- •Электропреобразовательные устройства
- •Введение
- •1. Трансформаторы и дроссели
- •1.1. Трансформатор
- •1.1.1. Принцип действия трансформатора
- •1.1.2. Основные параметры трансформатора
- •1.1.3. Специальные типы трансформаторов. Многообмоточные, многофазные и автотрансформаторы
- •1.2. Дроссели
- •1.2.1. Сглаживающие дроссели
- •1.2.2. Магнитные усилители
- •2. Источники вторичного электропитания
- •2.1. Неуправляемые выпрямители
- •2.1.1 Однофазные выпрямители
- •2.1.2 Трехфазные выпрямители
- •2.1.3 Влияние характера нагрузки на работу выпрямителя
- •2.2 Сглаживающие фильтры
- •2.2.1. Пассивные фильтры
- •2.2.2. Активные фильтры
- •2.3 Регулирование напряжения в источниках вторичного электропитания
- •2.3.1 Применение тиристоров для регулирования напряжения.
- •2.3.2 Управляемые выпрямители.
- •2.3.3 Коэффициент полезного действия и коэффициент мощности выпрямителей
- •2.4 Стабилизаторы напряжения и тока.
- •2.4.1 Принцип стабилизации. Виды стабилизаторов.
- •2.4.2 Параметрический стабилизатор постоянного напряжения
- •2.4.3. Компенсационные стабилизаторы постоянного напряжения с непрерывным регулированием
- •2.4.4 Импульсные стабилизаторы постоянного напряжения
- •2.5 Преобразователи напряжения.
- •2.5.1 Виды преобразователей. Структурные схемы.
- •2.5.2 Двухтактный инвертор с самовозбуждением.
- •2.5.3 Двухтактные инверторы с независимым возбуждением
- •2.5.4. Однотактные преобразователи с независимым возбуждением
- •2.5.5. Стабилизирующие преобразователи
- •2.5.6 Работа инвертора на выпрямитель со сглаживающим фильтром конвертора
- •Ia Рис 2.5.17.
- •2.6. Структурные схемы устройств электропитания.
- •2.6.1. Структурные схемы устройств электропитания радиотехнических систем.
- •2.6.2. Структурные схемы и общие вопросы проектирования источников вторичного электропитания.
- •Инвертор
- •2.6.3 Системы бесперебойного электропитания
- •Заключение
- •Библиографический список
1. Трансформаторы и дроссели
Основным назначением трансформатора является преобразование переменного напряжения одной величины в переменное напряжение другой величины. Трансформаторы могут быть использованы для преобразования числа фаз, частоты и формы кривой напряжения.
Дроссель – статическое электромагнитное устройство, используемое как индуктивное сопротивление. Применяется в выпрямителях для стабилизации переменного напряжения, для сглаживания пульсации выпрямленного напряжения, для регулирования напряжения.
1.1. Трансформатор
1.1.1. Принцип действия трансформатора
Трансформатор состоит из замкнутого сердечника (магнитопровода), изготовленного из ферромагнитного материала и двух обмоток из изолированного провода. Обмотка, подключаемая к источнику, называется первичной (1), к нагрузке – вторичной (2).
Рис.1.1.1. Режим холостого хода трансформатора
Когда вторичная обмотка трансформатора разомкнута, создается режим холостого хода. При подключении первой обмотки к сети с напряжением через неё протекает ток холостого хода. Этот ток возбуждает в сердечнике трансформатора переменный магнитный поток, который пронизывает витки первичной и вторичной обмоток и индуцирует ЭДС:
где W1 и W2 число витков первичной и вторичной обмоток. Если сердечник не насыщен, то изменяется по синусоидальному закону:
.
Тогда ЭДС в первичной обмотке:
,
действующее значение ЭДС:
. (1.1)
Так же ЭДС вторичной обмотки:
. (1.2)
Поделив (1.1) на (1.2) получим выражение коэффициента трансформации:
.
Кроме основного потока существует слабый поток рассеяния, замыкающийся по воздуху. Этот поток индуцирует в первичной обмотке ЭДС рассеяния:
.
За счет активного сопротивления первичной обмотки падение напряжения в этом сопротивлении . На основании второго закона Кирхгофа:
.
Так как мало, тотак же мало и можно считать. Поэтому коэффициент трансформации можно определить при холостом ходе.
. (1.3)
При подключении ко вторичной обмотке нагрузки создается рабочий режим трансформатора. В обмотках появляются токии, а в его магнитопроводе магнитные потокии. Так как причиной появления потока
Рис.1.1.2. Рабочий
режим
Первичная обмотка включается в сеть и работает в режиме потребления, а вторичная работает в режиме генератора, следовательно, и уравнения их различны:
(1.1.4)
или
. (1.5)
Уменьшение вызывает увеличение, а следовательно,и суммарного потокаФ. Таким образом, изменения Ф, вызванные увеличением , взаимно компенсируются, в результате чегоФ остается практически неизменным и равным потоку при холостом ходе .
Поскольку , то неизменна и магнитодвижущая сила (МДС) или намагничивающая сила (НС), создающая этот поток (при холостом ходе, под нагрузкой).
Следовательно:
. (1.1.6)
Это уравнение называется уравнением равновесия МДС. Разделив левую и правую части уравнения (1.6) на , получим:
. (1.1.7)
Поскольку очень мал,исдвинуты по фазе почти на 180. Если пренебречь потерями мощности в обмотках и магнитопроводе, то мощность первичной обмотки равна мощности вторичной обмотки, то есть:
, (1.1.8)
Откуда
. (1.1.9)
Для удобства построения векторных диаграмм и возможности построения эквивалентных схем вторичную обмотку приводят к первичной обмотке, то есть полагают, что вместо вторичной обмотки с есть обмотка с, но при этом мощности, энергии и фазовые углы в приведенной и реальной обмотках должны быть равны.
Например, ЭДС приведенной обмотки:
.