Описание и принцип действия выпрямителя

В однофазной мостовой схеме к одной из диагоналей моста подключается источник переменного напряжения (вторичная обмотка трансформатора), а к другой – нагрузка.

В мостовой схеме диоды работают попарно: в течение одной половины периода сетевого напряжения ток протекает от вторичной обмотки трансформатора по цепи V1, R_d, V2, а на втором полупериоде – по цепи V3, R_d, V4, причем в каждом полупериоде через нагрузку ток проходит в одном направлении, что и обеспечивает выпрямление. Коммутация диодов происходит в моменты перехода переменного напряжения через нуль. Работу схемы можно показать с помощью временных диаграмм, изображённых на рисунке 2.

Рисунок 1. Схема выпрямителя

Рисунок 2. Временные диаграммы

Достоинства:

1)Меньшее обратное напряжение на диоде.

2)Лучшее использование трансформатора по мощности.

Недостатки:

1)Ток протекает сразу по двум диодам, что увеличивает падение напряжения и уменьшает КПД выпрямителя.

2)Увеличенное количество диодов.

Применение: Находит самое широкое распространение в однофазных выпрямительных устройствах в широком диапазоне мощностей.

Расчет напряжений на элементах схемы

Среднее значение напряжения на выходе выпрямителя при холостом ходе

,

B,

где U_dн– среднее значение выпрямленного напряжения, В, при

номинальном токе

нагрузки, берётся из исходных данных;

А – коэффициент внешней характеристики, зависящий от схемы

выпрямителя;

u_к – напряжение короткого замыкания вентильного трансформатора,

берётся из исходных данных.

Полученное значение напряжения на выходе выпрямителя в режиме холостого хода округляем в большую сторону с одновременным увеличением на 1-5%, чтобы компенсировать потери напряжения в ошиновке, вентилях, защитной аппаратуре и т.д.

Принимаем 1085 В.

Действующее значение напряжения на фазе вентильной обмотки трансформатора определяется с учётом свойств конкретной схемы.

U_2ф = U_do· к₁ ,

где к₁ – коэффициент, числовое значение которого зависит от схемы.

U_2фз = U_do· к_1з = 1085∙1,11=1204,35 B,

Коэффициент трансформации вентильного трансформатора при соединении первичной и вторичной обмоток звездой

,

где U_c – напряжение питающей сети, В, берётся из исходных данных.

Максимальное обратное напряжение на вентильном плече выпрямителя

U_в.макс = U_do· к₂

где к₂ – коэффициент, числовое значение которого зависит от свойств.

U_в.макс= 1085 ∙ 1,57 = 1703,45 В

Для расчёта значений внешней характеристики используем выражение

,

где U_do – напряжение холостого хода выпрямителя, В;

I_d­­­­ – текущее значение тока нагрузки, А, задаётся в пределах от

0 до 1,5 I_dн;

I_dн – номинальное значение тока нагрузки выпрямителя, А, берётся из

исходных данных.

По полученным данным строим внешнюю характеристику выпрямителя f( (рисунок 2).

Таблица 1. Результаты расчёта значений внешней характеристики

	1085	1074,54	1064,06	1053,59	1043,12	1032,65
	0	300	600	900	1200	1500

Рисунок 2. Внешняя характеристика выпрямителя.