Однофазный мостовой выпрямитель
В однофазной мостовой схеме выпрямления (рис. 2.5) четыре диода образуют плечи выпрямительного моста. Источник переменного напряжения включается в одну из диагоналей моста, нагрузка – в другую. Диоды в рассматриваемой схеме включаются и выключаются парами в противоположных плечах моста. Во время положительной полуволны ток протекает через диоды 
и 
, во время отрицательной – через диоды 
и 
. Временные диаграммы токов и напряжений такие же, как и для выпрямителя со средней точкой (см.
рис. 2.4, б).
Основные параметры выпрямителя:
· постоянная составляющая
напряжения нагрузки
;
· постоянная составляющая
выходного тока
;
· коэффициент пульсаций
;
· действующее значение входного напряжения выпрямителя
;
· максимальное обратное напряжение диода
;
· среднее значение тока диода
;
· максимальное значение тока диода
.
Мостовой выпрямитель характеризуется высокими технико-экономическими показателями и широко применяется на практике. Двукратное увеличение числа диодов, по отношению к схеме с выводом нулевой точки, компенсируется упрощенной конструкцией трансформатора. Ток во вторичной обмотке трансформатора протекает в течение обоих полупериодов, что повышает эффективность использования трансформатора.
Многофазные выпрямители
Многофазное выпрямление значительно уменьшает пульсации выпрямленного напряжения. Мощные выпрямители подключают к сети трехфазного тока через трехфазный трансформатор.
|
|
|
Схема трехфазного выпрямителя с нулевым выводом и временные диаграммы напряжений приведены на рис. 2.6.
В каждый момент времени открыт только один из диодов, на аноде которого напряжение положительно и максимально. Очередность включения: , и , – определяется последовательностью чередования фаз: A, B, C. Токи диодов, складываясь, создают ток нагрузки 
. Выходное напряжение совпадает с огибающей положительных полуволн вторичных фазных напряжений. Коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения 
меньше коэффициента пульсаций 
двухполупериодного однофазного выпрямителя. Частота пульсаций 
в три раза превышает частоту питающей сети.
Схема трехфазного мостового выпрямителя (схема Ларионова) приведена на рис. 2.7, а.
Выпрямитель включает три пары последовательно соединенных диодов. Диоды с нечетными номерами , , 
образуют группу с соединенными катодами, диоды с четными номерами , 
, 
– анодную группу. Каждый диод открыт в течение трети периода, когда напряжение его фазы превышает напряжения других фаз (рис. 2.7, б).
Одновременно ток проводят два диода: один из катодной, другой из анодной группы. Диоды катодной группы , , открываются в моменты пересечения положительных участков синусоид питающего напряжения (точки 1 – 3). Диоды анодной группы , , открываются в моменты пересечения отрицательных участков синусоид (точки 4 – 6). Моменты перехода диодов катодной и анодной групп в проводящее состояние не совпадают. Каждый диод одной группы работает по очереди с парой диодов другой группы, что увеличивает частоту пульсаций выходного напряжения. Выпрямленное напряжение u2 совпадает с огибающей межфазных (линейных) напряжений.
|
|
|
Мостовой выпрямитель характеризуется высокими технико-экономическими показателями и широко применяется на практике. Выпрямитель эффективно использует трансформатор, имеет малый коэффициент пульсаций 
на частоте 
, которая в шесть раз превышает частоту 
питающего напряжения.
Управляемые выпрямители
Управляемый выпрямитель позволяет плавно регулировать величину выпрямленного напряжения. Для регулирования постоянной составляющей выходного напряжения в рассмотренных схемах выпрямления диоды заменяют управляемыми полупроводниковыми приборами: тиристорами или транзисторами. Регулирование напряжения обеспечивается изменением момента перевода вентиля в проводящее состояние. Перевод осуществляется управляющим сигналом.
|
|
|
Двухполупериодный управляемый выпрямитель на тиристорах повторяет диодную схему и дополнительно включает устройство управления УУ (рис. 2.8).
Устройство управления тиристорами вырабатывает импульсы тока управления 
и 
в каждый полупериод питающего напряжения. Тиристоры включаются с задержкой, определяемой приходом управляющего импульса. Задержки включения для тиристоров Т1 и Т2 составляют 
и 
, соответственно. Угол управления 
регулируется в пределах 
. Изменяя момент отпирания тиристора, регулируют ток нагрузки. Постоянная составляющая выпрямленного напряжения
(2.8)
изменяется в пределах 
.
