直流电源充电器的设计(编辑修改稿)

直流电源充电器的设计(编辑修改稿)内容摘要：

（ a） 所示。 如将变压器接入 110V 交流电源，则绕组需并联连接， 正确的连接方法，如图 27(b)所示。 如果同名端接错，则两个绕组产生的磁通方向相反，相互抵消，使穿过俩绕组的磁通为零，两绕组产生的自感器电动势则为零，绕组中的电流将变得很大，将导致两绕组烧毁。 图 27 变压器绕组的正确连接 变压器的二次绕组在链接时，如果将两个二次绕组的异名端 7两端相连，由 8两端输出电压，则输出电压为 CD 两个绕组的输出电压之和；如将两绕组的同名端 57两端响亮，由 8两端输出电压，则输出电压为 CD两绕组的输出电压之差。 即变压器的二次绕组可以通过不同的组合方式得到不同的电压值。 变压器 在电子电路中应用时，有时需要考虑绕组的同名端，以判别电路是正反馈还是负反馈。 单相变压器的运行特 对于负载而言，变压器相当于一个电源，要求其供电电压相对稳定；而对于电网而言，变压器起电能传递作用，要求在传递过程中本身损耗校，效率高。 因此，一般用来表示变压器运行特性的指标有两个：一是变压器的电压变化率，二是变压器的效率。 一、变压器的外特性及电压变化率 毕业 论文 第 13 页 当电源电压和负载的功率因数为定值时，变压器二次侧的端电压 U2 与二次侧的电流 I2之间的关系称为变压器的外特性，即 U2=f(I2)，如图 28所示。 从图 28中可以看出，变压器的外特性与负载的大小和性质有关。 随着负载的增大，对于纯电阻性负载，端电压下降较少；对于感性负载，端电压下降较大；对于溶性负载，则端电压有所上升。 变压器二次侧输出电压随负载而变化的程度用电压变化率δ来表示。 所谓电压变化率，是指负载的功率因数一定，依次侧加额定电压，二次侧空载和负载时的电压之差的相对值，即 δ = (U20U2)/U20Χ 100 ％ 式中， U20—— 二次侧空载时的电压； U2—— 二次侧负载时的电压 δ —— 电压变化率 电压变化率表示了变压器运行时输出电压的稳 定性，是变压器的主要性能指标之一。 电力变压器在额定运行时，一般要求δ 5％ 二、变压器的损耗与效率 变压器从电源得到的有功率 P1不会全部转为输出功率 P2，因传输过程中有能量损耗。 变压器存在两种损耗：一种是电流流过一次二次绕组上的电阻时产生的损耗，称为铜损耗 Δ PCu；另一种是交变磁通在铁心中所产生的磁滞损耗和涡流损耗，合称为铁损耗Δ PFe。 这些损耗均变为热量使变压器的温度升高。 根据能量守恒定律有 P1=P2+Δ PCu+Δ PFe 变压器的效率为 η = P2/P1Χ 100％ =P2/(P2+Δ PCu+Δ PFe)Χ 100％ 随低损耗材料的使用和变压器结构设计的日趋合理，电力变压器的效率逐渐提高，目前可达 95％以上。 三相变压器 三相变压器主要用在三相电力系统中，因此又称为电力变压器 三相变压器的结构 三相变压器的主要由日字形铁心，三相绕组，外壳及附件构成。 根据冷却方 毕业 论文 第 14 页 式，分为干式和油浸式两种结构。 干式变压器利用自然风进行散热，是新一代变压器，结构简单，效率高。 油浸式变压器是将变压器装在一个密封的外壳中，外壳四周装有连通散热油管，壳内 充满绝缘油，当变压器工作时由于发热使油温升高，绝缘油就在散热管中自上而下流动，将热量散去。 变压器的三相绕组输出端由三个高压套管引出，接到高压输电线上；三相低压绕组的输出端由三个低压套管引出，接到低压输电线上。 三相变压器绕组的接法 三相变压器高压，低压绕组的出线端都分别给予标记，以供正确连接和使用。 图 29所示为三相变压器铁心和绕组原理图。 在三相电力变压器中，各高压绕组的始端和末端分别用 U V W1 和 U VW2 表示；低压绕组的始端和末端分别用 u v w1 和u v w2 表示。 高压低压绕组可根据需要接成三角形或星形。 