Электроника 2 (стр. 1 из 3)
Задача 1. Ответить на вопросы, приведенные в разделе 4 «Вопросы для самопроверки» к указанным темам курса. Номер тем и вопросов взять из таблицы 13.
| Номер варианта (две последние цифры шифра) | Номера вопросов | |||
| 18 | 5.3.3 | 5.4.7 | 5.4.32 | 5.7.1 |
Примечание 1 – Здесь и далее в таблицах после 20-ого варианта 1-ый считать 21-ым и т.д.
5.3.3 Привести сравнительную таблицу формул для приближенного расчета параметров разных схем однофазных выпрямителей. Указать, по каким параметрам выбираются типы вентилей.
Ответ: Однофазные выпрямители классифицируются по различным признакам: по форме выпрямленного напряжения, по схеме соединения вентилей, по мощности, по напряжению и по частоте выпрямленного тока. Кроме того, различают неуправляемые и управляемые выпрямители, а также на параметры выпрямителя существенно влияют различные типы нагрузок. В соответствии с этим, однофазные выпрямители могут быть построены по многочисленным вариантам схем.
К основным параметрам выпрямителя в первую очередь относятся выходные параметры: средние значения выпрямленного напряжения U0, тока I0 и допустимый коэффициент пульсации kп. Выходные параметры совместно с напряжением и частотой сети переменного тока определяют параметры основных элементов выпрямителя.
Рассмотрим варианты однополупериодного и двухполупериодного выпрямителей.
  Простейшая однополупериодная схема выпрямителя с активной нагрузкой. |   двухполупериодная схема выпрямителя с нулевым выводом. |
Величина действующего напряжения вторичной обмотки, при напряжении на нагрузке  равным напряжению на вторичной обмотке   , где  - амплитудное значение напряжения на вторичной обмотке. Т.к. ток протекает только в течении половины периода, получим  (1) Поскольку  можно записать  | Величина постоянной составляющей выпрямленного напряжения в двухполупериодной схеме вдвое больше, чем в однополупериодной. На основании (1) можно записать  где - амплитудное значение напряжения на одной половине вторичной обмотки. Действующее значение напряжения во вторичной обмотке  (3) |
Действующее значение тока вторичной обмотки с учётом протекания тока только в течении половины периода  Учитывая соотношение  получим  (2) Табличный интеграл  даёт  . Сопоставляя (1) и (2) запишем  | Если действующее значение напряжения во вторичной обмотке (3), тогда  (4) Для каждой из половин вторичной обмотки имеем (см. 2)  (5) Подставив значение  из (4) в (5), получим для действующего значения тока вторичной обмотки  |
Коэффициент пульсации – отношение амплитуды переменной составляющей основной частоты к среднему значению выпрямленного напряжения:  (6) На эпюрах однополупериодного выпрямителя видно, что напряжение на нагрузке достигает максимума один раз за период выпрямленного напряжения. Поэтому частота основной гармоники равна частоте сетевого напряжения. Для определения коэффициента пульсации (6) нужно найти амплитуду основной гармоники  , разложив в ряд несинусоидальную кривую выпрямленного напряжения  Коэффициент пульсации здесь  | На эпюрах двухполупериодного выпрямителя видно, что напряжение на нагрузке достигает максимума два раза за период выпрямленного напряжения. Поэтому частота основной гармоники равна удвоенной частоте напряжения. Разлагая в ряд несинусоидальную кривую выпрямленного напряжения, можно найти амплитуду основной гармоники, которая  Следовательно, коэффициент пульсации здесь  |
К вентилям предъявляются следующие основные требования:
1) минимальное сопротивление прямому току;
2) минимальный обратный ток;
3) высокая электрическая прочность, определяемая допустимой величиной обратного напряжения;
4) большой к. п. д.;
5) стабильность параметров вентиля во времени и при изменении внешних условий.
Для вентиля основными параметрами являются среднее, действующее и максимальное значение тока, а также обратное напряжение, приходящееся на вентиль. В современной нормативно-технической документации и справочной литературе предусмотрено несколько предельных значений обратных напряжений и прямых токов, как это условно показано на рисунке.
Вольт-амперная характеристика выпрямительного диода с обозначением основных параметров. Uобр max соответствует максимально допустимому постоянному напряжению, при котором диод может находиться в течении всего срока службы.
Uобр, и, max – величина максимально допустимого импульсного (амплитудного) повторяющегося напряжения. Этот параметр важен для работы в выпрямителях.
Значение неповторяющегося импульсного обратного напряжения (Uобр, и, нп max) определяет перегрузочную способность вентиля по напряжению.
Каждое из перечисленных значений напряжения устанавливается, как правило, для всего диапазона температур, за исключением некоторых типов приборов.
Для прямого тока в зависимости от условий эксплуатации диодов указывается также несколько его значений. Максимально допустимый прямой постоянный ток (Iпр max) в основном приводится для диодов малой мощности, в настоящее время указывается максимально допустимый средний ток Iпр, ср max , что свойственно применению этих приборов в выпрямителях. Необходимо учитывать, что приводимые в справочниках средние значения токов ( Iпр, ср max ) выпрямительных диодов соответствуют их работе на активную нагрузку. В этом режиме амплитудное значение тока составляет 3,14 Iпр, ср max , а действующее его значение 1,57 Iпр, ср max. При работе диодов в выпрямителях на активно-емкостную нагрузку амплитудное и действующее значения тока могут значительно превышать их нормированное значение, чем при активной нагрузке.
При разработке выпрямителей следует учитывать ток перегрузки вентилей: Iпрг max – максимально допустимый ток перегрузки и Iпр, уд max – ударный ток. Ток перегрузки характерен начальному включению диодов выпрямителя на емкостную нагрузку, когда емкость фильтра выпрямителя не заряжена. Допустимые значения Iпрг max и Iпр, уд max зависят от длительности импульса перегрузки (tи), времени прохождения импульсов (tпер) и температуры.
При выборе типов приборов необходимо учитывать изменение вольт-амперной характеристики при изменении температуры корпуса вентиля и частоты переменного напряжения, при которых они будут работать.
5.4.7 Привести схему и объяснить принцип работы параллельно-балансного (дифференциального) каскада усилителя постоянного тока (УПТ).
Балансная схема усилителя постоянного тока с параллельным соединением транзисторов.
В системах автоматики и в измерительной технике применяют усиление постоянного или медленно меняющегося напряжения. Для этой цели используются усилители постоянного тока (УПТ).
Связь между каскадами УПТ должна быть непосредственной (гальванической), так как ни переходной конденсатор, ни трансформатор не пропускают постоянный или медленно меняющийся ток Рассмотрим выше приведённую схему.