ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ. Выпрямителем (источником вторичного электропитания) называют устройство, служащее для преобразования переменных напряжения и тока в постоянные

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ И РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Выпрямителем (источником вторичного электропитания) называют устройство, служащее для преобразования переменных напряжения и тока в постоянные, которые необходимы для питания ряда электронных устройств.

Трансформатор Тр предназначен для согласования входного (се­тевого) напряжения u₁ и выходного (выпрямленного) u_н напряжения нагрузки Н. Блок вентилей В выполняет функцию выпрямления переменного тока. Для уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения (тока) в цепи нагрузки Н применяют сглаживающий фильтр СФ. В случае управляемого выпрямителя необходим блок уп­равления БУ, содержащий систему управления вентилями и систему автоматического регулирования уровня выходного напряжения u_н. В неуправляемые выпрямители встраивают блок стабилизации СТ, поддерживающий номинальный уровень выходного напряжения или тока нагрузки при колебаниях напряжения сети и при изменении сопротивления нагрузки. В зависимости от условий работы и предъявляемых требований к выпрямителю отдельные его узлы могут отсутствовать.

Преобразование переменного тока в постоянный осуществляется с помощью нелинейных элементов с несимметричной ВАХ, обладающих вентиль­ными свойствами (односторонней проводимостью). Это свойство характерно для электрова­куумных, ионных и полупроводниковых приборов. В данной работе будут исследоваться выпрямители на полупроводниковых приборах, которые в настоящее время находят наибольшее применение.

Идеальный электрический вентиль не имеет потерь, его сопротивление в проводящем направлении от анода А к катоду К (рис. 22.1, б) равно нулю, в непроводящем - бесконечности, т. е. ВАХ имеет вид 2 в отличие от ВАХ 1 реального вентиля. Простейшие вентили (диоды) являются неуправляемыми, а вентили (тиристоры, транзисторы, электронные лампы), имеющие третий (управляющий) электрод, составляют широкий класс управляемых вентилей.

С учетом рассмотренных типов вентилей и предъявляемых требований к качеству напряжения питания нагрузочных устройств, строят различные схемы выпрямления, т. е. устройства, называемые выпрямителями.

Классификационные признаки выпрямителей:

· неуправляемые (U_н = const) и управляемые (U_н = var);

· однотактные и двухтактные;

· однофазные и многофазные (чаще трехфазные);

· малой (до 1 кВт), средней (до 100 кВт) и большой (свыше 100 кВт) мощности;

· низкого (до 25 В), среднего (до 1000 В) и высокого (свыше 1000 В) напряжений.

Основные параметры выпрямителя:

· U_ср (I_ср) - среднее значение выпрямленного напряжения (тока) нагрузки;

· U_m.ог - амплитуда основной гармоники выпрямленного напряжения;

· q_n = U_m.ог/U_ср - коэффициент пульсации выпрямленного напряжения;

· S - мощность трансформатора (в вольтамперах - В×А или в киловольтамперах - кВ×А);

· I_пр.ср - прямой средний ток вентиля;

· U_пр.ср - среднее напряжение (менее 2 В) на вен­тиле при токе I_пр.ср;

· U_обр.max и I_пр.max - максимальные допустимые обратное напряжение и прямой ток вентиля.