книги / Проектирование источников электропитания устройств связи

В трансформаторе применен провод марки ПЗВ-1, изоляция которого по теплостойкости отнооится к классу А. Следовательно, рабочая температура об­ моток не должна превышать +105*41

Из этого следует, что 'рассчитанный трансформатор -может работать при м>а|Ссят-альиой температуре окружающей среды, равной 3540.

♦

♦

ДРОССЕЛИ

2.1. НАЗНАЧЕНИЕ И КОНСТРУКЦИЯ ДРОССЕЛЕЙ

Дросселем называется статический электромаг­ нитный аппарат, используемый в электрических цепях в качестве индуктивного сопротивления. В зависимости от назначения дрос­

и регулирующие дроссели включаются в сеть переменного тока, а сглаживающие дроссели — в сеть постоянного (выпрямленно­ го) тока.

Сглаживающие дроссели предназначены для ослабления пуль­ сации выпрямленного напряжения. Как и любой трансформатор или дроссель переменного тока, сглаживающий дроссель состоит из магнитопровода и обмотки, но, в отличие от других устройств, магнитопровод сглаживающего дросселя имеет -немагнитный про­ межуток. В обмотке дросселя протекают как переменный, так и постоянный токи, причем постоянный (выпрямленный) ток всегда много больше амплитуды переменной составляющей тока

(Л )^ Амане) •

В магнитопроводе дросселя, помимо переменного во времени магнитного потока, существует значительно больший по амплиту­ де постоянный поток. При любой схеме выпрямления ток «а вы­ ходе выпрямителя имеет пульсирующий характер и может быть представлен как £ = / 0+ / Макс sin т со/, где /макс и тсо — амплитуда и угловая частота первой гармоники переменной составляющей то­ ка. В этом выражении всеми гармониками выше первой в кривой тока пренебрегаем за малостью их амплитуд, а также в силу того, что индуктивное сопротивление дросселя увеличивается с ростом частоты и гармонические составляющие более высокого порядка в большей степени задерживаются дросселем. С увеличением посто­ янной составляющей выпрямленного тока увеличивается подмаг ничивание сердечника, вследствие чего уменьшаются его магнит-

йФ

пая проницаемость и индуктивность обмотки дросселя L= w ~-jr

(рис. 2.1).

Для ослабления влияния подмагничивания на пути магнитнога потока в сердечнике создается местное повышенное сопротивление в виде 'немагнитного (воздушного) зазора. На сопротивлении за­ зора теряется значительная часть подмагничивающей МДС, а сталь сердечника остается ненасыщенной. Введение немагнитного зазора в магнитопровод позволяет достичь при данном токе под­ магничивания (/о) значительно большей индуктивности, чем без

Рис. 2.1. 'Кривые L*=f(lo) дросселя:

а) примерная зависимость; б) зависимость при различ­ ных величинах немагнитного зазора бл

зазора. Помимо этого, немагнитный зазор уменьшает степень из­ менения индуктивности обмотки дросселя с увеличением постоян­ ной составляющей выпрямленного тока /о.

Вместе с тем общая зависимость индуктивности от тока под­ магничивания (/о) сохраняется, но она остается ярко выраженной лишь при токах, превышающих некоторое определенное значение. Как видно из рис. 2.16, каждому значению /о соответствует опти­ мальная величина немагнитного зазора, которая обеспечивает по­ лучение максимальной индуктивности.

Конструкции сглаживающих дросселей в маломощных выпря­ мительных устройствах подобны конструкциям трансформаторов. Они так же, как и трансформаторы, могут быть выполнены на стержневых и броневых магнитопроводах.

В [1] показано, что габариты, вес и стоимость сглаживающего

дросселя зависят от величины его электромагнитной энергии (LIо). Исследование зависимостей электромагнитной энергии от веса, объема и стоимости позволяет выбрать оптимальные соотношения размеров дросселей минимального веса, объема и стоимости [1] (табл. 2.1).

Для сглаживающих дросселей минимального веса могут быть использованы пластинчатые и ленточные магнитопроводы броневой конструкции, приведенные в приложении табл. П 1.1, П1.2, и ленточ­ ные магнитопроводы стержневой конструкции (табл. П1.3).

Оптимальные соотношения размеров дросселей

оптимальными не только для трансформаторов, но и для сглажи­ вающих дросселей минимального веса.

2.2. ПРИНЦИПЫ РАСЧЕТА СГЛАЖИВАЮЩЕГО ДРОССЕЛЯ

то-провода является функцией величины (LJ%) и .может быть определен по за­ данным величинам L и /а .

