Схема выпрямления
Первичное применение выпрямителей состоит в выводе источника постоянного тока DC из источника переменного тока AC. Практически все электронные устройства требуют постоянного тока, поэтому выпрямитель трехфазный используются внутри блоков питания очень широкого спектра электронного оборудования. Она представляет собой схему выпрямителя, которая преобразует напряжение AC в постоянное напряжение. Эти схемы называются полноволновым выпрямителем, поскольку он генерирует выходной сигнал полного цикла. Большинство промышленных источников питания для электродвигателей и сварочных применений используют трехфазное напряжение AC. Это означает, что устройство для этих цепей должен использовать трехфазный мост, который имеет шесть диодов для обеспечения полноволнового выпрямления два диода для каждой линии трёх фаз.
Поиск данных по Вашему запросу:
Дождитесь окончания поиска во всех базах.
По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.
Содержание:
Мостовой выпрямитель
Однофазную, однополупериодную схему рис. Диаграммы напряжений и токов, поясняющие работу однополупериодного выпрямителя на активную нагрузку с учетом потерь в трансформаторе и вентиле, представлены на рис. Индуктивностью рассеяния трансформатора пренебрегаем, как это обычно допускается в выпрямителях малой мощности [2]. Под действием ЭДС вторичной обмотки ток в цепи нагрузкиможет проходить только в течение тех полупериодов, когда анод диода имеет положительный потенциал относительно катода.
Диод пропускает токв первый полупериод, во второй полупериод, когда потенциал анода становится отрицательным, ток в цепи равен нулю. Выпрямленное напряжениев любой момент времени меньше ЭДС вторичной обмотки, так как часть напряжения теряется на активных сопротивлениях трансформатора и открытого вентиля учитывается сопротивлениемr. Максимальное обратное напряжение на вентиле , как видно из рис.
Диаграмма первичного тока трансформатора подобна диаграмме вторичного тока, если пренебречь током намагничивания и исключить из него постоянную составляющую , которая в первичную обмоткуне трансформируется.
В сердечнике трансформатора за счет постоянной составляющей тока вторичной обмотки создается добавочный постоянный магнитный поток, насыщающий сердечник. Это явление называют — вынужденное подмагничивание сердечника трансформатора постоянной составляющей тока, которое является главным недостатком этой схемы. В результате насыщения намагничивающий ток трансформатора возрастает в несколько раз по сравнению с током в нормальном режиме намагничивания сердечника.
Возрастание намагничивающего тока обусловливает увеличение сечения провода первичной обмотки, следствием чего являются завышенные размеры трансформатора и габариты выпрямителя в целом [2]. Однофазный двухполупериодный выпрямитель со средним нулевым выводом вторичной обмотки трансформатора рис. Обратное напряжение на диодах выше в этой схеме, чем в мостовой. Необходимым элементом данного выпрямителя является трансформатор с двумя вторичными обмотками. Выпрямитель со средней точкой является по существу двухфазным, так как вторичная обмотка трансформатора со средней точкой создает две ЭДС, равные по величине, но противоположные по направлению.
Диаграммы напряжений и токов, поясняющие работу двухполупериодного выпрямителя со средним выводом на активную нагрузку с учетом потерь в трансформаторе и вентилях, представлены на рис. Двухполупериодная схема выпрямления со средней точкой а и диаграммы напряжений и токов в ней при работе на активную нагрузку б. Вторичные обмотки трансформатора подключены к анодам вентилей VD1 и VD2.
Напряжения на вторичных обмотках трансформатора w21 и w22 находятся в противофазе. Поэтому диоды схемы VD1 и VD2 проводят ток поочередно, каждый в соответствующий полупериод питающего напряжения.
В течение первого полупериода положительный потенциал имеет анод диода VD1 и ток проходит через него, нагрузку и вторичную полуобмоткуw21 трансформатора. В течение второго полупериода положительный потенциал имеет анод диода VD2, ток проходит через него, нагрузку и вторичную полуобмоткуw22 трансформатора, причем в цепи нагрузки ток проходит в том же направлении, что и в первый полупериод.
Таким образом, в отличие от простейшего однополупериодного выпрямителя в выпрямителе со средней точкой выпрямленный ток проходит через нагрузку в течение обоих полупериодов переменного тока, но каждая из половин вторичной обмотки трансформатора оказывается нагруженной током только в течение полупериода. В результате встречного направления м. Выходное напряжение снимается в данной схеме между средней нулевой точкой трансформатора и общей точкой соединения катодов обоих вентилей.
