Меню

Пульсирующее напряжение переменного тока

Пульсация (электрическая) — Ripple (electrical)

Пульсация (в частности, пульсация напряжения ) в электронике — это остаточное периодическое изменение напряжения постоянного тока в источнике питания, полученное от источника переменного тока (AC). Эта пульсация возникает из-за неполного подавления переменного сигнала после исправления. Пульсации напряжения возникают на выходе выпрямителя или при генерации и коммутации постоянного тока.

Пульсация (в частности, пульсация тока или импульсный ток ) может также относиться к импульсному потреблению тока нелинейными устройствами, такими как выпрямители с конденсаторным входом.

Помимо этих изменяющихся во времени явлений, существует пульсация частотной области, которая возникает в некоторых классах фильтров и других сетях обработки сигналов . В этом случае периодическое изменение — это изменение вносимых потерь в сети при увеличении частоты . Вариация не может быть строго линейно-периодической. В этом смысле также пульсацию обычно следует рассматривать как случайный эффект, поскольку ее существование является компромиссом между величиной пульсации и другими параметрами конструкции.

Пульсация — это бесполезная трата энергии и имеет множество нежелательных эффектов в цепи постоянного тока: она нагревает компоненты, вызывает шум и искажения, а также может привести к неправильной работе цифровых схем. Пульсации можно уменьшить с помощью электронного фильтра и устранить с помощью регулятора напряжения .

Содержание

  • 1 Напряжение пульсации
    • 1.1 Фильтрация
  • 2 Фильтрация в источниках питания
  • 3 Входные фильтры конденсатора и дросселя
    • 3.1 В зависимости от сопротивления нагрузки
    • 3.2 В зависимости от последовательного дросселя
    • 3.3 Регулировка напряжения
    • 3.4 Эффекты пульсации
  • 4 Пульсации тока
  • 5 Пульсация в частотной области
  • 6 См. Также
  • 7 Примечания
  • 8 ссылки

Пульсации напряжения

Неидеальную форму волны постоянного напряжения можно рассматривать как составную часть постоянной составляющей постоянного тока (смещения) с наложенным переменным (AC) напряжением — пульсирующим напряжением. Составляющая пульсаций часто мала по величине по сравнению с составляющей постоянного тока, но в абсолютном выражении пульсации (как в случае систем передачи HVDC ) могут составлять тысячи вольт. Сама пульсация представляет собой составную (несинусоидальную) форму волны, состоящую из гармоник некоторой основной частоты, которая обычно является исходной частотой сети переменного тока, но в случае импульсных источников питания основная частота может составлять от десятков килогерц до мегагерц. Характеристики и составляющие пульсаций зависят от их источника: бывает однофазное полу- и двухполупериодное выпрямление, а также трехфазное полу- и двухполупериодное выпрямление. Выпрямление может быть управляемым (с использованием кремниевых выпрямителей (SCR)) или неконтролируемым (с использованием диодов). Кроме того, имеется активное выпрямление, использующее транзисторы.

В зависимости от приложения могут быть важны различные свойства пульсации напряжения: уравнение пульсаций для анализа Фурье для определения составляющих гармоник; пиковое (обычно размах) значение напряжения; корень средний квадрат значение (RMS) напряжения , который является компонентом передачи электроэнергии; коэффициент пульсации γ , отношение среднеквадратичного значения к выходному напряжению постоянного тока; коэффициент преобразования (также называемый коэффициентом выпрямления или «КПД») η , отношение выходной мощности постоянного тока к входной мощности переменного тока; и форм-фактор — отношение среднеквадратичного значения выходного напряжения к среднему значению выходного напряжения. Аналогичные отношения для выходного тока пульсаций также могут быть вычислены.

Электронный фильтр с высоким импедансом на частоте пульсаций может использоваться для уменьшения напряжения пульсаций и увеличения или уменьшения выхода постоянного тока; такой фильтр часто называют сглаживающим фильтром .

Первым шагом в преобразовании переменного тока в постоянный является пропускание переменного тока через выпрямитель . В этой ситуации выходное пульсирующее напряжение очень велико; размах напряжения пульсаций равен пиковому напряжению переменного тока минус прямое напряжение выпрямительных диодов. В случае кремниевого диода SS прямое напряжение составляет 0,7 В; для ламповых выпрямителей прямое напряжение обычно находится в диапазоне от 25 до 67 В (5R4). Выходное напряжение представляет собой синусоидальную волну с инвертированными отрицательными полупериодами. Уравнение:

V L ( т ) знак равно V А C п ⋅ | грех ⁡ ( т ) | <\ Displaystyle V _ <\ mathrm > (t) = V _ <\ mathrm >> \ cdot | \ sin (t) |> <\ Displaystyle V _ <\ mathrm <L data-lazy-src=

  • термин для гармоники второго порядка часто используется для представления всего пульсирующего напряжения, чтобы упростить вычисления. 4 V А C п 3 π потому что ⁡ ( 2 ω т ) <\ displaystyle <\ frac <4V _ <\ mathrm >>><3 \ pi>> \ cos (2 \ omega t)><\ displaystyle <\ frac <4V _ <\ mathrm <AC_ <p data-lazy-src=
  • Читайте также:  Конструкции электромагнитов постоянного тока