- •Введение
- •Общие сведения об источниках вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры
- •Основные понятия о вторичных источниках питания
- •1.2. Характеристики источников питания и его отдельных каскадов
- •2. Трансформаторы и дроссели
- •2.1. Основные определения
- •2.2 Работа трансформатора в режиме холостого хода.
- •2.3. Работа трансформатора в нагрузочном режиме
- •3. Электрические машины постоянного и переменного токов
- •3.1. Устройство машины постоянного тока
- •3.2. Характеристики генераторов постоянного тока
- •3.2.1. Генераторы независимого возбуждения
- •3.2.2. Генераторы параллельного возбуждения
- •3.2.3. Генераторы смешанного возбуждения
- •3.3. Устройство машины переменного тока
- •3.4. Характеристики трёхфазной асинхронной машины
- •3.4.1. Режим двигателя
- •3.4.2. Режим генератора
- •3.4.3. Режим электромагнитного тормоза
- •4. Выпрямители
- •4.1. Режимы работы выпрямителей и параметры вентилей
- •4 .1.1. Режимы работы выпрямителей
- •4.1.2. Параметры вентилей
- •4.2. Работа многофазного выпрямителя на активную нагрузку
- •4.3. Работа выпрямителя на ёмкостную нагрузку
- •4.4. Работа выпрямителя на нагрузку индуктивного характера
- •4.5. Схемы выпрямителей
- •4.5.1. Однофазные схемы выпрямителей
- •4.5.2. Двухфазные схемы выпрямителей
- •4.5.3. Трёхфазные схемы выпрямителей
- •4.6. Регулируемый выпрямитель
- •4.6.1. Основная схема тиристорного регулируемого выпрямителя.
- •4.6.2. Схема выпрямителя с обратным диодом
- •4.6.3. Мостовые схемы с тиристорами
- •4.6.4. Выпрямитель переменного напряжения прямоугольной формы с нагрузкой, начинающейся с индуктивности
- •4.6.5. Выпрямитель переменного напряжения прямоугольной формы с нагрузкой, начинающейся с емкости
- •5. Сглаживающие фильтры
- •5. Схема замещения. Критерии качества сглаживающих свойств фильтров
- •5.2. Активно-индуктивный (r-l) сглаживающий фильтр
- •5.3. Активно-емкостный (r-c) сглаживающий фильтр
- •5.4. Резонансные фильтры
- •5.5. Активные фильтры
- •6. Стабилизаторы постоянного тока
- •6.1. Стабилизаторы на стабилитронах
- •6.2. Линейные стабилизаторы с обратной связью
- •6.3. Стабилизаторы, работающие в ключевом режиме
- •6.4. Стабилизаторы переменного напряжения
- •7. Преобразователи напряжения постоянного тока
- •7.1. Схемы преобразователей
- •7.2. Линейные процессы в силовой цепи инвертора с независимым возбуждением
- •7.3. Мостовая и полумостовая схемы инверторов
- •7.4. Коммутационные процессы в преобразователе с независимым возбуждением
- •7.5. Потери мощности в преобразователе напряжения
- •7.6. Структурные схемы вторичных источников питания с преобразователями напряжения
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Электропреобразовательные устройства
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14.
- •Электропреобразовательные устройства
7.2. Линейные процессы в силовой цепи инвертора с независимым возбуждением
Д ля отделения линейных процессов от коммутационных примем, что транзисторы включаются и отключаются мгновенно, их выключение происходит с задержкой, равной — времени рассасывания заряда неосновных носителей в базе, Помимо этого, положим диоды выпрямителя безынерционными.
Схема преобразователя рис. (7.5,а) содержит мостовой
в ыпрямитель и двухтактный инвертор, выполненный
по основной схеме, Рис. 7.5. Схема преобразователя
т.е. со средней с мостовым выпрямителем
точкой в первичной
обмотке трансформатора. Если длительность открывающих транзисторы импульсов базового тока Тв выбрана такой, что в сумме с временем рассасывания заряда в базах транзисторов она остается меньшей длительности полупериода Т, возбуждающего напряжения, то на вторичной обмотке трансформатора создается переменное напряжение прямоугольной формы с нулевыми паузами (рис. 7.5, г). Длительность импульсов напряжения больше длительности возбуждающих импульсов на время . Соответственно длительность нулевой паузы в напряжении будет равна
∆=Т-Тв-Трт (7.1)
Токи, протекающие по вторичной обмотке трансформатора и через выпрямительные диоды, для такого случая были определены в при выпрямителях с нагрузками, начинающимися и с индуктивности и с емкости. Коллекторные токи транзисторов преобразователя представляют собой трансформированные в первичную обмотку соответствующие части тока . Положительные импульсы тока трансформируются в верхнюю полуобмотку, протекают через транзистор а отрицательные — в нижнюю и транзистор
Амплитуда импульсов базового тока должна быть такой, чтобы, пропуская ток транзисторы оставались насыщенными. Если увеличивать длительность открывающих транзисторы импульсов — , то нулевая пауза в напряжении будет сокращаться и при исчезнет совсем (Рис.7.5,б,в). В этом случае на выходе мостовой схемы выпрямителя будет создаваться постоянное напряжение (Рис.7.6,а,б), которое меньше амплитуды на величину падений напряжения на диодах выпрямителя и сопротивлении вторичной обмотки трансформатора. Считая сопротивление обмотки малой величиной, запишем
U0=U2m-2∆Eпор∆rвI0 (7.2)
где U2m=nEп-Uкн — амплитуда напряжения ; — ток нагрузки выпрямителя, — коэффициент трансформации, Uкн - напряжение коллектор — эмиттер насыщенного транзистора
Через транзистор инвертора будет протекать импульсный ток (Рис.7.6,в,г) с длительностью Т и амплитудой
. (7.3)
Действующее значение этого тока, совпадающего с током в первичной полуобмотке трансформатора
. (7.4)
С корость изменения магнитной индукции в сердечнике трансформатора задается напряжением
(7.5)
на его первичной полуобмотке, равным
Здесь — напряжение коллектор — эмиттер насыщенного транзистора; S — площадь сечения сердечника.
Поскольку за полупериод Т индукция в сердечнике либо линейно нарастает от – Bm до + Bm либо уменьшайся от +Bm до – Bm, помножив производную dB/dt на Т, получим удвоенную амплитуду индукции. Поэтому:
Bm=Eп-UкнT/2ẁ1S=Eп-U, (7.6)
где f=1/2T — частота возбуждающего напряжения.
Габаритная мощность трансформатора при пренебрежении величинами , и получается несколько, большей мощности, выделяющейся в нагрузке:
Sтр=0,5Еп2I1I0U0=1,2I0U0 (7.7)
Поскольку ток, ток, отдаваемый источником ,
Рис.7.6. Временные диаграммы работы инвертора с независимым возбуждением
является суммой токов коллекторов двух транзисторов, то он получается постоянным и равным . Мощность, отдаваемая первичным источником, превышает мощность, выделяющуюся в нагрузке, на величину потерь в транзисторах, диодах и трансформаторе.
Если бы выпрямитель был выполнен по основной двухфазной схеме, то выпрямленное напряжение было бы равно . Приведенные соотношения для идеализированной схемы преобразователя могут быть расчетными для ряда практических схем. Однако в большинстве случаев коммутационные процессы в реальных схемах заметно ухудшают показатели преобразователя. Поэтому полученные соотношения служат только для сравнения.