国家标准规定，高压绕组接成星形时用 Y表示，有中性线用 YN表示；高压绕组接成三角形时用 D 表示。 低压绕组接成星形时用 y表示，有中性线用 yn表示；低压绕组接成三角形用 d表示。 最常用的组合形式有三种，即 Y,yn； YN,d； Y,d。 图 210(a)所示为 Y,yn 接法 ,用于三相四线制 (220V/380V)供电系统中。 图 410(b)所示为 Y,d 接法。 毕业 论文 第 15 页 图 210 三相绕组的连接 其他用途变压器及变压器的应用 自耦变压器 普通变压器一般指双绕组变压器，其一次二次绕组在电路上是互相分开的。 而自耦变压器是一种单绕组变压器，其中一次绕组的部分线圈兼作二次绕组。 因此，自耦变压器的一次二次绕组之间不仅有磁的耦合，在电路上还互相连通，如图 211 所示。 与普通变压器一样，当一次绕组接上交流电压 U1后，铁心中产生交流磁通，在 N1和 N2上的感应电动势分别为 E1= m E2= m 因此变压器的变比为 K=E1/E2=N1/N2=U1/U2=I2/I1 可见 ,适当选择匝数 N2就可以在二次侧电路中获得所需要电压 U2。 若将二次绕组接通电源，则自耦变压器可作为升压变压器使用。 自耦变压器的优点是：结构简单，节省铜线，效率比普通变压器高。 其缺点 毕业 论文 第 16 页 是：由于高低压绕组在电路上是相通的对使用者构成潜在的危险，因此自耦变压器的变比一般不超过 ～ 2。 自耦调压器常在实验室中使用。 注意在使用前必须把手柄转到零位，使输出电压为零，以后再慢慢顺时针转动手柄使输出电压逐步上升。 按照电器安全操作规程，自耦变压器不能作为安全变压器使用，因为线路万一按错将可能发生触电事故，因此规定：安全 变压器一定要采用一次绕组和二次绕组互相分开的双绕组变压器。 变压器的正确使用 变压器在工作中如果使用不当，往往会造成变压器的损坏。 正确使用变压器的依据是工作时尽量使变压器工作在额定状态，由其不能时间过载。 变压器的主要额定值有： 一次额定电压 U1N 是指在设计时根据变压器的绝缘强度和容许发热而规定在一次绕组上应加的电压值，在三相变压器中是指线电压。 二次侧额定电压 U2N 是指当变压器空载而一次绕组的电压为额定值时的二次绕组两端的电压值，在三相变压器中也是指线电压。 一次侧额定电流 I1N 是指在设计时根据变压器的容许发热而规定在一次绕组中长期容许通过的最大电流值，在三相变压器中是指线电流值。 二次侧额定电流 I2N 是指在设计时根据变压器的容许发热而规定在二次绕组中长期容许通过的最大电流值，在三相变压器中是指线电流值。 容量 SN 变压器的容量用视在功率表示，单相变压器的容量为二次侧的额定电压与额定电流的乘积，常以 为单位，即 SN=U2NI2N/1000 三相变压器的容量 SN= 毕业 论文 第 17 页 第 3 章 晶体二极管整流电路 把交流 电转换成直流电的过程称为整流 .利用晶体二极管的单向导电性把单相交流电转换成直流电的电路称为二极管单相整流电路 ,它有单相半波整流、单相全波整流和倍压整流等电路。 单相半波整流电路 图 31 是单相半波整流电路图，电路由电源变压器 T、整流二极管 V和负载电阻 RL组成。 一、 工作原理 设电源变压器 T 的初级接交流电压 υ 1时，在次级就感应出交流电压 υ1，它的瞬时表达式是 υ 2= t 式中 υ 2 为瞬时值， V2 是交流电压有效值， ω 为角频率， ω t为相位角。 当 υ 2 为正半周即为正值时 (A 端为正、 B 端为负 ， A 端电位高于 B 端电位 )，二极管 V 导通，电流 iv 自 A 端经二极管 V、自上而下的流过负载 RL到 B 端，因为二极管正向压降很小，可认为负载两端电压 υ L与 υ 2几乎相等，即 υ L≈ 2。 