Выпрямители на полупроводниковых диодах

Наиболее часто источники постоянного напряжения получают путем преобразования синусоидального (переменного) напряжения в постоянное напряжение.

Устройства, осуществляющие такое преобразование, называются выпрямителями.

В большинстве случаев для выпрямления переменного напряжения применяются выпрямители на ПД, поскольку они хорошо проводят ток в прямом направлении и плохо в обратном.

Простейшая схема выпрямителя показана на рисунке 8.2,а.

В ней последовательно соединены источник переменной ЭДС (е), диод Д и нагрузочный резистор R_H. Эта схема называется однополупериодной. Часто ее называют однофазной однотактной, т.к. источник переменной ЭДС является однофазным и ток проходит через него в одном на­правлении один раз за период (один такт за период).

 

 

 

 

 

 

В оба полупериода, как видно из рисунка 8.4 ток через нагрузочный резистор R_H имеет одно и то же направление.

Выражения для средних значений выпрямленных напряжения и тока имеют вид

Анализ приведенных соотношений показывает, что при одинаковых значениях параметров трансформаторов и сопротивлений R_H мостовой

выпрямитель по сравнению с однополупериодным имеет следующие пре­имущества:

- средние значения выпрямленных тока 1 _нср и напряжения U _нср      в два

раза больше;

- пульсации значительно меньше;

- частота пульсаций в два раза выше, что уменьшает габариты фильтра.

Транзисторы

Общие сведения

Транзисторы (Т) - полупроводниковые приборы, служащие для уси­ления мощности электрических сигналов. По принципу действия транзи­сторы делятся на биполярные и полевые (униполярные).

а)                                     б)

Рисунок 8.5 - Структура биполярного транзистора типов р-п-р (а), п-р-п (б) и их условное обозначение.

Биполярный транзистор (БТ) - представляет собой трехслойную структуру (рисунок 8.5) В зависимости от способа чередования слоев БТ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 9.1 - Схемы электрической цепи при пробое изоляции и по­падании человека под напряжение при отсутствии за­земления (а) и при наличии заземления (б).

Зануление

Зануление выполняется в четырехпроводной системе трехфазного тока и имеет ту же цель, что и заземление.

Зануление корпусов оборудования производится путем их присоеди­нения к нейтральному проводу.

Пробой изоляции в этом случае приводит к короткому замыканию, что вызывает огорание плавких предохранителей и отключение повреж­денного участка.

Зануление и заземление обязательно во всех производственных по­мещениях, где напряжение 127 В и выше, за исключением сухих контор­ских помещений с деревянным полом, где заземление и зануление обяза­тельно лишь при напряжении 380 В и выше.

 

 

Заземлению и занулению подлежат корпуса двигателей, станины станков, конструкции распределительных устройств, осветительная арма­тура, корпуса и магнитопроводы трансформаторов и т.п.

Конструкция заземлителя

Устройство заземляющего устройства (ЗУ) определяется удельным сопротивлением грунта и геометрическими размерами заземлителя.

ЗУ, состоящее из одиночного заземлителя, имеет значительное со­противление и неблагоприятный характер распределения напряженности электрического поля в зоне растекания тока короткого замыкания. Поэто­му ЗУ состоит из нескольких заземлителей. При этом общее сопротивле­ние ЗУ снижается и определяется по формуле

где R_{Q 3} - сопротивление одиночного заземлителя, Ом;

п - число заземлителей;

η - коэффициент использования заземлителей, определяемый по гра­фикам и таблицам в зависимости от конструкции ЗУ.

При расчете ЗУ необходимо знать удельное сопротивление грунта в том месте, где будет проходить заземляющая линия и где заложены зазем-лители. На нефтяных промыслах, например, грунт может оказаться пропи­танным нефтью, в результате чего его удельное сопротивление резко воз­растает, и необходимое сопротивление ЗУ4-10 Ом получить трудно. В та­ких случаях забивают заземлители в более глубокие слои грунта, не про­питанные нефтью или относят их в другое более отдаленное место. Анало­гичные меры применяют в районах со скалистым грунтом, в районах веч­ной мерзлоты и т.п.

При сооружении ЗУ необходимо максимально использовать имею­щиеся естественные заземлители: металлические конструкции зданий и сооружений, имеющие соединения с землей; свинцовые оболочки кабелей, проложенных в земле; обсадные труды; водопроводные и другие металли­ческие трубопроводы (кроме трубопроводов горючих жидкостей, горячей воды, а также горючих или взрывчатых газов и т.д).

В качестве искусственных заземлителей рекомендуется применять вертикальные стальные трубы либо горизонтально проложенные стальные полосы. Стальные трубы диаметром 38-50 мм, длиной 2-3 м и толщиной стенок не менее 3,5 мм забивают в землю на глубину от поверхности земли до верхнего конца трубы 0,5-0,8 м. Для уменьшения взаимного экраниро­вания труб их следует располагать на расстоянии друг от друга не менее одной длины трубы. Вместо труб допускается использовать круглую сталь диаметром не менее 25 мм или уголковую сталь 20x30x3 мм.

Для создания полосовых заземлителей применяют стальные полосы шириной 20-40 мм и толщиной не менее 4 мм, укладываемые в траншеи глубиной 0,5-0,8 м. Такие же полосы применяют для соединения друг с другом трубчатых заземлителей. Полосы соединяют между собой и с тру­бами заземлителей сваркой.

Каждый заземляемый элемент установки присоединяют к ЗУ или за­земляющей магистрали при помощи отдельного ответвления.

Последовательное включение в заземляющий провод нескольких за­земляемых участков не допускается, т.к. при таком соединении в случае обрыва заземляющего ответвления все заземляемые участки окажутся незаземленными.

Площадь сечения заземляющих проводников должна удовлетворять требованиям Правил устройства электроустановок (обычно не менее 24 мм²).

 

 

Список использованных источников

 

 

1. Электротехника: Учебное пособие для неэлектротехн. cпец. вузов /А.С.Касаткин, М.В.Немцов. – 4-е изд., перераб.– М: Энергоатомиздат, 1983. – 440 с.

2. Борисов Ю.М. Электротехника: Учебник для вузов. – 2-е изд., перераб.– М: Энергоатомиздат, 1985. – 335 с.

3. Блажкин А.Т. Общая электротехника: Учебн. пособ. для неэлектротехн. спец. вузов. /А.Т.Блажкин, В.А.Бесекерский и др. – 4-е изд., перераб. и доп. – Л.: Энергоатомиздат, 1986. – 159 с.

4. Глазенко Т.А., Прянишников В.А. Электротехника и основы электроники. – М.: Высшая школа, 1996. –356 с.

5. Основы промышленной электроники / Под ред. В.В.Герасимова. – М.: Высшая школа, 1986. – 572 с.

6 Инженерное оборудование и электроснабжение: Конспект лекций для студентов АСФ /А.В.Желтяков, Б.И. Огорелков, В.Н. Трубникова. – Оренбург: ОГУ, 2000. – 108 с.

 

Ó Голиков Сергей Павлович