Если управляющие импульсы подаются в моменты появления на тиристорах положительного напряжения, то схема работает так же, как и неуправляемая схема на диодах.
Сглаживающие фильтры
Выпрямленное напряжение обладает существенными пульсациями и непригодно для непосредственного питания потребителей постоянного тока. С целью снижения пульсаций применяют сглаживающие фильтры, простейшими из которых являются емкостной, индуктивный и индуктивно-емкостный. Эффективность работы сглаживающего фильтра оценивают коэффициентом сглаживания
|
|
|
, (2.9)
который определяет кратность снижения пульсаций в результате прохождения через фильтр.
Емкостный фильтр
Емкостный фильтр (С-фильтр) представляет собой конденсатор 
, включаемый в схему выпрямителя параллельно нагрузке 
(рис. 2.9, а).
 |
Вход и выход емкостного фильтра совпадают, поэтому эффективность работы фильтра определяют по коэффициентам пульсаций
до и 
после его подключения. На временном интервале 
диод открыт (рис. 2.9, б) и конденсатор заряжается от вторичной обмотки трансформатора через малые сопротивления открытого диода и обмотки. Время заряда конденсатора определяется величиной тока диода 
. С уменьшением времени амплитуда зарядного тока растет, что при большой емкости может вывести диод из строя.
На интервале 
диод закрыт, источник напряжения 
отключен от конденсатора и нагрузки и конденсатор разряжается на резистор . При закрытом диоде ток нагрузки обеспечен лишь энергией, запасенной в конденсаторе за время заряда. Конденсатор разряжается экспоненциально с постоянной времени 
. Фильтр эффективен, если постоянная времени разряда конденсатора намного превосходит период основной гармоники выпрямленного напряжения 
или выполняется соотношение
. (2.10)
Конденсатор пропускает пульсации напряжения, но не пропускает постоянную составляющую. Постоянная составляющая выпрямленного напряжения определяет ток нагрузки .
Тяжелый режим работы диода и соответствующих электрических цепей ограничивает применение емкостного фильтра выпрямителями малой мощности.
Индуктивный фильтр
Индуктивный фильтр (L-фильтр) представляет собой дроссель 
, включаемый в схему выпрямителя последовательно нагрузке (рис. 2.10, а).
Во время положительной полуволны напряжения растет ток нагрузки iн и энергия источника запасается в магнитном поле дросселя (рис. 2.10, б). При снижении напряжения расход запасенной энергии продлевает ток. Для эффективной работы L-фильтра необходимо, чтобы для основной гармоники выполнялось соотношение
. (2.11)
Индуктивный фильтр обладает большим сопротивлением для переменной составляющей и подавляет ее. Для постоянной составляющей сопротивление дросселя мало. Фильтр, ослабляя пульсации, усиливает в нагрузке постоянную составляющую тока.
Из условия (2.11) следует, что L-фильтр эффективен при малых сопротивлениях нагрузки , т. е. в мощных цепях. Оказывая большое сопротивление переменной составляющей тока, дроссель облегчает режим работы диода и цепи нагрузки. Индуктивный фильтр малоэффективен в однофазных однополупериодных выпрямителях из-за уменьшения до нуля выпрямленного тока и эффективен при двухполупериодном выпрямлении.
Г- и П-образные фильтры
Существенного снижения пульсаций выпрямленного напряжения достигают в результате применения Г-образных фильтров. К таким фильтрам относят LC- и RC-фильтры (рис. 2.11, а, б).
Наличие двух реактивных элементов в LC-фильтре обеспечивает снижение переменной составляющей как тока, так и напряжения. Дроссель с большим сопротивлением для переменной составляющей уменьшает пульсации тока. Пульсации напряжения снижает конденсатор , обладающий малым сопротивлением для переменной составляющей. LC-фильтр эффективен привыполнении условия 
. Существенным недостатком LC-фильтра являются большие габариты дросселя. В маломощных выпрямителях при малых токах вместо дросселя включают резистор 
, получая RC-фильтр, имеющий малые массу, габариты и стоимость.
П-образный фильтр включает емкостной (С-фильтра) и Г-образ-ный фильтры (рис. 2.11, в, г).
Дата добавления: 2018-05-01; просмотров: 1282; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!