Среднее напряжение на нагрузке. Обратное напряжение прикладывается к закрытому диоду, когда проводит ток другой диод. Поскольку к закрытому диоду в этой схеме максимально прикладывается двойное амплитудное напряжение вторичной стороны, то.
Величина при расчете выпрямителя является заданной, поэтому находим действующее значение напряжения на вторичной обмотке трансформатора. Таким образом, габаритная мощность трансформатора в двухполупериодной схеме со средней точкой в 1,48 раза превышает мощность в нагрузке. Однофазный однополупериодный выпрямитель, схема которого приведена на рис.
Однофазный однополупериодный выпрямитель имеет ограниченное применение. Он используется главным образом в маломощных усилителях и в измерительных схемах при условии применения фильтра для сглаживания пульсаций.
Основными недостатками этой схемы являются следующие: высокий уровень пульсаций тока, низкий коэффициент использования трансформатора; значительное изменение выходного напряжения при большом внутреннем сопротивлении вентиля, большое обратное напряжение; малый КПД выпрямителя из-за больших потерь на внутреннем сопротивлении вентиля. Благодаря простоте устройства однофазные однополупериодные выпрямители часто применяются в маломощных цепях измерительных приборов, в радий - и телевизионной технике.
Таким образом, для однофазного однополупериодного выпрямителя следует выбирать анод, у которого максимально допустимое обратное напряжение больше или равно амплитудному значению напряжения на вторичной обмотке трансформатора. Так как УЗ и УЗ имеют однофазные однополупериодные выпрямители, то для сглаживания выходного напряжения необходим конденсатор в 50 - мкф. Чтобы конденсатор успевал зарядиться и обеспечить достаточное сглаживание напряжения на обмотке реле, изменять напряжение на входе УЗ необходимо очень медленно.
После каждого срабатывания проверяемого реле необходимо снизить входное напряжение до нуля и обождать некоторое время, чтобы конденсатор разрядился на реле. Необходимо помнить, что проверять от УЗ или УЗ можно только аппаратуру с номинальным током, не превышающим номинальный ток диодов в выпрямителях зарядного устройства.
На рис. Управление выпрямленным напряжением в управляемых выпрямителях сводится к задержке во времени момента включения тиристора по отношению к моменту его естественного включения. Это осуществляется за счет сдвига фаз между анодным напряжением и напряжением, подаваемым на управляющий электрод тиристора. Такой сдвиг фаз называют углом управления а.
В зависимости от сопротивления переменного резистора R1 угол управления а может изменяться от 0 до 90, что позволяет плавно регулировать выпрямленное напряжение от наибольшей величины до ее половины. Зависимость среднего значения выпрямленного напряжения Ua от угла управления а называют характеристикой управления.
Для однофазного двухполупериодного выпрямителя эта характеристика представлена на рис. Однофазный выпрямитель с удвоением напряжения рис. В первом полупериоде при положительном напряжении на аноде диода VD заряжается конденсатор Сь а во втором полупериоде проводит диод VD2 и конденсатор С2 заряжается напряжением противоположной полярности.
Так как эти конденсаторы включены последовательно, то выходное напряжение почти удваивается. Конденсаторы С ] и С2 могут использоваться как элементы фильтра. Трансформатор в этой схеме используется так же полно, как и в мостовой. В связи с этим такой выпрямитель часто называют полумостовым.
Основным элементом современных управляемых выпрямителей является тиристор. Емкостный фильтр рис. Процесс сглаживания пульсаций емкостным фильтром показан на рис. Положительные полуволны напряжения, выпрямленного однофазным однополупериодным выпрямителем, разделены паузами. Расчет основан на допущении, что R - С Rn. Это допущение почти всегда соблюдается, давая основание считать, что переходные процессы в схеме выпрямления весьма быстро проходят, и время установления режима работы вентиля меньше времени протекания тока через него.
Переходные процессы снова возникают при повторном включении вентиля, в результате чего форма кривой напряжения на конденсаторе несколько отличается от формы кривых, ранее изображенных на графиках. Чтобы учесть потери в схеме однофазного однополупериодного выпрямителя, на рис. Схемы выпрямителей, работающих от трехфазной сети переменного тока, строятся по тем же принципам, что и однофазные выпрямители. Для получения схемы трехфазного однополупериодного выпрямления необходимо использовать три однополупериодных выпрямителя, питающих единую нагрузку, но запитываемых от трех фаз источника входного напряжения со средней точкой рис.
При таком включении для каждого из трех источников напряжения характерно то, что ток из него поступает в нагрузку только во время одного из двух полупериодов колебаний напряжения точнее в течение части времени этого полупериода.
