Гармоники выпрямленного

Вместо коэффициента пульсаций р часто используют коэффициент пульсаций по первой гармонике рь равный отношению амплитуды первой гармоники выходного напряжения к его среднему значению:

Коэффициент нелинейных искажений у — отношение среднеквадратичного значения суммы высших гармоник к среднеквадратичному значению первой гармоники выходного напряжения:

где Um — амшитуда второй гармоники выходного напряжения; УЯП — амплитуда третьей гармоники выходного напряжения н т. д.; Uim — амплитуда выходного напряжения основной частоты.

где Um — амплитуда 1-й гармоники выходного переменного напряжения; Uos— постоянная составляющая выпрямленного напряжения (нулевая гармоника).

пустимым ^датыыьц^апряжением 2?цЛ1 каждыми р конденсаторов на рабочие напряжения от EI^ до рЁит- Ёмкость конденсатора Ср < ... < С2 •< Cj дол жнг~выбираться""йз "условия получения заданных пульсаций выпрямленного напряжения. В несимметричных схемах частота fi первой гармоники выходного напряжения равна частоте /с, т. е. тп = 1, так как подзаряд конденсаторов, с которых снимается выпрямленное напряжение, происходит один раз за период Тс.

где U 2т — амплитуда 2-й гармоники выходного напряжения; Узт- — амплитуда 3-й гармоники выходного напряжения; Unm — амплитуда /г-й гармоники выходного напряжения; U\m — амплитуда основной гармоники выходного напряжения.

Зависимость амплитуды первой гармоники выходного напряжения усилителя от амплитуды гармонического входного напряжения U2m-=f(Ulm) называется амплитудной характеристикой (АХ) усилителя. Графики идеальной и реальной АХ усилителя показаны на 1,7.

Отсюда -видно, что в режиме В амплитуда первой гармоники выходного тока JIM «. 1,57 раза превышает его среднее значение 1Ср, а коэффициент второй гармоники, равный отношению амплитуды второй гармоники к амплитуде первой, превосходит 42%.

Отношение амплитуды первой гармоники выходного тока к его среднему значению в режиме С ещё больше, чем в режиме В, и растёт с уменьшением угла отсечки. Вследствие отсутствия тока покоя и меньшей величины среднего значения выходного тока, кпд режима С ещё выше, чем режима В. Поэтому режим С широко используют в мощных резонансных усилителях радиопередающих устройств, где нагрузкой является параллельный резонансный контур, настроенный на частоту подаваемого на вход синусоидального колебания или на одну из его высших гармоник.

Если токи I макс, /1, /о, /г, JMUH одного плеча двухтактной схемы из-за несимметрии усилительных элементов отличаются от номинальных, найденных по динамической характеристике, в (l + b) раза, а токи другого — в (1 — Ь) раза, где b — коэффициент асимметрии усилительных элементов каскада, то гармонические составляющие токов плеч будут отличаться от своих номинальных значений во столько же раз. Так как нечётные гармоники выходного тока в двухтактной схеме складываются, а чётные вычитаются, нечётные гармоники при указанной асимметрии плеч удвоятся, а чётные умножатся на 2Ь. Отсюда расчётная формула для коэффициента гармоник двухтактного каскада в режиме А примет вид

и синусоидальном входном напряжении среднее значение тока, потребляемого каскадом от источника питания выходной цепи 1ср, и амплитуду первой гармоники выходного тока 1\м каскада, найдём, удвоив значения первых двух членов ряда (4.33), относящегося к одному плечу двухтактной схемы:

периода основной гармоники выпрямленного напряжения: •^Б^Б^Т'ОСН- Нагрузочный резистор К» включен в эмиттер-ную цепь, что позволяет получить низкое ь. .ходное сопротивление выпрямителя с фильтром. Следовательно, электронные фильтры мало чувствительны к изменениям тока /н, температуры и .коэффициента усиления транзистора, в связи с чем они получили в последнее время широкое распространение.

