Презентация к уроку "Полупроводниковые преобразователи. Выпрямители."
презентация к уроку
В презентации расмотренны способы и принципы преобразования переменного тока в постоянный. Расмотренны основные способы расчета и типы выпрямителей.
Скачать:
| Вложение | Размер |
|---|---|
 vypryamiteli.pptx | 760.31 КБ |
Предварительный просмотр:
Подписи к слайдам:
ВЫПРЯМИТЕЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА 1 – U конденсатор 2 – I резистор 3 – R напряжение 4 – VD трансформатор 5 – C сила тока 6 – Тр диод 1. Расставьте соответствующее название условным обозначениям в электрической цепи. 2. Вставьте пропущенные слова Трансформатор – статическое электромагнитное устройство, предназначенное для а)____________________ переменного электрического тока одного напряжения и определенной частоты в электрический ток другого б)_________________ и той же частоты 3. Вставьте пропущенные слова Если к диоду приложено прямое а)__________________ (то есть анод имеет положительный потенциал относительно катода), то диод б)____________ (через диод течёт прямой ток, диод имеет малое сопротивление). 4. Вставьте пропущенные слова Конденсатор — двухполюсник с постоянным или переменным значением а)___________________ и малой проводимостью; устройство для накопления б)_________________ и энергии электрического поля.
ВЫПРЯМИТЕЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА 5. Вставьте пропущенные слова Резистор — пассивный элемент электрических а)________________, обладающий определённым или переменным значением электрического б)____________________ 6. Вставьте пропущенные слова Электрический ток — а)_________________ движение частиц — носителей электрического б)___________________ 7. Вставьте пропущенные слова Электрическая цепь — совокупность а)________________, элементов, предназначенных для протекания б)_________________ тока, электромагнитные процессы в которых могут быть описаны с помощью понятий сила тока и напряжение . 8. Вставьте пропущенные слова Переменный ток — электрический ток который с течением времени а)______________ по величине и направлению 9. Вставьте пропущенные слова Постоянный ток — электрический а)____________, который с течением времени не изменяется по величине и б)__________________. 10. Вставьте пропущенные слова Электрическая нагрузка – любой а)_______________ (потребитель) электрической энергии в б)_______________________ цепи
В зависимости от источника первичного электропитания выпрямители бывают: Выпрямители предназначены для преобразования энергии переменного тока в энергию постоянного тока. ВЫПРЯМИТЕЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА
Трансформатор Выпрямительный диод Фильтр Нагрузка Он является простейшим. В таком выпрямителе ток через нагрузку протекает лишь в течение полупериода сетевого напряжения ОДНОФАЗНЫЙ ОДНОПОЛУПЕРИОДНЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ
Трансформатор Выпрямительный диод Фильтр Нагрузка ОДНОФАЗНЫЙ ОДНОПОЛУПЕРИОДНЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ
Однофазный однополупериодный выпрямитель Основными электрическими параметрами однополулериодного выпрямителя являются: – средние значения выпрямленных напряжения и тока: U н ср = √2 * U 2 / π ≈ 0,45 * U 2 ; I н ср = U н ср / R н – мощность нагрузочного устройства Рн ср = U н ср * I н ср ; – амплитуда основной гармоники выпрямленного напряжения U 2 m ; – коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения ε = U 2 m / U н ср ≈ 1,57; – коэффициент полезного действия η = Рн ср / Рн ср * P vd * P тр , где P тр – мощность потерь в трансформаторе, а P vd – мощность потерь в диодах Действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора : I 2 = U 2 / R н ≈ 2,22 * I н ср
Основным преимуществом однополупериодного выпрямителя является его простота. Недостатками этого выпрямителя являются: большой коэффициент пульсаций, малые значения выпрямленных тока и напряжения. Следует обратить внимание еще на один недостаток однополупериодного выпрямителя. Ток имеет постоянную составляющую, которая вызывает подмагничивание сердечника трансформатора, из-за чего уменьшается магнитная проницаемость сердечника, что в свою очередь снижает индуктивность обмоток трансформатора. Это приводит к росту тока холостого хода трансформатора, а следовательно, к снижению КПД всего выпрямителя. Вывод ОДНОФАЗНЫЙ ОДНОПОЛУПЕРИОДНЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ
Двухполупериодные выпрямители бывают двух типов: мостовыми и с выводом средней точки вторичной обмотки трансформатора. Эти выпрямители являются более мощными, чем однополупериодные, так как с их помощью нагрузочные устройства используют для своего питания оба полупериода напряжения сети. Они свободны от недостатков, свойственных однополупериодным выпрямителям. Однако это достигается за счет усложнения схем двухполупериодных выпрямителей. . Однофазный двухполупериодный выпрямитель
О ДНОФАЗНЫЙ ДВУХПОЛУПЕРИОДНЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ Он состоит из трансформатора и четырех диодов, подключенных к вторичной обмотке трансформатора по мостовой схеме. К одной из диагоналей моста подсоединяется вторичная обмотка трансформатора, а к другой – нагрузочный резистор R н. Каждая пара диодов VD1, VD4 и VD2, VD3 работает поочередно. Наибольшее распространение получил двухполупериодный мостовой выпрямитель.
