Выходное напряжение при прямоугольном напряжении
Расчет действующего значения выходного напряжения
преобразователя в зависимости от формы сигнала
При использовании ветрогенераторов в качестве источника энергии необходимо иметь промежуточный накопитель энергии. Как правило, для этого используется аккумуляторная батарея с довольно низким выходным постоянным напряжением – 12 или 24 В . В то же время большинство потребительских нагрузок рассчитаны на подключение к сетям переменного тока напряжением 110 – 380 В частотой 45 – 65 Гц . Поэтому требуется преобразователь постоянного напряжения аккумуляторной батареи ( наиболее распространены автомобильные аккумуляторы напряжением 12 В) в переменное напряжение ( чаще всего 220 В 50 Гц) [1, 2].
Нагрузки, подключаемые в сеть переменного тока, могут не иметь блока питания и иметь индуктивный характер (вибрационный насос, электромагнит, электродвигатель ) или резистивный характер (лампа накаливания, нагревательный прибор ).
При наличии блока питания он может быть трансформаторным или бестрансформаторного типа.
Синусоидальная форма выходного сигнала преобразователя при малом коэффициенте гармоник соответствует паспортным требованиям нагрузок, подключаемых в сеть переменного тока , в частности, по соотношению амплитудного и действующего значений напряжения . Однако преобразователь с синусоидальной формой выходного сигнала сложен в конструировании и изготовлении. Желательно упростить преобразователь за счет использования других форм выходного сигнала, поняв условия, при которых такой преобразователь может использоваться для возможно большего количества типов нагрузок.
Форма выходного сигнала наиболее просто реализуемых преобразователей может быть прямоугольной, прямоугольной с паузой, трапецеидальной .
При этом возникает проблема выбора параметров сигнала, в частности, амплитудного значения напряжения. Для нагрузок с бестрансформаторным блоком питания , построенном по схеме выпрямитель-фильтр-преобразователь, максимальное амплитудное значение любого сигнала независимо от его формы может составлять 310 В, причем, как правило, это значение может быть существенно уменьшено .
Для нагрузок резистивного типа (ламп накаливания), рассчитанных на синусоидальное напряжение с действующим значением 220 В, амплитудное напряжение 310 В для сигнала прямоугольной формы без паузы является чрезмерным ( действующее значение сигнала прямоугольной формы равно его амплитудному значению, в данном случае 310 В), и его необходимо уменьшить .
Рассмотрим случай трансформаторного блока питания . Полоса пропускания трансформаторов по частоте весьма широкая (до тысяч герц), поэтому напряжение на выходе трансформатора будет иметь прямоугольную форму. Так как стоящие дальше по схеме стабилизаторы рассчитаны на использование переменного напряжения с амплитудным значением (приведенным ко входу) 310 В, то применение прямоугольного напряжения с амплитудным значением 310 В будет перегружать трансформатор, а при меньших значениях амплитуды ухудшатся условия работы стабилизаторов.
Величину действующего напряжения для периодического сигнала Ud = U(t) с периодом T и круговой частотой w = 2 p /T можно рассчитать по формуле:
Для синусоидального сигнала с периодом T, круговой частотой w = 2 p /T и амплитудным значением U0:
Для прямоугольного сигнала с периодом T, круговой частотой w = 2 p /T и амплитудным значением U0:
Для прямоугольного сигнала с паузой ( период T , круговая частота w = 2 p /T, длительность импульса положительной и отрицательной полярности t , длительность паузы T/2 – t ) с амплитудным значением U0:
Для такого сигнала соотношение (2) достигается при t = T/4 , т. е. длительность импульса с положительной полярностью и длительность импульса с отрицательной полярностью t должна быть равна половине полупериода, а длительность паузы должна быть равна длительности импульса t . При этом действующее значение напряжения Ud будет равно действующему значению напряжения синусоидального сигнала с такой же амплитудой.