4 . Пользуясь зависимостью рис. 2.3, для вычисленного значения 'величины М определяем величину эффективной магнитной проницаемости |хЭф и относитель­

вода и после его окончательного выбора выписываем т таблицы значения объ­

10. Выбрав (изоляцию обмотки дросселя в зависимости от потенциала, под которым она находится, производим конструктивный расчет обмотки дросселя, определяя число витков в одном слое N, число слоев М, радиальный размер обмотки бР, среднюю длину витка I, свободный промежуток в окне ма-гн-ито-

♦

♦

ВЫПРЯМИТЕЛИ

3.1. НАЗНАЧЕНИЕ, УСТРОЙСТВО И ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ВЫПРЯМИТЕЛЯ

■Выпрямительное устройство предназначено для пре­ образования переменного тока в постоянный. Выпрямительное устройство в общем случае можно рассматривать состоящим из трех основных узлов (рис. 3.1). Трансформатор необходим для по­ лучения заданного напряжения на выходе выпрямителя. Кроме то­ го, трансформатор устраняет непосредственную связь цепи выпрям­ ленного тока с питающей сетью, что необходимо при заземленной

Рис. ЗЛ. Структурная схема 'выпрямителя:

/ — трансформатор: 2 — выпрямитель; 3 — сглажи­ вающий фильтр

нагрузке. Вентильный комплект необходим для обеспечения про­ цесса выпрямления. Он состоит из одного -или «нескольких вентилей, соединенных по определенной схеме. Сглаживающий фильтр ос­ лабляет пульсации, т. е. уменьшает переменную составляющую в выпрямленном напряжении. Сглаживающий фильтр чаше всего состоит из индуктивностей и емкостей, соединяемых по определен­ ной схеме.

Помимо элементов, показанных на структурной схеме, выпря­ митель может содержать стабилизатор напряжения (или тока), который с определенной степенью точности поддерживает напря­ жение (или ток) постоянным при изменениях напряжения питаю­ щей сети и сопротивления нагрузки. Выпрямитель может также содержать регуляторы напряжения, устройства контроля, комму­ тации, защиты и др.

Выпрямитель характеризуется следующими выходными пара­ метрами: номинальным выпрямленным напряжением ГУп, номи­

нальным выпрямленным током /о, выходным сопротивлением по постоянному току г0, коэффициентом пульсации /Сп.

В некоторых случаях, например при импульсной нагрузке, важ­ но знать величину выходного сопротивления выпрямителя по пе­ ременному току zQ. Э то сопротивление в общем случае является комплексным и зависит от частоты переменной составляющей то­ ка нагрузки. Зависимость г0 от частоты тока нагрузки определяет­ ся схемой фильтра. Как потребитель энергии переменного тока выпрямитель характеризуется следующими входными параметра­ ми: номинальным напряжением питающей сети Uu максималь­ но допустимым напряжением сети ^ 1Макс, номинальным потребляе­ мым током / 1, потребляемой мощностью (полной и активной), ко­ эффициентом полезного действия rj.

3.2. ВЕНТИЛИ И ИХ ПАРАМЕТРЫ

Электрические вентили могут быть подразделены на электрон­ ные (кенотроны, полупроводниковые) и ионные, на неуправляе­ мые и управляемые. В качестве управляемых вентилей применя­ ются тиратроны (очень редко игнитроны и экситроны) и тири­ сторы.

В настоящее время в маломощных неуправляемых выпрямите­ лях наиболее широкое распространение получили полупроводнико­ вые вентили — германиевые и кремниевые. Из них наиболее перс­ пективными являются крем­ ниевые вентили, область применения которых непрерывно расширяется. На рис. 3.2 приведена вольтамлерная характеристика гер­ маниевого и кремниевого вентилей.

С точки зрения приме­ нения полупроводниковых

неуправляемых вентилей в Р.ИС. 3.2. Вольтамперная характериис-пика

выпрямителях важны следу­ вентиля ющие их эксплуатационные

параметры: а) номинальный рабочий ток / ср.доп — максимальное среднее значение тока через вентиль в прямом направлении. Сог­ ласно действующим техническим условиям на отечественные по­ лупроводниковые вентили допустимое для них среднее значение тока определяется по вольтамперным характеристикам, снятым в схеме однополупериодного выпрямления при чисто активной на­ грузке; б) наибольшее допустимое обратное напряжение (ампли­ туда) Uобр.доп, которое вентиль может выдержать длительно; в) прямое падение напряжения на вентиле Unр. Эта величина оп­ ределяется по вольтамперным характеристикам, снятым в схеме однополупериодного выпрямления при чисто активной нагрузке.

При расчете выпрямителя .необходимо учитывать, что величина Unр получена по этой характеристике и составляет 0,5ч-0,6 от падения напряжения по статической характеристике при одинаковых то­

пряжении на них t/n, т. е. первый вентиль перегружается и может выйти из строя тогда, как второй вентиль недогружен. Для равно­

тили соединяют последовательно. При этом необходимо совпаде­ ние обратных ветвей вольтамперных характеристик, так как при