Выпрямители:
- называется полупроводниковое устройство, предназначенное для преобразования переменного синусоидального тока или напряжения в пульсирующее постоянное.
Классификация:
1.По виду выходной величины:
- неуправляемый;
-управляемый.
2.По потребляемой мощности:
- Одно - фазные Р<4кВт
-Двух - фазные Р>4Квт.
3.По количеству выпрямительных полупроводников:
-Однополупериодные;
-Двухполупериодные.
Неуправляемый однофазный однополупериодный выпрямитель.
TV A K VD
+
1
-2 +1 -2
~ Uc Rн Uн
-1 +2 -1 +2
Принцип действия выпрямителя , используя временные диаграммы работы
Uс
+
Uм t
i При Uпр →Rвн pn=0
При Uобр→Rвн pn→∞
t
Uн
iRн Uс = 0,45 U
t
В 1-ый полупериод pn – переход ,вентильный выпрямительный диод, VD – открыт, через сопротивление нагрузки протекает ток и на выходном резисторе появляется Uн=iRн.
Во 2-ой полупериод pn – расширяется , i=0 , Rн=0. При Uобр ток через диод =0. На выходе получаем постоянный по знаку пульсирующий по величине сигнал.
Основные параметры выпрямленного напряжения:
1.Среднее значение выпрямительного напряжения:
Т П П
Uср=1/Т ∫Um *sinωt dt= 1/Т ∫Um *sinωt dt = Um/(1/f *ω) *(-cosωt)│= -Um/(1/f *2Пf)(-1-1)
0 0 0
=Um/П=√2 U/П=1,41/3,14U=0,45 U
2.Частота пульсаций выпрямленного напряжения:
ωп = ω
3.Коэффициент пульсации:
Коэффициент пульсации равен отношению амплитуды низшей гармоники , расположения функцией в ряд Фурье поделённой на постоянную составляющую ряда, которая представляет собой среднее значении выпрямленного U.
Р=Umнизшая/Uср.
Следующий спектральный состав в виде разложения в ряд Фурье
Uн=1/П*Um + 1/2 Um *sinωt -2/3П Um * 2cosωt
1.Uср=U0=Um/П
2. ωп -Постоянная составляющая ряда Фурье даёт среднее значение выпрямленного напряжения.
Частота пульсации- частота низшей синусоидальной гармоники ωп = ω.
3. Коэффициент пульсации:
р=(Umax *П)/ 2*Um=П/2=1,57 –
это означает . что в постоянной составляющей 157% составляет переменное составляющее.
Вывод: Коэффициент пульсации равен 1,57 имеет большое значение и такое выпрямленное напряжение непригодно для питания электронных устройств.
Однофазный двухполупериодный выпрямитель с выводом средней точки трансформатора:
T V VD1
+1 2- i1
U
c -
+ Rн
+
-
- + Uн i
VD2
U
с
Um +
t
i1 При
Uпр
→Rвн
pn=0
При Uобр→Rвн pn→∞
t
i
2
t
Uн
iRн i2Rн i1Rн Uс =0,9U
t
В 1-ый полупериод : U прямое приложено к диоду VD1 , и он пропускает ток, к диоду VD2 приложено U обратное.
Во 2-ой полупериод: U обратное приложено к диоду VD1, он закрыт и ток не пропускает , к диоду VD2 приложено U прямое и он пропускает ток.
На нагрузочном резисторе ток протекает в обоих полупериодах i1 и i2, это видно на временной диаграммы, значит среднее значение выпрямительного напряжения должно быть в 2 раза больше.
Uн=2/П*Um - 4/3П Um * cos 2ωt -4/15П* Um *cos 4ωt…
По ряду Фурье запишем основные параметры выпрямителя:
1.Uср=2Um/П=(2*√2U)/3,14=0,9U
2. ωп =2ω
3. Коэффициент пульсации:
р=(4Um *П)/ 3П*2Um=4/6=0,67% =67%
4.Uобр= 2Um.
Достоинства:
+ Меньше пульсации выпрямленного напряжения р=0,67
и недостатки:
- Необходимость предварительного тренинга пары диодов с целью получения одинаковых токов.
- Необходимость в специальном трансформаторе с выводом средней точки.