Таблица 6.2

Расчетные соотношения для выпрямительных схем, нагрузка которых начинается с индуктивности

0,25

0,06

0,06

0,06

0,06

со Примечание.?! везде взято как отношение Ег1Е,.

Эти два выпрямителя имеют общую точку (среднюю точку звезды вторичных обмоток) и, таким образом, соединены последо-

4м

вательно. Их общее выходное пряжение

бо = е„1 + ео2- (6.102)

На выходе складываются только постоянные составляющие и четные гармоники частоты пульсаций. Нечетные гармоники частоты пульсаций в двух выпрямителях получаются противофазными и при сложении компенсируются (рис. 6.28, ж). Поэтому схема Ларионова обеспечивает шестифазные пульсации. В каждой фазной обмотке токи двух выпрямителей не перекрываются во времени, так как из-за различного подключения вентилей сдвинуты по фазе на угол, равный л.

Ток первой фазы вторичной обмотки равен сумме токов вентилей 1 ц 4. Ток протекает в положительном направлении в ту часть периода, когда напряжение первой фазы наибольшее и положительное, т. е. в интервале углов от - л;/3 до л/3 (перекрытием фаз пренебрегаем), ток i протекает в противоположном направлении и в те моменты, когда напряжение на первой фазе наибольшее по модулю, но отрицательное, т. е. в интервале углов от 2 л/3 до 4 л/З (рис. 6.28, в).

Действующее значение тока фазы поэтому в )/2 раз больше действующего значения тока вентиля:

/2 = 1/2/ = /о1/2/1/3 = 0,815/о,

(6.103)

Рис. 6.28

что дает для а/ значение )/б.

Графики токов остальных фаз, построенные по этому же принципу, показаны на рис. 6.28, г, д. Ток вторичных обмоток не содержит постоянной составляющей, поэтому в схеме Ларионова нет вынужденного

подмагничивания, а токи первичной обмотки повторяют по форме соответствую1Цие им токи вторичной (рис. 6.28, е):

(6.104)

4211.

Действующее значение тока фазы первичной обмотки

/р = п/2 = 0,815л/о. (6.105)

Постоянная выпрямленная э. д. с. схемы Ларионова, как уже было сказано, есть удвоенная выпрямленная э. д. с. трехфазного выпрямителя:

£о = 2,34£2- (6.106)

Следовательно, коэффициент ag равен 1/2,34 = 0,427.

Поскольку токи первичных и вторичных обмоток одинаковы по форме, вольт-амперы первичных и вторичных обмоток равны; Подсчет вольт-ампер трансформатора для схемы Ларионова дает

1/Л,р-3/2£2 = 3-0,815/о-0,427£о=-1,05Ро, (6 Л 07)

что соответствует наилучшему из всех схем выпрямителей множителю вольт-ампер a.jp = 1,05.

Так как в схеме Ларионова есть удвоение напряжения, то обратное напряжение на вентиль получается относительно малым:

Е рт=\,05Е,. (6.108)

Все эти показатели и привели к широкому применению схемы Ларионова.

Шестифазные схемы выпрямителей в сравнении со схемой Ларионова имеют одни лишь недостатки. Поэтому их применяют крайне редко. Показатели основной шестифазной схемы звезда - звезда приведены для сравнения в табл. 6.2.

§ 6.9. Неуправляемые полупроводниковые выпрямительные диоды (вентили)

Самое широкое применение получили полупроводниковые диоды, которые помимо хороших выпрямительных свойств работают без подогрева катода. Их выпускают в различных конструктивных оформлениях. Помимо одиночных полупроводниковых диодов промышленность производит сборки из нескольких, в том числе и микросборки.

Обычно в справочниках в данных полупроводниковых диодах приводят не мощность, рассеиваемую диодом, а максимально допустимый Выпрямленный ток. Хотя температура диода, работающего в выпрямителе, определяется не постоянной составляющей, а действующим значением его тока, такая оценка очень удобна, так как в паспорте на Диод указывается непосредственно максимальное значение заданной Для проектируемого выпрямителя величины выпрямленного тока, приходящегося на одну фазу /о/т.

Проектировщик должен соблюсти простое условие;

/о max >/о/т. (6.109)

Помимо максимального выпрямленного тока в справочные дашняе включают следующие характеристики: прямое падение напряжения максимально допустимую амплитуду обратного напряжения, обратный ток при максимальном обратном напряжении и предельной рабочей температуре и, наконец, диапазон рабочих температур. Максимальное обратное напряжение определяют по возрастанию обратного тока диода.