Для трапецеидального сигнала с периодом T, круговой частотой w = 2 p /T и амплитудным значением U0:
Здесь t – длительность вершины импульса.
При t = T/8 ( четвертой части полупериода) действующее значение напряжения Ud будет таким же, как для случая синусоидального сигнала с такой же амплитудой U0:
Принимая в качестве критерия соотношение для амплитудного и действующего значения выходного напряжения преобразователя как для случая синусоидального сигнала (2)
можно сделать вывод, что приемлемой формой выходного сигнала преобразователя является прямоугольная с паузой, когда длительность как отрицательного, так и положительного импульса равна длительности паузы (половина полупериода), или трапецеидальная, когда длительность плоской вершины импульса составляет четвертую часть полупериода . Выходной сигнал трапецеидальной формы предпочтительнее, так как коэффициент гармоник для него меньше.
Таким образом, возможно конструирование преобразователя с выходным сигналом трапецеидальной формы частотой 50 Гц, у которого длительность плоской вершины импульса составляет четвертую часть полупериода. Амплитуда выходного напряжения должна быть около 310 В. Действующее значение напряжения при этом будет равно 220 В. Такой преобразователь подходит по своим параметрам для большинства применяемых типов нагрузок.
- Амплитуда — максимальное абсолютное значение.
- Электрическое напряжение — разность электрических потенциалов в соответствующих точках.
11.12.2003
12.01.2006
17.04.2006
17.06.2010
Источник
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Прямоугольное напряжение
Прямоугольное напряжение в сеточной цепи может быть получено либо от отдельного источника прямоугольной волны напряжения, либо в результате формирования прямоугольной волны тока благодаря включению дросселя Lc. ReZ складывается из сопротивления автоматического смещения и внутреннего сопротивления лампы на участке сетка-катод. В этом случае цепь сетка-дроссель-катод работает как двухполупериодный выпрямитель с индуктивной нагрузкой и прямоугольной формой тока через вентили. [2]
Прямоугольное напряжение с выхода модулятора подается на дифференцирующую цепочку, образованную емкостью С7 и входным сопротивлением быстродействующего триггера с двумя устойчивыми состояниями. Постоянная времени цепочки входного сопротивления и емкости С -, в 100 раз меньше полупериода опорного напряжения модулятора. Поэтому заряд емкости С7 будет практически завершаться в самом начале полупериода и напряжение на входе триггера будет представлять собой последовательность управляющих импульсов. [3]
Прямоугольное напряжение , возникающее на обмотках lull рансформатора Тра, управляет триодами 7, Т6 выходного каскада, тгруженного пусковым устройством исполнительного механизма. Диоды Дв-Дц участвуют в формировании постоянного гапряжения на выходе, а диоды Д20 — Д23 в формировании перемен-юго напряжения. [4]
Прямоугольное напряжение представляет собой последовательность импульсов, длительность которых равна паузе между ними. [5]
Земли прямоугольное напряжение , управляющее ключом. В случае, когда на клемму / поступает положительное напряжение, а на клемму 2 отрицательное, обе пары диодов отпираются и разность потенциалов между точками а и б становится равной нулю — ключ замкнут. При изменении полярности управляющего напряжения все диоды заперты, что соответствует разомкнутому ключу. На рис. V-24, в показан импульсный делитель напряжения с электронной лампой в качестве ключа. Принцип работы этой схемы совпадает с принципом работы схемы на рис. V-24, а, но схема рисУ — 24, а работоспособна при любой полярности напряжения U0, что объясняется симметричным строением транзистора. Известно, что эмиттер и коллектор транзистора различаются лишь геометрической формой и концентрацией примесей и являются областями полупроводника с одинаковыми типами проводимости. При расчете ключевого режима для знакопеременных U0 следует учесть параметры как нормального, так и инверсного режимов. В схеме рис. V-24, г две электронных лампы включены в противоположных направлениях. При этом обе лампы оказываются запертыми. [6]
