Однофазные и трехфазные выпрямители

Структурная схема однофазного выпрямительного устройства изображена на рис. 9.1. На вход выпрямителя подается переменное напряжение u₁ которое с помощью трансформатора Тр изменяется до требуемого значения и₂. Кроме того, трансформатор осуществляет электрическую развязку источника выпрямляемого напряже­ния и нагрузочного устройства, что позволяет получать с помощью

нескольких вторичных обмоток различные значения напряжений м₂, гальванически не связанных друг с другом. После трансформатора переменное напряжение и₂ вентильной группой ВГ (или одним вентилем) преобразуется в пульсирующее напряжение и₀₁. Количество вентилей зависит от схемы выпрямителя.

В выпрямленном напряжении и₀₁ помимо постоянной составляющей присутствует переменная составляющая, которая с помощью сглаживающего фильтра СФ снижается до требуемого уровня, так что напряжение и₀₂ на выходе фильтра имеет очень малые пульсации. Установленный после фильтра стабилизатор постоянного на­пряжения Cm поддерживает неизменным напряжение U_н на нагрузочном устройстве R_н при изменении значений выпрямленного на­пряжения или сопротивления R_n.

В зависимости от условий работы и требований, предъявляемых к выпрямительным устройствам, отдельные его блоки могут отсутствовать. Например, если напряжение сети соответствует требуемому значению выпрямленного напряжения, то может отсутствовать трансформатор, а в отдельных случаях — стабилизатор постоянного напряжения.

Для выпрямления однофазного переменного напряжения широко применяют три типа выпрямителей: однополупериодный и два

двухполупериодных. Схема однополу-периодного выпрямителя приведена на рис. 9.2, а. Выпрямитель состоит из трансформатора, к вторичной обмотке которого последовательно подсоединены диод Д и нагрузочный резистор R_н.

Для упрощения анализа работы выпрямителей трансформатор и диод считают идеальными, т. е. принимают следующие допущения: у трансформатора активное сопротивление обмоток, а у диода прямое сопротивление равны нулю; обратное сопротивление Диода равно бесконечности; в трансформаторе отсутствуют потоки рассеяния. При таких допущениях с Подключением первичной обмотки трансформатора к сети переменного синусоидального напряжения во вторичной обмотке будет наводиться синусоидальная ЭДС.

Работу выпрямителя удобно рассматривать с помощью временных диаграмм рис. 9.2, б. В первый полупериод, т. е. в интервале времени 0 — Т/2, диод открыт, так как потенциал точки а выше потенциала точки b, и под действием напряжения в цепи вторичной обмотки трансформатора возникает ток i_н. В интервале времени Т/2—Т диод закрыт, ток в нагрузочном резисторе отсутствует, а к запертому диоду прикладывается обратное напряжение и₂.

Основными электрическими параметрами однополупериодного выпрямителя ивсех выпрямителей являются:

средние значения выпрямленных, тока и напряжения I_{н ср} и U_{н ср};

мощность нагрузочного устройства Р_н.ср.=U_н.ср I_{н ср};

амплитуда основной гармоники выпрямленного напряжения U_{ocн m};

коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения p=U_{осн т}/U_н. _ср;

действующие значения тока и напряжения первичной и вторичной обмоток трансформатора I₁, U₁, и I₂, U₂;

типовая мощность трансформатора S_тр=0,5 (S₁+S₂), где S₁=U₁I₁, а S₂= U₂I_2;

коэффициент полезного действия

η = Р_н.ср/(Р_н.ср +Р_тр+Р_д.),

где Р_тр — потери в трансформаторе, а Рд — потери в диодах.

В однополупериодном выпрямителе (рис. 9.2)

(9.1)

или

I_пр.ср=0,45U₂/R_н