амплитуда основной гармоники выпрямленного напряжения (7ОСИ т;

3) собственная частота фильтра должна быть ниже частоты основной гармоники выпрямленного напряжения во избежание резонансных явлений в отдельных звеньях фильтра.

где CD — частота основной гармоники выпрямленного напряжения.

Зная частоту основной гармоники выпрямленного напряжения, по заданному коэффициенту сглаживания можно найти значения L и С (точнее, их произведение). Выбор конкретных значений индуктивности и емкости представляет в данном случае не математическую, а техническую задачу. Обычно ее решают с учетом дополни-

Достоинствами схемы являются ее простота и невысокая стоимость: наличие только одного вентиля тв = 1 и однофазного трансформатора тп, = ти = 1. К числу недостатков относятся: а) относительно большое значение kn и низкая частота первой гармоники выпрямленного напряжения Д = fc; (mc = 1), что усложняет сглаживающий фильтр; б) низкое использоьание трансформатора по мощности, так как он работает в течение только одного полупериода, приводящее к увеличению его габаритных размеров и стоимости; в) большая величина обратного напряжения на вентиле; г) вынужденное намагничивание сердечника трансформатора, причем вынужденный магнитный поток замыкается по стали магнитопровода.

Преимуществом схемы является ее относительная простота. Она сложнее однофазной лишь тем, что необходимы два вентиля и вывод от средней точки вторичной обмотки трансформатора. Однако в схеме по сравнению с однофазной в 2,5 раза уменьшается величина коэффициента пульсаций kn и удваивается частота первой гармоники выпрямленного напряжения /! = 2/с; (т„ = 2), что уменьшает размеры и стоимость фильтра. Трансформатор по мощности используется несколько лучше, чем в однофазной схеме, но недостаточно, что является недостатком схемы. Вторым недостатком схемы является возможность появления вынужденного намагничивания. Во избежание этого следует все обмотки (первичную и обе вторичные, располагать на одном стержне магнитопровода, а при размещении обмоток на двух стержнях — соединять вторичную обмотку зигзагом, т. е. применять двух-пульсационную схему с зигзагом.

гармоники частоты /с взаимно уничтожаются и в качестве первой гармоники выпрямленного напряжения мв будет сумма вторых гармоник напряжений ив, и ыв, (ее чгетота 2/с). Коэффициент пульсаций для схем Латура, Греца и двухфазной, если на выходе последних будет

Так как за период напряжения сети Тс ток t'H пульсирует трижды, то схема Миткевича трехпульсационная и частота первой гармоники выпрямленного напряжения /t = 3/с. Сравнивая между собой по внешнему виду диаграммы ы„ для схемы Миткевича и однофазных, нетрудно заключить, что отношение "'ср больше, а коэффициент пульса-

Схема Ларионова шестипульсационная (тп = 6) и частота первой гармоники выпрямленного напряжения fi = 6/с. По виду кривой «в = ф (сосО можно заключить, что коэффициент пульсаций kn меньше, чем в ранее рассмотренных схемах, и что напряжения (/„.ср и э. д. с. Ецт почти не отличаются по величине. По этой причине обратное напряжение на вентиле Uoemct мало отличается от ?/н.ср и трансформатор хорошо используется по мощности (лучше, чем во всех других схемах).

Далее помимо выяснения качественной картины необходимо установить количественную связь между величинами, определяющими режим работы выпрямителя, и его выходными параметрами. Выходные параметры определяются условиями работы функциональных узлов (потребителя) и задаются в техническом задании на проектируемый выпрямитель. В последующем анализе будем считать в частности известными: ?/„.ср; /H.cpl ka; Ult т\ и после выбора схемы выпрямления величины /пц и тп. К величинам, определяющим режим работы выпрямителя, отнесем: /ц; /в; /i; t/ц; п; ы0бтах; fi и амплитуду переменной составляющей первой гармоники выпрямленного напряжения U\ ; расчетные мощности трансформатора вторичной обмотки Рц и первичной обмотки Р\; габаритную или типовую мощность трансформатора Рт; коэффициенты использования трансформатора по вторичной обмотке kn, по первичной обмотке k\ и трансформатора в целом k.