Основы электротехники Расчёт цепей переменного тока Расчёт трёхфазных цепей Магнитные цепи Трансформаторы Асинхронная машина Выпрямители переменного тока

Основы электротехники (теория электрических цепей)

Однофазная схема выпрямления с нулевой точкой

Схема однофазного двухполупериодного выпрямителя с нулевой (средней) точкой изображена на рисунке 7.1. Своё название схема получила из-за того, что вторичная обмотка вентильного трансформатора разделена на две равные части и из средней точки раздела сделан вывод, к которому подключается нагрузка. Данную схему можно рассматривать как сочетание двух однополупериодных выпрямителей, работающих в противофазе на общую нагрузку Rн. В первую половину периода, когда полярность напряжения на вторичной обмотке вентильного трансформатора Данную схему можно рассматривать как сочетание двух однополупериодных выпрямителей, работающих в противофазе на общую нагрузку Rн. В первую половину периода, когда полярность напряжения на вторичной обмотке соответствует обозначениям на рисунке 7.1, в проводящем состоянии находится диод VD1 , а VD2 закрыт. Ток протекает в верхнем контуре вторичной цепи по часовой стрелке. Во второй полупериод полярность напряжения на обмотке меняется и в работу вступает диод VD2 , а VD1 закрывается. Ток в этом случае протекает в нижнем контуре вторичной цепи против часовой стрелки. Коммутация тока с одного диода на другой происходит в момент перехода сетевого напряжения через нуль. Независимо от того, какой диод открыт, через нагрузку RН ток iH проходит в одном направлении, указанном на рисунке 7.1.

Работа выпрямителя иллюстрируется с помощью временных диаграмм, приведённых на рисунке 7.2. Из этих диаграмм видно, что частота пульсации выходного напряжения uH на нагрузке в два раза выше частоты сети, поэтому однофазная схема с нулевой точкой считается двухпульсовой (двухполупериодной). Цепи несинусоидального тока Причин отличия кривых токов и напряжений от синусоидальной формы несколько.

Среднее значение напряжения на выходе выпрямителя для данной схемы

  (7.1)

где U2 – действующее значение напряжения на половине вторичной обмотки вентильного трансформатора;

 ω – угловая частота  входного напряжения.

Рисунок 7.1 – Однофазная двухполупериодная схема

выпрямления с нулевой точкой Оптикоэлектронные преобразователи Применение оптических методов измерения физических величин как параметров технологических процессов исключает влияние средств измерений на технологический процесс, повышает точность измерений.

 

Рисунок 7.2 – Временные диаграммы работы однофазной двухполупериодной схемы с нулевой точкой: u2 – кривая напряжения на половине вторич-ной обмотки трансформатора; iV1, iV2 – кривые токов диодов VD1 и VD2; uV1, uV2 – напряжение на диодах VD1 и VD2; iн – кривая тока нагрузки; uн – кривая напряжения на нагрузке

Действующее значение напряжения на половине вторичной обмотки трансформатора

 (7.2)

Среднее значение тока через диод в два раза меньше среднего значения тока нагрузки Id :

. (7.3)

Максимальное значение тока диода

. (7.4)

Действующее значение тока диода

. (7.5)

Действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора

 (7.6)

где RH – сопротивление нагрузки выпрямителя.

Максимальное обратное напряжение на диоде в непроводящую часть периода

 (7.7)

Составить систему контурных уравнений,

определить токи в ветвях

Метод контурных токов сводится к составлению и решению систем уравнений, получаемых только по второму закону Кирхгофа применительно к понятиям контурных токов, сопротивлений и ЭДС.

Вводя понятие о контурных токах, можно свести уравнения, составленные по законам Кирхгофа, к системе уравнений, составленных для независимых контуров, т.е. исключить уравнения, составляемые по первому закону Кирхгофа. Благодаря этому удается снизить порядок системы уравнений.

Под контурными токами понимают условные (расчетные) токи, замыкающиеся в соответствующих контурах. Рассмотрим схему цепи, имеющую три независимых контура I, II, III.

Будем считать, что в каждом контуре имеется свой контурный ток I11, I22, I33. направление контурных токов выбираем одинаково – по часовой стрелке. Однако в общем случае, и особенно при решении четырехполюсников, направление обхода контура выбирается так, как это удобно, т.е. произвольно. Сопоставляя контурные токи с токами ветвей, можно показать, что значения контурных токов совпадают со значениями действительных токов только во внешних ветвях:

.

Токи смежных ветвей равны разности контурных токов соседних контуров:

.

Таким образом, по известным контурным токам легко можно найти действительные токи всех ветвей.

Для определения контурных токов I11, I22, I33, рис. 33, необходимо составить для трех контуров уравнения по второму закону Кирхгофа.

Для этой цели определяем собственные сопротивления контуров R11, R22, R33, которые равны сумме сопротивлений всех элементов, входящих в контур:

(считаем, что  равны нулю – источники ЭДС – идеальные (внутренние сопротивления равны нулю)).

Далее определяем взаимные (общие) сопротивления смежных контуров , представляющие собой сопротивления, входящие одновременно в каждый из двух смежных контуров (сопротивление общей ветви 2-х контуров), таким образом:

 (сопротивление R2 одновременно принадлежит первому I и II контурам); сопротивление связи первого контура со вторым;

 (сопротивление R5 одновременно принадлежит второму II и III контурам); сопротивление связи второго контура с третьим.


Основные понятия о выпрямителях