Понижающий трансформатор Выпрямительный мост Фильтр Нагрузка О ДНОФАЗНЫЙ ДВУХПОЛУПЕРИОДНЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ Диоды VD2 , VD4 открыты в первый полупериод напряжения вторичной обмотки трансформатора U 2 (интервал времени 0 – Т/2). При этом в нагрузочном резисторе R н появляется ток I н . В этом интервале диоды VD1 , VD3 закрыты. U 2
Понижающий трансформатор Выпрямительный мост Фильтр Нагрузка О ДНОФАЗНЫЙ ДВУХПОЛУПЕРИОДНЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ U 2 В следующий полупериод напряжения вторичной обмотки (интервал времени Т/2 – Т) диоды VD1 , VD3 открыты, а диоды VD2 , VD4 закрыты. В оба полупериода через нагрузочный резистор R н протекает ток, имеющий одно и то же направление.
заряд-разряд конденсатора О ДНОФАЗНЫЙ ДВУХПОЛУПЕРИОДНЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ
О ДНОФАЗНЫЙ ДВУХПОЛУПЕРИОДНЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ Средние значения выпрямленных напряжений и токов: , (3.1) . Средний ток каждого диода: Действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора: Коэффициент пульсаций выходного напряжения двухполупериодного выпрямителя:
О ДНОФАЗНЫЙ ДВУХПОЛУПЕРИОДНЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ Вывод Анализ приведенных соотношений показывает, что при одинаковых значениях параметров трансформаторов и сопротивления R н , мостовой выпрямитель по сравнению с однополупериодным имеет следующие преимущества : - средние значения выпрямленных тока I н ср и напряжения U н ср , в 2 раза больше, а пульсации значительно меньше. В то же время максимальное обратное напряжение на каждом из закрытых диодов, которые по отношению к зажимам вторичной обмотки включены параллельно, имеет такое же значение, что и в однополупериодном выпрямителе, т.е . U 2 m = √2 * U 2 , Все эти преимущества достигнуты за счет увеличения числа диодов в 4 раза, что является основным недостатком мостового выпрямителя. Промышленность выпускает полупроводниковые выпрямительные блоки, в которых диоды соединены по мостовой схеме.
ДУХПОЛУПЕРИОДНЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ СО СРЕДНЕЙ ТОЧКОЙ Представляет собой параллельное соединение двух однополупериодных выпрямителей. Рассматриваемый выпрямитель может использоваться только с трансформатором, имеющим вывод от середины вторичной обмотки. Рассматриваемый выпрямитель характеризуется довольно высокими технико-экономическими показателями и широко используется на практике. При его проектировании полезно помнить о сравнительно большом обратном напряжении на диодах. U ср = 2√ 2 * U 2 / π≈ 0,9 * U 2 U 2 ≈ 1,11 · U ср I ср = U ср / R н ε= 2/ 3≈ 0,67 U обр.макс = 2√ 2 * U 2 = π * U ср I д.ср = ½ * I ср I д.макс = √2 * U 2 / R н = π * I ср / 2 где U 2 — действующее значение напряжения каждой половины вторичной обмотки. Основные параметры выпрямителя
ДУХПОЛУПЕРИОДНЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ СО СРЕДНЕЙ ТОЧКОЙ VD1 VD2 R н C1
VD1 VD2 R н C1 ДУХПОЛУПЕРИОДНЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ СО СРЕДНЕЙ ТОЧКОЙ
Исходные данные: на рисунке приведены схемы замещения неуправляемых выпрямителей, где VD - идеальный вентиль. Схемы замещения выпрямителей Задача: расположить схемы в порядке возрастания выходного напряжения. Решение : рассчитаем уровни выходного напряжения для каждой схемы. Вывод : таким образом, схемы следует расположить в порядке а, в, б. ПРИМЕР РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
Исходные данные: потери в полупроводниковом приборе (диоде) составляют 12ватт. Учитывая трёхэлементную тепловую модель (полупроводник – корпус – радиатор –среда ), тепловые сопротивления переходов равны : - полупроводник – корпус R п -к = 0,1 0 С/Вт - корпус – радиатор R к -р = 2 0 С/Вт - радиатор – среда R р -с = 3,5 0 С/Вт - температура окружающей среды t ОС =20 0 С. Задача : о пределите температуру полупроводника ( t П ). Решение: температура полупроводника определяется выражением (3.6): ПРИМЕР РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
Проверим, что мы узнали из пройденной темы
На базе каких полупроводниковых элементов собирают схемы выпрямления А трансформаторы Б резисторы В транзисторы Г диоды
Какие элементы цепи используют для уменьшения пульсаций сигнала А дроссель и конденсатор Б реостат и конденсатор В трансформатор Г катушку индуктивности
Из-за чего однополярные выпрямители не используются в зарядных устройствах А низкая надежность работы Б потеря большей части входного сигнала В использование одного диода Г высокая пульсация выходного сигнала
Для чего применяют электронные схемы выпрямления? А для преобразования переменного тока Б для увеличения амплитуды тока В для выпрямления волос Г для уменьшения пульсаций переменного тока
Как подписывают на схемах и печатных платах выпрямительные диоды? А Д Б VD или D В R Г VD1, VD2, VD3 и т.д.
Какая допустимая пульсация напряжения возможна при двухполупериодном выпрямление А 90% Б 45% В 10% Г 50%
Молодцы, а теперь запишите домашнее задание
1. Составление конспекта по опорным вопросам 2. Выполнение заданий в рабочей тетради Ярочкина , Г. В. Электротехника. № 9.1-9.7 ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ
ВСЕМ СПАСИБО