Choppers – o introducere generală
Choppers
un elicopter este practic un convertor dc la dc a cărui funcție principală/utilizare este de a crea tensiune dc reglabilă din surse fixe de tensiune dc prin utilizarea semiconductorilor.
tipuri de elicoptere
clasificarea principală a tipurilor de elicoptere este dată într-un alt post. Aruncați o privire-tipuri de circuite de elicopter
există două tipuri de elicoptere – AC și DC.
AC Link Chopper
în cazul unui ac link chopper, primul dc este convertit în ac cu ajutorul unui invertor. După aceea, AC este intensificat sau coborât de un transformator, care este apoi convertit înapoi în dc de către un redresor de diode. AC link chopper este costisitoare, voluminoase și mai puțin eficiente ca conversia se face în două etape.
Chopper DC
un chopper DC este un dispozitiv static care convertește tensiunea de intrare DC fixă la o tensiune de ieșire DC variabilă direct. Un elicopter poate fi spus ca echivalent dc al unui transformator de curent alternativ, deoarece se comportă într-un mod identic. Acest tip de elicoptere sunt mai eficiente, deoarece implică o conversie într-o etapă. La fel ca un transformator, un elicopter poate fi folosit pentru a intensifica sau a coborî tensiunea de ieșire DC fixă. Choppers sunt utilizate în multe aplicații din întreaga lume în interiorul diferitelor echipamente electronice. Un sistem de elicopter are o eficiență ridicată, un răspuns rapid și un control lin.
principiul funcționării elicopterului
un tocător poate fi spus ca un comutator semiconductor pornit/oprit de mare viteză. Sursa pentru a încărca conexiunea și deconectarea de la sarcină la sursă se întâmplă într-o viteză rapidă. Luați în considerare figura, aici se poate obține o tensiune de sarcină tocată dintr-o sursă constantă de tensiune dc, care are o magnitudine Vs. tocătorul este cel reprezentat de „SW” în interiorul unui pătrat punctat care poate fi pornit sau oprit după dorință.
Tensiune de ieșire și forme de undă de curent
să aruncăm acum o privire a formelor de undă de curent și de tensiune de ieșire ale unui elicopter. În timpul perioadei de timp ton elicopterul este pornit și tensiunea de sarcină este egală cu tensiunea sursei Vs. în timpul intervalului toff elicopterul este oprit și curentul de sarcină va curge prin dioda freewheeling FD . Bornele de sarcină sunt scurtcircuitate de FD și, prin urmare, tensiunea de sarcină este zero în timpul Toff. Astfel, la bornele de sarcină se produce o tensiune DC tăiată. Putem vedea din grafic că curentul de sarcină este continuu. În timpul perioadei de timp Ton, crește curent de sarcină, dar în timpul toff curent de încărcare se descompune .
tensiunea medie de încărcare este dată de
V0 = Ton / (Ton +Toff) * Vs = (Ton / T) V = A Vs………………(1.0)
Ton: on-time
Toff : off – time
T = Ton +Toff= perioada de tocare
A = Ton /t = ciclu de funcționare
deci știm că tensiunea de sarcină poate fi controlată prin variația ciclului de funcționare A. ecuația 1.0 arată că tensiunea de sarcină este independentă de curentul de sarcină, poate fi scrisă și ca
V0 = F. Ton .Vs
f= 1/T = frecvența de tocare
tocătoare Step – up
în cazul circuitului tocătorului (vezi figura numită – „circuitul tocătorului”) prezentată la începutul acestui articol, V0 sau tensiunea medie de ieșire este mai mică decât tensiunea de intrare Vs, astfel încât acest tip de tocător se numește tocător step-down. Pentru un elicopter step-up putem obține o tensiune medie de ieșire V0 mai mare decât tensiunea de intrare. Figura (A) prezintă forma elementară a unui elicopter step-up.
principiul de funcționare al unui elicopter Step-up
în elicopterul step-Up un inductor mare, L este în serie cu tensiunea sursei Vs. aceasta formează o cale închisă așa cum se arată în figura (b). În timpul perioadei de timp ton elicopterul este pe inductor stochează energie. Când elicopterul este oprit, curentul este forțat să curgă prin diodă și să se încarce pentru un timp Toff și deoarece curentul inductor nu poate muri brusc. Când curentul scade, polaritatea emf indusă în L este inversată. Fig (c). Ca rezultat, tensiunea totală disponibilă pe sarcină este dată de ecuația V0 = Vs + L (di/dt) . Tensiunea V0 depășește tensiunea sursei și, prin urmare, circuitul acționează ca un elicopter step-up și energia stocată în L este eliberată la sarcină.
forme de undă de tensiune și curent
când elicopterul este pornit, curentul prin inductanța L va crește de la I1 la I2. Pe măsură ce elicopterul este pe sursa de tensiune se aplică L, care este VL = VS .
când elicopterul este oprit, KVL pentru figura (c) poate fi scris ca
vL – V0+Vs =0 sau vL =V0-Vs unde vL este tensiunea peste L. variația tensiunii sursei vS , curentul sursei este , tensiunea de sarcină v0 și curentul de sarcină iO sunt schițate în fig (d) . Să presupunem că variația curentului de ieșire este liniară, intrarea energiei la inductor de la sursă , în perioada de timp Ton, este
Win= Vs (I1+I2/2) Ton
în timpul toff tocătorul este oprit, astfel încât energia eliberată de inductor la sarcină este
Woff = (V0-Vs)(I1+I2/2).Toff
să presupunem că sistemul este fără pierderi, atunci cele două energii spun victorie și Woff sunt egale.
deci, echivalând aceste două vom obține
Vs (I1+I2/2) Ton = (V0-Vs)(I1+I2/2).Toff
Vs Ton = (V0-Vs) Toff
V0Toff = Vs (Toff + Ton) = Vs .T
V0 = VS (T / Toff) = VS (T / T-Ton) = VS (1/(1-A) ………….(2.0)
din ecuația 2.0 putem vedea că tensiunea medie pe întreaga sarcină poate fi intensificată prin variația ciclului de funcționare. Dacă elicopterul din Figura (A) este întotdeauna oprit, a=0 și V0= Vs. Dacă elicopterul este întotdeauna pornit, a =1 și V0 = infinit după cum putem vedea din grafic. În aplicații practice, elicopterul este pornit și oprit, astfel încât să se obțină tensiunea medie de ieșire necesară, mai multă tensiune sursă.
figura prezintă variația tensiunii de sarcină V0 cu ciclul de funcționare .
aplicarea tocătorului Step-up
figura prezintă frânarea regenerativă a motorului dc.
principiul elicopterului step-up poate fi utilizat pentru frânarea regenerativă a motoarelor de curent continuu. Tensiunea armăturii Ea este analogie cu VS și tensiunea V0 este tensiunea sursei dc. Când elicopterul este pe inductor l stochează energia și când este oprit, inductorul eliberează energia. Dacă Ea / (1-a) depășește V0 , mașina de curent continuu va funcționa ca un generator de curent continuu, iar curentul de armătură va curge într-o direcție opusă modului de conducere. Pe măsură ce puterea curge acum de la mașina dc la sursa V0, aceasta va provoca ruperea regenerativă a motorului dc. Chiar și la viteze reduse ale motorului, se poate asigura ruperea regenerativă, deoarece armătura motorului Ea este direct proporțională cu fluxul de câmp și viteza motorului.