Формирователь прямоугольного напряжения , кроме того, стабилизирует амплитуду выходного сигнала БМУ ( уменьшая тем самым рассеиваемую на управляющем переходе тиристора мощность) и повышает стабильность характеристик БМУ. Резистор Ro необходим для прохождения тока холостого хода БМУ. Сопротивление RQ выбирается таким, чтобы падение напряжения на нем от тока холостого хода не превосходило напряжения включения тиристора; при повышенном напряжении последовательно с управляющим электродом включают кремниевый вентиль В. Это нежелательно при управлении силовыми тиристорами. [7]
Источником прямоугольного напряжения может быть синусоидальный генератор с последующим формированием импульсов или схема релаксационных колебаний, генерирующая несинусоидальное напряжение. [8]
Формирователь прямоугольного напряжения , кроме того, стабилизирует амплитуду выходного сигнала БМУ ( уменьшая тем самым рассеиваемую на управляющем переходе тиристора мощность) и повышает стабильность характеристик БМУ. Резистор R0 необходим для прохождения тока холостого хода БМУ. Сопротивление R0 выбирается таким, чтобы падение напряжения на нем от тока холостого хода не превосходило напряжения включения тиристора; при повышенном — — напряжении последовательно с управляющим электродом включают кремниевый вентиль В. Это нежелательно при управлении силовыми тиристорами. [9]
Генераторы прямоугольных напряжений обычно называются мультивибраторами. Для упрощения различения мультивибратора в радиоэлектронных схемах их принято изображать в виде симметричной схемы с перекрестными связями. [10]
Период прямоугольного напряжения обратно пропорционален значению емкостей, однако он в значительной степени зависит также от напряжения питания. Применяя в цепях обратной связи разные емкости, можно получать различные соотношения между временем запирания и отпирания каждой из транзисторных схем. [11]
Генераторы прямоугольного напряжения имеют различные схемы. Наиболее распространенными являются мультивибраторы, блокинг-генераторы и диодные ограничители. Мультивибратор в переводе означает генератор множества колебаний. Он может работать в режимах автоколебаний, синхронизации и в ждущем режиме. При работе в автоколебательном режиме мультивибратор непрерывно генерирует прямоугольные импульсы напряжения, частота, амплитуда и длительность которых определяются параметрами его схемы. [12]
Источником прямоугольного напряжения служил статический преобразователь напряжения, выполненный на высокочастотных транзисторах типа П605, фронты выходного напряжения не превышали 1 — 3 мксек. [14]
Формирователь прямоугольного напряжения , кроме того, стабилизирует амплитуду выходного сигнала БМУ ( уменьшая тем самым рассеиваемую на управляющем переходе тиристора мощность) и повышает стабильность характеристик БМУ. Резистор RQ необходим для прохождения тока холостого хода БМУ. Сопротивление R0 выбирается таким, чтобы падение напряжения на нем от тока холостого хода не превосходило напряжения включения тиристора; при повышенном напряжении последовательно с управляющим электродом включают кремниевый вентиль В. Это нежелательно при управлении силовыми тиристорами. [15]
Источник
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Напряжение — прямоугольная форма
Напряжение прямоугольной формы получается с выхода лампы пентода, на управляющую сетку которой подано переменное напряжение большой амплитуды частотой в 5000 или 50 гц. [1]
Напряжение прямоугольной формы получается при большом коэффициенте усиления в цепи обратной связи генератора из-за явлений отсечки 18.2. Кривая зависимо-и насыщения транзистора. [2]
Напряжения прямоугольной формы , создаваемые симметричным мультивибратором, выполненным на двойном триоде Л3, изменяются на анодах лампы в про-тивофазе и подаются через разделительные конденсаторы С5 и С8 на антидинатронные сетки ламп усилителей. В результате этого лампы попеременно запираются и на нагрузке также попеременно создаются усиленные исследуемые напряжения. [4]