Три диода выпрямителя открываются по очереди в течение одной трети периода колебаний входного напряжения каждый. При рассмотрении схемы однофазного двухполупериодного выпрямителя для расчета среднего напряжения нагрузки использовалась формула:.
Основная частота пульсаций выходного напряжения равна утроенной частоте входного сигнала. Максимальное обратное напряжение на каждом диоде равно амплитуде линейного напряжения на входе выпрямителя, т. К недостаткам данной схемы следует отнести плохое использование трансформатора, который работает с подмагничиванием постоянным током это явление описывалось при рассмотрении однофазного однополупериодного выпрямителя , и повышенное обратное напряжение на диодах.
Диод открывается, и ток проходит от плюса вторичной обмотки трансформатора через диод и сопротивление нагрузки Rн на минус вторичной обмотки трансформатора. Схема выпрямителя представляет собой сочетание двух однополупериодных выпрямителей, работающих на общую нагрузку. На интервале времени [0;p] потенциал точки а — положительный, а точки б — отрицательный, поэтому диод VD1 — открыт и через него протекает ток.
Напряжение, снимаемое с верхней обмотки трансформатора прикладывается к нагрузке. Таким образом через нагрузку ток протекает в одном и том же направлении в течение одного периода.
Достоинства схемы выпрямления: за счет малого числа коммутируемых элементов уменьшаются потери в выпрямительном звене, что позволяет использовать схему при высоком токе нагрузки. Существует возможность размещения полупроводников на одном радиаторе без изолятора.
Недостатки схемы выпрямления: при отключении диода за счет наведения ЭДС с работающей полуобмотки в неработающую происходит удвоение напряжения, прикладываемого к диоду в закрытом состоянии.
Это не позволяет использовать схему при высоких уровнях выпрямленного напряжения. Кроме того на каждом такте участвует в работе только одна из полуобмоток, что ухудшает использование трансформатора.
С точки зрения качественных показателей К0,Кп данная схема не отличается от однофазной мостовой схемы выпрямления. Данная схема позволяет получить двухполупериодное выпрямление. Она содержит трансформатор и четыре диода, два из которых, соединяясь анодами, образуют общий минус выпрямителя, а два другие, соединяясь катодами, образуют общий плюс выпрямителя.
На рисунке представлены графики зависимостей для токов и напряжений цепей. На интервале от 0 до p фазное напряжение U2 имеет положительное значение. При этом диоды VD1 и VD4 находятся в открытом состоянии, и положительная полуволна напряжения U2 проходит в нагрузку. Недостатки: коммутация двух вентилей в каждый момент времени приводит к увеличению потерь в звене выпрямителя, что нежелательно при больших токах.
Наличие двух групп в схеме не позволяет размещать их на одном радиаторе без изоляции. Однофазная однополупериодная схема рис. Данная схема наиболее простая из всех схем выпрямления. При появлении отрицательного потенциала диод закрыт, и ток в нагрузке отсутствует.
Через диод и вторичную обмотку трансформатора протекает тот же ток, что и через нагрузку. Поэтому вторичную обмотку используют неэффективно, так как ток через нее проходит только в течение одной половины периода. Так как постоянная составляющая тока вторичной обмотки не трансформируется в первичную, поэтому ток в ней имеет форму только переменной составляющей рис.
Так как напряжение на нагрузке равно напряжению на вторичной обмотке трансформатора, то. Выразим через действующие напряжения на вторичной обмотке трансформатора. Подставляя значение из выражения 3. Ток первичной обмотки имеет форму переменной составляющей тока вторичной обмотки см.
Это выражение не учитывает намагничивающего тока первичной обмотки.
Выпрямитель
С помощью выпрямителей осуществляется преобразование энергии переменного тока в энергию постоянного тока. В промышленных установках применяют различные схемы выпрямления переменного тока в постоянный, каждая из которых имеет свои достоинства и недостатки. При сравнении различных схем выпрямления учитывают следующие их технические характеристики: число полупроводниковых приборов, коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения, габаритную мощность трансформатора. Однофазная мостовая схема выпрямления рис. Трансформатор позволяет согласовать напряжение сети и выпрямленное напряжение нагрузки. В одну диагональ моста точки 1 и 3 включен источник переменного напряжения, а в другую точки 2 и 4 — нагрузка R н.
