Неуправляемые выпрямители

Выпрямителяминазывают электрические схемы, предназначенные для преобразования энергии переменного тока в энергию постоянного тока. Они служат для питания устройств промышленной электроники. Питание электронной аппаратуры осуществляется с помощью маломощных выпрямителей, работающих от однофазной сети переменного тока. Для питания мощных промышленных установок используют выпрямители большой мощности, работающие от трехфазной сети.

Выпрямители бывают неуправляемые и управляемые.

Однофазные выпрямители делят на однополупериодные и двухполупериодные.

Основные параметры выпрямителей:

средние значения выпрямленного напряжения U_d и тока I_d

допустимый коэффициент пульсаций К_п - отношение амплитуды переменной составляющей основной гармоники к среднему значению выпрямленного напряжения K_п=(U_~1/U_d)100%.

Однофазная однополупериодная схема выпрямления

Эта схема является однотактной, т. к. ток во вторичной обмотке трансформатора проходит только в течении положительного полупериода входного напряжения.

Временные диаграммы напряжения на нагрузке при синусоидальном входном напряжении показаны на рис. 2.9.

а) среднее значение выпрямленного напряжения U_d =0,45U₂

б) коэффициент пульсаций Кп= 1,57

в) среднее значение выпрямленного тока I_d= U_d/R_H

среднее значение тока через каждый диод: I_а = I_d

г) к запертому вентилю приложено обратное напряжение

Эта схема служит для питания цепей малой мощности. Она проста, но имеет высокий уровень пульсаций, малую величину выпрямленного напряжения и характеризуется подмагничиванием сердечника трансформатора постоянным током.

Схема однофазного двухполупериодного выпрямителя

с выводом нулевой точки.

В двухполупериодном выпрямителе в течение одной половины периода переменного напряжения ток проходит через диод Д₁ а в течение другой половины периода — через диод Д₂. Трансформатор Тр выполнен с двумя вторичными обмотками, имеющими общий (нулевой) вывод. Временные диаграммы напряжений и токов первичной и вторичных обмоток трансформатора, а также сопротивления нагрузки R_н представлены на рис. 8.2, б. Диоды Д₁ и Д₂ работают поочередно благодаря противофазности ЭДС е_2а. и е_2b во вторичных обмотках трансформатора.

Ток i_d в нагрузке в течение всего периода переменного напряжения проходит в одном и том же направлении за счет чередующихся токов i_a1 и i_a2.Этот ток вызывает на нагрузке пульсирующее напряжение U_d. Среднее значение выпрямленного напряжения на нагрузке

(8.1)

Рис. 8.2

Среднее значение выпрямленного тока I_d= U_d/R_H

Среднее значение тока через каждый диод: I_а = I_d/2

К запертому вентилю прикладывается обратное напряжение равное:

Расчетная мощность трансформатора P_тр=1,48P_d

Коэффициент пульсаций K_П=U_~1/U_d=~0,67

Мостовая схема выпрямителя.

Это однофазный двухполупериодный выпрямитель (рис. 8.3, а). Диоды в нем являются плечами моста. К одной диагонали моста приложена переменная ЭДС вторичной обмотки трансформатора е₂, во вторую диагональ включена нагрузка R_н.

При положительной полуволне ЭДС вторичной обмотки трансформатора е₂ (интервал 0 — π на рис. 8.3, б) ток i_2,3, проходит по це­пи: точка а с положитель­ным потенциалом — открытый диод Д₂— резистор R_н— открытый диод Д₃— точка b с отрицательным потенциалом. Диоды Д₁ и Д₄ при этом заперты.

Через полпериода (интервал π–2π) потенциал точки а станет отрицательным, а точки в — положительным. Диоды Д₂ и Д₃ закроются и ток i_1,4 будет проходить от точки в через диод Д₄, нагрузку R_н и диод Д₁к точке а. Таким образом, ток i_d через нагрузку R_н в оба полупе­риода проходит в одном направлении.

Рис. 8.3

Среднее значение выпрямленных напряжения и тока, а также среднее значение тока вентиля мостовой схемы получаются такими же, как и в схеме с нулевым выводом. Обратное напряжение неработающего вентиля:

Во вторичной обмотке ток проходит дважды за период и при активной нагрузке имеет форму синусоиды. Вынужденного намагничивания сердечника трансформа­тора нет. Расчетная мощность трансформатора P_тр=1,23P_d

Преимущества

1) максимальное обратное напряжение, прикладываемое к неработающим вентилям, в два раза меньше;

2) меньше расчетная мощность трансформатора;

3) при значении ЭДС е₂, совпадающем с напряжением сети, мостовую схему можно питать непосредственно от сети (без трансформатора).