С ПОЛУПРОВОДНИКОВЫМИ ПРИБОРАМИ

ЧастьI. Только выпрямители и кривые намагничивания.

НЕЛИНЕЙНЫЕ ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

С ПОЛУПРОВОДНИКОВЫМИ ПРИБОРАМИ

2.1.Цепи с малоинерционными нелинейными резистивными

элементами. Графический расчёт

2.2. Краткие сведения об основ­ных схемах и расчётных

соотношениях простейших выпрямителей

Выпрямительное устройство ВУ может содержать трансформатор Тр для понижения напряжения до нужного уровня, собствен­но схему выпрямления В и сглаживающий фильтр Ф для уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения и тока.

В таблице 1 / Изъюрова Г.И., Кауф­ман М.С. "Приборы и устройства промэлектроники", 1975г., стр.146 / приведены основные схемы выпрямления и некоторые расчётные соотно­шения, справедливые при R-нагрузке и идеальных вентилях.

*Под выпрямленным током и напряжением понимают постоянные состав­ляющие, т.е. средние за период значения несинусоидальных вели­чин i(t), u(t), имеющих место в цепи с диодом.

U₀ =

U₀ = ~ ; I ₀ = 0,45 I ~ .

*Выбор диодов по условиям теплового и электрического пробоя осуществляется именно по среднему значению тока и по максимальному обратному напряжению на диоде. Для однополупериодной схемы:

Iд = I ₀ = 0,45 I ~ .

Uобр.макс = Um~ = π ·U₀ = 3,14 U₀ .

*Действующие значения выпрямленного тока и напряжения будут больше, так как они учитывают и постоянную и переменную составляющие величин на выходе выпрямителя.

Uвыпр = = 0,7071U~ . I выпр = = 0,7071 I ~ .

Кстати, из этих выражений следует, что мощность в R –нагрузке после выпрямителя будет в 2 раза меньше, чем при его отсутствии:

Рнг = против Рнг = ;

*Понятие о коэффициенте мощности выпрямителя χ связано не со сдви­гом по фазе между током и напряжением, а с искажением кривой тока по отношению к синусоидальной кривой питающего напряжения.

χ → cos φ = = 0,7071.

*Понятиеокпд η = Рнг / Рист применительно к выпрямителям довольно не однозначно. С одной стороны, если диоды идеальны, то на них нет потерь, и кпд должен быть равен 100%. С другой стороны, ес-ли рассматривать само по себе отношение мощностей Рнг /Рист, обыч- но называемое коэффициентом полезного действия, то мощность Рнг можно считать через постоянную составляющую тока I₀ и через полный выпрямленный ток I выпр. Активная мощность в нагрузке Рнг = =Rнг ∙ Iвыпр², т.е. должна считаться через действующее значение выпрямленного тока. Но учитывая то, что основное назначение выпрямителя – преобразовывать переменный ток в постоянный, в качестве Рнг следовало бы принять мощность Р₀. Тогда, сравнивая мощность по постоянному току с мощностью по переменному току Ро / Р~ , правильнее было бы говорить не о кпд, а о коэффициенте эффективности Кэфф преобразования переменного тока в постоянный. Для однополу-периодной схемы он получается очень низким:

Кэфф = = = = 0,287.

*В учебнике Г.И. Атабекова, стр.76 приводится несколько иное изложение этих понятий.

Полагая фактическое сопротивление диода в рабочей области постоянным и равным Rд, активную и полную мощности, которые подводятся к выпрямителю и нагрузке, можно записать через действующее значение выпрямленного тока I = Iвыпр = Im /2 :

Р = (Rд +Rнг) · I ² = (Rд +Rнг) · ;

S = ;

Полезной мощностью у выпрямителя принимается мощность в на-грузке по постоянному току :

Р₀ = Rнг· I₀² = Rнг· .

Тогда коэффициент мощности χ и коэффициент эффективности преобразования тока получаются следующими:

χ → cos φ = Р/S = / 2 = 0,7071.

Кэфф = , и при Rд = 0 Кэфф = 40,5%.

Однополупериодная схема выпрямления применяется лишь в случаях самых низких требований к выпрямителю.

2.3. Аналитический расчёт цепей с вентилями.

Метод кусочно-линейной аппроксимации

Электрическим вентилем принято называть резистивный нелинейный элемент с резко выраженной несимметрией вольт-амперной харак­теристики относительно начала координат, или иначе: электричес-кий вен­тиль - это резистивный нл-элемент с односторонней проводи-мостью. Если сопротивление нл-элемента при одной полярности напряжения рав­но нулю, а при обратной бесконечно велико, вентиль на-зывают идеальным.

Для аналитического расчёта цепи в.а.х. вентилей аппроксимиру­ют, т.е. описывают приближёнными аналитическими выражениями.

Аппроксимация характеристик элементов содержит в себе два момен­та: выбор типа аппроксимирующей функции и расчёт её коэффициентов. В качестве аппроксимирующей функции может быть принята парабола, гипербола, экспонента, но чаще это кусочно-линейная функция, как наи­более простая. Удовлетворительность аппроксимации оценивается на основе критериев приближения. Различают: максимальное приближение функции на интервале [1], среднеквадратич-ное при­ближение [2] и интерполяционное приближение, когда аппрокси-мирующая функция в нескольких заданных точках совпадает с исходной.

---Чтобы таблицу начать с новой страницы, прерываю текст ---

Таблица 1.