Напряжение прямоугольной формы ( кривая /) по дается на осциллограф с эквивалентной нагрузки. Некоторый завал вершин и округление правого угла происходят из-за небольших фазовых искажений и уменьшения усиления на низких частотах. [5]
Напряжение прямоугольной формы с выхода модулятора через дифференцирующую емкость С7 подается на базу триггерного каскада. Триггер, построенный на транзисторах ТЗ, Т4, имеет два устойчивых состояния. Импульсы, образующиеся при прохождении через С7 прямоугольного напряжения, опрокидывают триггер. При этом через обмотку / / / трансформатора ТрЗ проходит ток. Появление напряжения на выходе лампового каскада и модулятора приводит к перекидыванию триггера два раза за период опорного напряжения, поэтому на обмотке / / / трансформатора ТрЗ появляется напряжение прямоугольной формы. Фаза этого напряжения зависит от полярности напряжения на выходе лампового каскада. Ток базы ТЗ и коллектора Т4 задается от выпрямленного и сглаженного напряжения вторичной обмотки VI трансформатора Tpl. Ток базы Т4 и коллектора ТЗ задается от обмотки VII того же трансформатора. [6]
Для напряжения прямоугольной формы , например, как видно из рис. 5.14, б, благодаря динамическому смещению напряжение на выходе во время положительного полупериода лишь незначительно превышает нулевой уровень или, как говорят, фиксируется на нулевом уровне сверху. При изменении амплитуды входного напряжения режим фиксации нарушается только на время переходного процесса, связанного с дозарядом ( если амплитуда увеличилась) или разрядом ( если амплитуда уменьшилась) конденсатора до нового стационарного значения, определяемого величиной амплитуды входного напряжения. [7]
Генераторы напряжения прямоугольной формы ( по большей части меандра) разделяются по принципу действия на электромеханические и электронные. [8]
Импульс напряжения прямоугольной формы ( рис. 14 — 51, а) подводится к цепи, содержащей последовательно соединенные активное сопротивление г и конденсатор емкостью С. [9]
Волна напряжения прямоугольной формы и91 105 кв, распространяясь по воздушной линии длиной /, 60 км ( Lt 1 67 мен км, C, 6 7 — Gr3 мкф / км) и разомкнутой вначале, достигает соединения с кабельной линией длиной 1 г 30км ( L 0 33 лггм / кж, С. [10]
Модулятор подает напряжение прямоугольной формы а клистрон. Согласователь № il обеспечивает передачу в тракт максимальной мощности. Аттенюатор развязки № 1 служит для установки такого уровня мощности, при котором в болометр проходит максимальная допустимая мощность. Он поддерживает постоянство нагрузки как со стороны генератора, так и со стороны тракта. Обычно он дает ослабление порядка 10 дб. С помощью волномера устанавливается требуемое значение частоты генератора. [11]
Триггер формирует напряжение прямоугольной формы из синусоидального напряжения, чем осуществляется жесткая связь между частотой кадров и частотой питающей сети. Импульсы частотой 543 Гц после дифференцирования поступают на базу транзистора Тз. Тз остается запертым на время длительности трех строк, начиная с фронта импульса частотой 50 Гц. В отсутствие сигнала на базе транзистор Т3 всегда открыт и представляет свбой малое сопротивление для продифференцированных импульсов строчной частоты, которые приходят на его коллектор. При поступлении сигнала на базу этот транзистор запирается и импульсы строчной частоты проходят на ждущий мультивибратор, запуская его. [13]
Для формирования напряжения прямоугольной формы и в качестве сравнивающих ( пороговых) устройств в ряде схем широко применяют несимметричные триггеры. Они обладают высоким входным сопротивлением, большой нагрузочной способностью и рядом других преимуществ по сравнению с симметричными триггерами. [14]
Для получения напряжения прямоугольной формы применяется схема ( рис. 8.11, а) мультивибратора с коллекторно-базовьши связями, работающего в режиме автоколебаний. [15]
Источник