当 υ 2 为负半周即为负值时 (B 端为正、 A 端为负， B 端电位高于 A 端电位 )， 图 31 单相半波整流电路 二极管 V截止，通过负载 RL上的电流 iv=0, (a)电路 (b)波形 上的电流 iv=0,负载上的电压 υ L =0。 可见，在交流电 υ 2 工作的全周期内， RL上只有自上而下的单方向电流 ,实现了整流。 υ υ L、 iL 相应的波形如图 所示。 可以看出他们的大小是波动的，但方向不变 .这种大小波动 \方向不变的电压和电流 ,称为脉动直流电 (它的波形不平滑，通常称为含有交流成分或纹波成分 )。 由 υ L 的波形可见，这种电路仅利用了电源电压 υ 2 的半个波 ,故称为半波整流电路，它输出的是半波脉动直流电。 显然，它的缺点是电源利用率低且输出电压脉 毕业 论文 第 18 页 动大。 二、负载整流二极管上的电压和电流 半波整流输出的电压或电流是用半波脉动直流电压或电流的平均值表示的。 理论和实验都证明，负载两端电压 υ L与变压器次级电压有效值 V2 的关系是 VL= 流过负载的电流 IL是 IL=VL/RL=由电路图可知，流过整流二极管的正向工作电流 IV 和流过负载 RL 的电流 IL相等，即 IV=IL=当二极管截止时，它承受的反向峰值电压 VRM 是 υ 2 的最大值，即 VRM≈ 选用半波整流二极管时应满足下列两个条件： (1)二极管允许的最大反向电压应大于承受的反向峰值电压； (2)二极管允许的最大整流电路应大于流过二极管的实际工作电流。 桥式单相全波整流电路 图 32 是桥式单相全波整流电路图，简称桥式整流 电路。 它是由四只接成桥式的整流二极管 V1~V4源变压器 T 组成， RL是负载电阻。 工作原理： 如图 33(a)所示，设υ 2为正半周时， A端电位高于 B端（即 A端为正， B 端为负），二极管 V1和 V3导通， V2和 V4截止，电流 i1自A端流过 V RL、 V3到 B 端，它是自上而下流过 RL。 如图 33(b)所示，当υ 2为负半周时， B端电压高于 A端（即 B端为正， A端为负），二极管 V2和 V4导通， V1和 V3截止，电流 i2自 B 端流过 V2，也是自上而下的通过 RL，经 V4到 A端。 这样，在υ 2整个周期内，都有方向不变的电流通过 RL,且 i1和 i2 叠加形成 I流电路属于全波整流类型，称为桥式单相全波整流电路。 毕业 论文 第 19 页 图 33 桥式整流电路工作过程 (a) u2为正半周时的电流方向 (b) u2 为负半周时的电流方向 顺便指出：在很多场合，习惯上把变压器中心抽头式全波整流电路简称为全波整流电路：而把桥式单相全波整流电路简称为桥式整流电路，实 质上它们是结构形式不同但都属于全波整流的电路。 负载上和整流二极管上的电压和电流 由以上的讨论可知，桥式全波整流电路和变压器中心抽头式全波蒸馏电路在负载 RL上得到的都是全波脉动直流电，波形是一样的，所以负载上电压和电流计算公式是一样的，即 VL= IL=桥式整流电路中，每个二极管在电源电压变化一周内只有半个周期导通，因此，每个二极管的平均电流值是负载电流的一半，即 IV= 每个二极管在截止时承受的反向峰值是 υ 2的峰值。 即 VRM= 桥式全波整流电路与变 压器中心抽头式全波整流电路相比，所使用的整流二极管多了一倍、但二极管承受的反向峰值电压低了一半，而且变压器无需中心抽头，因而获得广泛的应用。 整流元件的组合件称为整流队，常见的有半桥 2CQ 型整流堆和全桥 QL 型整流堆，它们的内部电路及外形，使用一个全桥整流堆或连接两个半桥整流堆，就可以代替四只整流二极管与电源变压器相连，组成桥式整流电路，既方便又可靠。 选用时仍应注意它们的额定工作电流值和允许的最高反向电压值要符合整流电路的要求。 i2 i2 毕业 论文 第 20 页 第 4 章 滤波器的介绍 滤波器的功能 滤波器的功能就是允许某一部分频 率的信号顺利的通过，而另外一部分频率的信号则。