на кремниевых столбах составляет от 3,5 до 10 е в зависимости от типа столба.

При повышении температуры прямое падение напряжения на диодах уменьшается, а обратный ток увеличивается.

При последовательном соединении диодов их необходимо шунтировать выравнивающими сопротивлениями; величина каждого сопротивления должна быть меньше наименьшей величины обратного сопротивления диода. Диоды с обратным током до 100 мка рекомендуется шунтировать сопротивлениями из расчета 70 ком на каждые 100 в (амплитудных) фактического обратного напряжения, а диоды с обратным током свыше 100 мка- из расчета 10-15 ком на каждые 100 в обратного напряжения.

Селеновые вентили находят применение в устройствах, где габариты и вес не имеют решающего значения. Селеновые вентили в отличие от германиевых и кремниевых не боятся кратковременных перегрузок по току

Таблица 17-1

Основные параметры селеновых элементов (вентилей)

Размеры элементов, мм

Параметры

15x15 018

22x22 025

30X30

40x40

60X60

75x75

90x90

ШОх Х200

хзоо

ЮОХ Х400

Максимальный допустимый вы-прямленный ток а

0,04

0,075

0,15

Среднее значение внутреннего сопротивления R , ом

Классы В, Г. Д, серия А (ABC)

0,25

0,15

0.12

0.05

0,033

0,025

Классы Е, И, К, серия Г (ТВС)

0,62

0,31

0,19

0,15

0,06

0,04

0,03

Примечание. Максимально допустимая амплитуда обратного напряжения на один элемент зависит от класса применяемых вентилей. Для классов: В - 28 е, Г - 35 е, Д - 42 в, Е - 50 в, И - 57 е. К - 64 е.




1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 [ 54 ] 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126

Яндекс.Метрика
© 2010 KinteRun.ru автоматическая электрика
Копирование материалов разрешено при наличии активной ссылки.