Выпрямители: Однофазный однополупериодный выпрямитель
Для выпрямления переменного тока с помощью полупроводниковых приборов существует много различных схем. Однополупериодная схема с активной нагрузкой приведена на рисунке , где — силовой трансформатор в отличие от выходных, входных и других типов трансформаторов, применяемых в электронных приборах , обмотка I которого является сетевой, а обмотка II — повышающей, В — вентиль и — нагрузка. Под действием положительных импульсов переменного напряжения, возникающего в обмотке II, через вентиль В и нагрузку протекает пульсирующий и прерывистый ток рис. Сопротивление вентиля В непостоянно: оно определяется крутизной вольт-амперной характеристики в каждой точке. Однако при включении последовательно с диодом нагрузки сопротивление Рис. Пусть — переменное напряжение, подлежащее выпрямлению, синусоидально: тогда выпрямленный ток имеющий форму половины синусоиды рис. Найдем среднее за период значение выпрямленного тока : где — амплитуда тока в импульсе. Из соотношения 4. С увеличением тока нагрузки напряжение линейно падает на величину падения напряжения на вентиле. Из схемы см.
Типы выпрямителей
Простейшим выпрямителем является схема однофазного однополупериодного выпрямителя рис. Однофазный однополупериодный выпрямитель а и временные диаграммы, поясняющие его работу б. Таким образом, среднее значение напряжения на нагрузочном резисторе будет равно:. Спектральный состав выпрямленного напряжения имеет вид разложение в ряд Фурье :.
Типы выпрямителей переменного тока
Однофазную, однополупериодную схему рис. Диаграммы напряжений и токов, поясняющие работу однополупериодного выпрямителя на активную нагрузку с учетом потерь в трансформаторе и вентиле, представлены на рис. Индуктивностью рассеяния трансформатора пренебрегаем, как это обычно допускается в выпрямителях малой мощности [2]. Под действием ЭДС вторичной обмотки ток в цепи нагрузки может проходить только в течение тех полупериодов, когда анод диода имеет положительный потенциал относительно катода. Диод пропускает ток в первый полупериод, во второй полупериод, когда потенциал анода становится отрицательным, ток в цепи равен нулю. Выпрямленное напряжение в любой момент времени меньше ЭДС вторичной обмотки , так как часть напряжения теряется на активных сопротивлениях трансформатора и открытого вентиля учитывается сопротивлением r.
Схемы выпрямления
Классификация схем выпрямления переменного тока и их параметры В устройствах автоматики и телемеханики применяют следующие схемы выпрямления переменного тока: однофазную однополупериодную; однофазную двухполупериодную схему Миткевич а ; однофазную мостовую; трехфазную однополупериодную; трехфазную мостовую схему Ларионова. Схемы выпрямления однофазного тока используют при небольших мощностях выпрямительных устройств примерно до 1 кВт. Они дают неравномерную нагрузку на сеть трехфазного переменного тока и требуют дорогостоящих фильтров. Схемы выпрямления трехфазного тока применяют при мощностях более 1 кВт. В этом случае выпрямительные устройства равномерно нагружают трехфазную сеть и не требуется громоздких и дорогостоящих фильтров.
Электронные выпрямители.
Выпрямитель состоит из трансформатора, вентильной группы группы выпрямительных диодов или тиристоров и сглаживающего фильтра. При подаче на вход выпрямителя — на первичную обмотку трансформатора — переменного напряжения u 1 на выходе выпрямителя — на нагрузке — появляется постоянное напряжение u. Трансформатор предназначен для получения на нагрузке необходимого постоянного напряжения u. Вентильная группа преобразует переменное напряжение u 2 , поступающее со вторичной обмотки трансформатора, в постоянное по знаку напряжение u 3.
Теория и практика. Кейсы, схемы, примеры и технические решения, обзоры интересных электротехнических новинок. Уроки, книги, видео. Профессиональное обучение и развитие. Сайт для электриков и домашних мастеров, а также для всех, кто интересуется электротехникой, электроникой и автоматикой.
В данной статье расскажем что такое выпрямитель тока, принципы его работы и схемы выпрямления электрического тока. Выпрямитель электрического тока — электронная схема, предназначенная для преобразования переменного электрического тока в постоянный одно полярный электрический ток. В полупроводниковой аппаратуре выпрямители исполняются на полупроводниковых диодах. В более старой и высоковольтной аппаратуре выпрямители исполняются на электровакуумных приборах — кенотронах. Раньше широко использовались — селеновые выпрямители. Для начала вспомним, что собой представляет переменный электрический ток.
Ещё в начале ХХ века имел место очень принципиальный спор между корифеями электротехники. Какой ток выгоднее передавать потребителю на большие расстояния: постоянный или переменный? Научный спор выиграли сторонники передачи переменного тока по проводам высоковольтных линий от подстанции к потребителю.
Пока нет комментариев.