Главная - Литература

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 [137] 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233

t - длительность импульса, сек;

tr - время нарастания импульса, измеренное между точками, соответствующими 10 и 90% амплитуды.

Во многих применениях полное сопротивление источника импульсов или нагрузки мало в течение импульса, а к концу импульса оно приближается к сопротивлению разомкнутой цепи. В таком случае выражения (14-19) и (14-20) не могут быть использованы для достаточно точного определения длительности среза импульса. Если полное сопротивление источника или нагрузки приближается к сопротивлению разомкнутой цепи в течение импульса, то на срезе импульса будет наблюдаться большой выброс.

Кроме того, используя выражения (14-21) и (14-22), получим, что на фронте выходного импульса будет выброс примерно 5% (см схему замещения при высоких частотах на рис. 14-31,в). Выброс такого порядка обычно несуществен, так как при этом обеспечивается значительно меньшая длительность фронта импульса, чем в критическом режиме:

#0 = ]/"; (14-2D

щУ-сТ (14"22)

где С = С, + С2ЫЦЩ.

Если значение Rq меньше найденного по формуле (14-21) или если значение Ru больше вычисленного по формуле (14-22), то фронт импульса будет иметь больший выброс В крайнем случае, когда Ra равно нулю, a Rn выражается соотношением (14-22), выходной импульс будет иметь выброс примерно 17%, Для получения выброса 5% требуемое значение RH при этих условиях может быть определено по формуле

Максимальная магнитная индукция в сердечнике, создаваемая прямоугольным импульсом напряжения, равна

11 t 108

о "макс1-

«макс -

где Вмакс-максимальная индукция, мкс/кв. дюйм;

S - эффективное поперечное сечение сердечника, кв. дюйм,

£7макс - максимальная амплитуда приложенного импульса напряжения, в, Ni - число витков первичной обмотки, t - длительность импульса, сек.

Характеристики импульсного трансформатора можно определить не только на основе анализа схемы замещения, но также и используя переходную характеристику трансформатора для среза импульса Снижение плоской части импульса можно определить на основе анализа схемы замещения для низких частот. Кроме того, этот метод позволяет определить длительность среза импульса в тех схемах, где сопротивление источника или нагрузки непосредственно после окончания импульса становится очень большим.

Во всех случаях надо стремиться максимально увеличить индуктивность первичной обмотки и максимально снизить индуктивность рассеяния и паразитную емкость. Для этого обмотки выполняются в виде чередующихся секций и выбирается материал сердечника с высокой проницаемостью. При высоких частотах магнитный поток не проникает на достаточную глубину пластины сердечника, а располагается только по поверхности пластин. Поэтому пластины сердечника должны быть тонкими, а площадь их поперечного сечения - достаточной для пропускания магнитного потока. Утоньшение пластинок приводит к увеличению действующей магнитной проницаемости сердечника.

Естественно, что потери мощности в импульсных трансформаторах создаются в основном потерями в сердечнике, так как в этих трансформаторах очень мало витков. Потери в сердечниках для импульсных трансформаторов обычно не сообщаются заводами-изготовителями материалов сердечников. Однако для текстурован-ной стали толщиной 0,051 мм Р. Л и (R. Lee) дает величину 0,012 em/фунт при длительности импульса 2 мксек и максимальной индукции в сердечнике 6 000 гс (38 700 мкс/кв. дюйм).

Так как обычно стремятся уменьшить размеры импульсного трансформатора для уменьшения индуктивности рассеяния и паразитной емкости, то превышение температуры его больше, чем у обычных силовых трансформаторов, имеющих те же потери энергии Поэтому в импульсных трансформаторах набольшие мощности необходимо применять более нагрево-стойкие изоляционные материалы.

1 Анализ этого вопроса см. Moskowitz and Racket, Pulse techniques, sec. 3.5, Prentice Hall, Inc , Englewood Cliffs, NY# 1957 Более полное описание импульсных трансформаторов дано в Pulse generators, vol. 5, chaps 12 - 15, Radiation Laboratory Series, McGraw-Hill Book Company, Inc., New York, 1948. (Прим автора.)



ГЛАВА ПЯТНАДЦАТАЯ

источники питания

15-1. ПАРАМЕТРЫ ИДЕАЛИЗИРОВАННЫХ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ

В табл. 15-1 даны относительные величины токов и напряжений, а также амплитуды и частоты гармонических составляющих пульсации для различных схем выпрямителей без потерь, работающих на дроссель фильтра с бесконечно большой индуктивностью, т. е. принимается, что индуктивность рассеяния трансформатора, сопротивление его обмоток и сопротивление вентилей равны нулю. В реальных выпрямителях эти условия не соблюдаются, однако погрешности в расчетах при пользовании табл. 15-1 невелики.

Для упрощения расчетов величины выходного напряжения и тока выпрямителя в таблице приняты за единицу.