Из-за разброса прямых ветвей характеристик полупроводниковых диодов (области, заштрихованные на рис. 6.29, а) при параллельном их соединении, что увеличивает выпрямленный ток, необходимо последовательно с каждым из диодов включать добавочный резистор (рис. 6.29, б). Без добавочных резисторов распределение общего тока

между Д1юдами будет неравно-

r-W-C

Рис. 6.29

1 нА . . мерным и при некотором на-

пряжении Ui определяется

ординатами /ах и /min-

Неравномерность распределения обратного напряжения в цепочке последовательно вклю.ченных диодов при обратном токе определяется

абсциссами Umax и и min- По-

следовательное соединение применяется для уменьшения обратного напряжения, испытываемого каждым из вентилей цепочки. Для равномерного распределения обратного напряжения в такой цепи необходимо к диодам подключать шунтирующие резисторы (рис. 6.29, в). Ток, протекающий по шунтирующим резисторам при максимуме обратного напряжения, должен быть на порядок больше обратного тока диода. Выравнивать обратные напряжения на вентилях можно и с помощью конденсаторов, включаемых параллельно диодам.

Высокие обратные напряжения имеют выпрямительные столбы, представляющие собой оформленную в одном корпусе цепочку последовательно соединенных вентилей. Помимо столбов выпускаются и блоки, содержащие по две-три отдельные цепочки вентилей, что дает возможность соединять их в схеме различными способами.

Вакуумные вентили в настоящее время находят применение лишь в выпрямителях, создающих выпрямленное напряжение порядка десятка киловольт при малом токе нагрузки. Эти мало.мощные кенотроны имеют прямой накал и хорошо изолированный вывод от анода.

§ 6.10. Сглаживающие фильтры

Для уменьшения переменной составляющей выпрямленного напряжения между выпрямителем и нагрузкой включают фильтр, пропускающий с малым ослаблением постоянную составляющую и с большим переменную составляющую.

Как ул<е было сказано, радиоустройства потребляют от исючника питания не только постоянный, но и быстроменяющийся ток. Чтобы фильтр не являлся пробкой для переменной составляющей тока нагрузки, его выход шунтируется конденсатором, емкость которого настолько велика, что максимально возможный переменный ток нагрузки создает на выходе фильтра напряжение, сравнимое по своей величине с пульсациями.

Простейший фильтр состоит нз двух пассивных элементов, включенных по Г-образной схеме. Последовательный элемент обладает большим сопротивлением переменному току, а параллельный элемент (конденсатор) - малым.

В качестве последовательного элемента (рис. 6.30) применяют дроссели и резисторы. В последнем случае в фильтре теряется большая мощность постоянного тока.

Одним из важных показателей фильтра является коэффициент сглаживания пульсаций. Он определяется как отношение коэффициентов пульсаций на входе и

выходе фильтра: £ , / и

Ж

(6.110)

R =3

Рис. 6.30

где Em~ и Um- - амплитуды колебаний входного е и вы- а)

ходного и напряжений; £0 и - постоянные составляющие.

При таком определении величина коэффициента сглаживания пульсаций зависит от формы пульсаций сглаживаемого напряжения. С его помощью можно определить полный коэффициент пульсаций на выходе фильтра по известному полному коэффициенту пульсаций на входе. Часто пользуются ко,эффициентом сглаживания пульсаций для каждой из гармоник сглаживаемого напряжения:

Цк - ft вх/п ft вЫх - р 0

(6.111)

где Emk и Umk - амплитуды -х гармоник. Этот коэффициент не зависит от формы подводимого к фильтру напряжения и может быть легко вычислен.

Представим напряжение е п и рядами Фурье, т. е. как суммы Постоянных составляющих и гармоник с частотами йШп:

е = £ о + Emi cos {(nJ + Ф1) + cos {2(i,J + ф.) +..., (6.112) u=U, + и my cos (а) / + i;i) + U cos (2a) / + ф^) + (6.113)

Здесь = - основная гармоника частоты пульсаций, равная Частоте тока сети ш^, умноженной на число фаз выпрямителя.

Фильтр является линейной системой, и это позволяет вычислить Отношение амплитуд Е^ и Umk Для одной отдельно взятой k-й. гармо Ники..