5. Выпремители. Блок-схема. Назначение элементов. Классификация.

Выпрямителем называется устройство, предназначенное для преобразования переменного тока в постоянный. Основ­ным элементом выпрямителей является полупроводниковый ди­од

Диод имеет два электрода - анод и катод. Если электрический потенциал на аноде выше, чем на катоде (V_A > V_к), то сопротивление диода практически равно ну­лю и он пропускает электрический ток, если V_A < V_к, сопротивление диода становится большим и поэтому ток через него протекать не может. Проводящее состояние диода часто называют прямым включением, а непроводящее - обрат­ным.

В блочном виде схема выпрямления имеет вид:

Трансформатор требуется, если имеется несоответствие между напряжениями сети и приемника. Фильтр предназначен для сглаживания пульсирующего напряжения. Стабилизатор обеспечивает неизменное по величине напряжение. В зави­симости от требований к напряжению, питающему приемник, некоторые блоки могут отсутствовать.

Классификация:

1. По числу фа выпрямленного напряжения:

А) однофазные

Б) трехфазные

В) многофазные

2. По мощности:

А) малые

Б) средние

В) большие

3. По типу диодов:

А) диодные

Б) тиристорные

4. По кол-ву периодов:

А) однопериодные

Б) двухполупериодные

5. По числу тактов протекающего тока:

А) однотактные

Б) двухтактные

6. Однополупериодная, однофазная схема выпрямления переменного тока. Работа. Временные диаграммы. Расчет.

Рассмотрим процессы и основные соотношения в однофазном однополупериодном выпрямителе при условии, что вентиль и трансформатор идеальные. В полупериод (t₀-t₁), когда U₂>0, диод VD проводит ток (диод открытый). Посколько диод идеальный, снижение напряжения на нем и все напряжение U₂ приложено к сопротивлению нагрузки R_н (U₂=U_H и i=U₂/ R_н). В конце этого полупериода U₂=0 и i=0. Затем (t₁-t₂) напряжение U₂ изменяет знак U₂<0, к диоду прикладывается отрицательное напряжение, и он закрывается (i=0 U_Н=0). В этом полупериоде диод будет находиться под обратным (зваротным) напряжением. Главные электрические параметры выпрямителей: I_н.сяр, U_н.сяр – средние значения тока и напряжения; P_н.сяр = U_н.сяр* I_н.сяр – мощность нагрузочного приспособления; U_аст.m – амплитуда основной гармоники выпрямленного напряжения; K_п= U_аст.m /U_н.сяр – коэффициент пульсации выпрямленного напряжения; I₁,U_1,I₂,U₂ – действующее значение тока и напряжения первичной и вторичной обмоток трансформатора. В однополпериодном выпрямителе:

U_н.сяр=1/(2 π) U₂= π U_н.сяр/ = 2,22 U_н.сяр

Ток I_н.сяр равен прямому току диода: I_пр.сяр= I_н.сяр= U_н.сяр/ R_н= 0,45U₂/ R_н. Ток вторичной обмотки трансформатора i₂ равен току нагрузки. Тогда действующее значение этого тока I₂: I₂=π U_н.сяр/(2 R_н)=1,57 I_н.сяр. Мощность трансформатора S_TP=S₂= I₂*U₂=2,22* U_н.сяр*1,57* I_н.сяр=3,5* P_н.сяр. Коэффициент пульсации K_п определяется отнощением амплитуды первичной(главной) гармоники U_max/2 к выпрямленному напряжению U_max/ π ряда Фуръе. K_п= π U_max/ (2U_max)= π/2=1,57.

Преимуществоом этого выпрямителя является его простота, а недостатком – большой коэффициент пульсации и маленькие значения выпрямленного тока и напряжения.