15-2. КРИТИЧЕСКАЯ ИНДУКТИВНОСТЬ ВХОДНОГО ДРОССЕЛЯ ФИЛЬТРА

Индуктивность входного дросселя, обеспечивающая непрерывность выпрямленного тока, называется критической.

При индуктивности дросселя, равной или большей критической, ни в какой момент периода питающего напряжения ток выпрямителя не доходит до нуля.

Для исключения возможной ошибки благодаря неточности определения критической индуктивности практически используют так называемую оптимальную индуктивность, величина которой принимается вдвое большей крйтической

Для любого выпрямительного устройства величина критической индуктивности зависит от тока нагрузки

Зависимость выходного напряжения от тока нагрузки для выпрямительного устройства, имеющего фильтр с индуктивным входом, показана на рис. 15-1. По мере уменьшения тока нагрузки связанная с ним величина критической

1 Для однотактиой схемы выпрямления не может существовать такой конечной индуктивности дросселя, при которой ток выпрямителя не доходил бы до нуля. Поэтому для однотактиого выпрямителя критическая индуктивность равна бесконечности. По указанной причине, а также потому, что для однотактиого выпрямителя, работающего на фильтр с индуктивным входом, необходим значительно более мощный трансформатор, чем для двухтактного, отдающего такую же выходную мощность, фильтры с индуктивным входом редко применяются в однотактных выпрямителях. (Прнм. автора.)

индуктивности растет и становится равной индуктивности входного дросселя при критическом токе нагрузки /кр.

При дальнейшем уменьшении тока критическая индуктивность делается больше индуктив-

[кркритический ток нагрузки

Гок нагрузки

Рис. 15-1. Зависимость выходного напряжения от тока нагрузки при неизменной индуктивности входного дросселя фильтра.

ности дросселя, в результате чего сглаживающее действие дросселя ухудшается. Для предотвращения этого к выходу выпрямительного устройства подключается дополнительное нагрузочное сопротивление. Повышая минимальный ток нагрузки и снижая тем самым величину


-критическая индуктивность

Индуктивность входного дросселя

Рис. 15-2. Зависимость выходного напряжения от индуктивности входного дросселя фильтра при неизменном токе нагрузки.

критической индуктивности, это сопротивление позволяет уменьшить необходимую величину индуктивности входного дросселя фильтра.

На рис. 15-2 показано, как растет выходное напряжение при уменьшении индуктивности входного дросселя при неизменном токе нагрузки.



Параметры идеализированных выпрямителей с дрос

Данные таблицы вычислены для идеализированного выпрямителя, у которого внутреннее сопротивление вентиля, сопротивление обмоток трансформатора и его индуктивность рассеяния равны нулю

Однофазный однотактный


Однофазный двухтактный


Постоянное напряжение на нагрузке..............

Действующее напряжение вторичной фазной обмотки . . . Частота самой низкой гармоники в целых числах от линейной частоты (/с)........................

Действующее напряжение 1-й гармоники...........

То же 2-й » ...........

> > 3-й » ...........

Амплитуда пульсации относительно постоянной составляющей:

положительная амплитуда...................

отрицательная » ....................

Максимальное обратное напряжение на вентиле.......

Постоянный ток нагрузки.....................

Действующее значение тока вторичной фазной обмотки . .

Максимальный ток одного анода

Постоянный ток нагрузки

Выходная мощность, вт....................

Мощность вторичной обмотки, ва..............

» первичной » > ..............

Средняя мощность первичной и вторичной обмоток, ва Коэффициент мощности.....................

1,000

1,111 г/с

0,471

0,0944 0,0405

0,363

0,637

3,14

1,000

0,707

1,000

1,000 1,57 1,П 1,34

0,90

100000

10000

Эти величины меняются в зависимости от величины отношения сопротивления нагрузки к последователь

Пренебрегая сопротивлениями трансформатора и вентиля, можно определить критическую индуктивность из

г ?нп

кр- А


(15-1)

где L

100 1000

Частота питающей сети, гц

10000

Рис. 15-3. График зависимости коэффициента Л от частоты питающей сети для различных схем выпрямления

/ - трехфазный двухтактный или шестифазный однотактный выпрямитель; 2 - двухфазный двухтактный выпрямитель; 3 - трехфазный однотактный выпрямитель; 4 - однофазный двухтактный выпрямитель.

критическая индуктивность, гн; полное сопротивление нагрузки (сумма сопротивлений дросселя и внешней нагрузки с учетом включенного параллельно ей балластного сопротивления);

А - постоянный коэффициент, определяемый по графику на рис. 15-3.

В выпрямителях, работающих на фильтр с индуктивным входом, часто применяется специально рассчитанный дроссель с переменной индуктивностью. Индуктивность такого дросселя может меняться в широких пределах и является обратной функцией тока нагрузки (см. § 14-4ж). Применение такого дросселя целесообразно потому, что даже при самом малом токе нагрузки его индуктивность остается больше критической.

Пример 15-1

Определить оптимальную индуктивность входного дросселя фильтра для однофазного



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 [137] 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233



0.0017