1.5Конструкция, обозначения электродов , технические харакеристики

Рис 8

В справочнике приводятся следующие технические характеристики:

Рабочее напряжение U_АК ,рабочий ток, максимальная рассеиваемая мощность,

напряжение открытия, напряжение закрытия , предельное обратное напряжение

Тема 2(4ч): Выпрямители:

4. Лекция 3 (2ч)

Выпрямители в однофазных цепях: а) однополупериодный, б) 2-х полупериодный, (мостовой).Расчет среднего выпрямленного напряжения, коэффициент пульсаций.

Однополупериодные выпрямители.

Однополупериодная схема выпрямления с активной нагрузкой (рис. 5 а) является простейшей из известных схем выпрямления. Будем считать диод и трансформатор идеальными, т. е. полагаем, что сопротивление диода в прямом направлении равно нулю, в обратном- бесконечности, а активные и реактивные сопротивления обмоток трансформато­ра равны нулю.

рис. 5 а,б

В течение первого полу-периода напряжения на вторичной обмотке трансформатора, когда на аноде диода VD потенциал будет положительный относительно катода, диод открыт. Напряжение на вторичной обмотке трансформатора будет непосредственно приложено к нагрузке и в ней возникнет ток (рис. 5 б), который будет повторять форму напряжения на вторичной обмотке трансформатора, так как трансформатор идеальный. В течение второго полупериода на аноде диода VD будет отрицательный относительно катода потенциал, диод закрыт, а ток в нагрузке окажется равным нулю. Среднее значение выпрямленного напряжения на нагрузке, его постоянную составляющую в пределах периода, можно найти из следующего равенства :

=

Заменив амплитудное значение напряжения его действующим ( ), получим

или

Постоянную составляющую вы­прямленного тока можно подсчитать по формуле:

Обычно значение напряжения , так же как тока, задается при расчете выпрямителя.

Если напряжение сети известно, то коэффици­ент трансформации трансформатора, необходимый для обеспечения заданного напряжения на нагруз­ке, должен быть равен

Из работы схемы следует, что в течение тех полупериодов, когда диод закрыт, к нему приложено напряжение, равное напряжению на вторичной об­мотке трансформатора, причем это напряжение имеет обратную для диода полярность. Максимальная величина этого напряжения, называе­мая обратным напряжением , в нашем случае равна амплитуде напряжения на вторичной обмотке трансформатора , т. е.

Коэффициент пульсаций

Если напряжение на нагрузке пульсирует, достигая максимального значения один раз за период, такую кривую напряжения можно представить в виде суммы постоянной составляющей и ряда синусоид различной амплитуды и частоты.. Из переменных составляю­щих выпрямленного напряжения наибольшую амплитуду имеет составляющая самой низкой (основной) частоты, т. е. амплитуда первой гармоники. Можно доказать, что для однополупериодной схемы ампли­туда первой гармоники

Частота первой гармоники равна частоте сети так как кривая напряжения на нагрузке достигает максимального значения один раз за период.

Пульсации напряжения на нагрузке оцениваются коэффициентом пульсаций

Для однополупериодной схемы коэффициент пульсаций : т. е. амплитуда первой гармоники в 1,57 раза больше выпрямленного напряжения.

По вторичной обмотке проходит постоянная составляющая тока нагрузки . Она подмагничивает сердечник трансформатора. В стали трансформатора возникают потери, увеличивается ток холостого хода трансформатора и снижается КПД всего устройства.

Двухполупериодные выпрямители.

Двухполупериодные схемы выпрямления бывают двух типов, схема c выведенной средней точкой вторичной обмотки трансформатора и мостовая схема.

Двухполупериодная схема с выводом средней точки (рис. 6а) состоит из трансформатора , вторичная обмотка которого имеет дополнительный вывод от средней точки, двух диодов и . Данная схема представляет собой сочетание двух однополупериодных схем, работающих на общую нагрузку. В этой схеме в течение первого полупериода (интервал 0-) диод будет открыт, так как к аноду диода приложен положительный потенциал с верхней точки вторичной обмотки трансформатора, а катод через нагрузку подключен к среднему выводу вторичной обмотки, который имеет отрицательный

рис. 6 а,б

потенциал. Через нагрузку будет проходить ток первого диода (см. рис. 6). На этом же отрезке времени к диоду будет приложено обратное напряжение (с другой половины вторичной обмотки трансформатора) и он окажется закрытым. В течение следующего полупериода (интервал -2) прямое напряжение окажется приложенным ко второму дио­ду, а обратное- к первому диоду, поэтому открытым будет диод и по нагрузке проходит ток.

Таким образом, ток в нагрузке в течение всего периода переменного напряжения протекает в одном и том же направлении. Этот ток вызывает на нагрузке пульсирующее напряжение .

Основные параметры схемы:

• Среднее значение выпрямленного напряжения на нагруз­ке за период будет в 2 раза больше, чем при однополупериодном выпрямлении

где действующее значение напряжения на одной из полуобмоток трансформатора.

• Среднее значение выпрямленного тока:

Максимальное обратное напряжение на диоде например на определяется максимальным напряжением между концами вторичной обмотки, так как к аноду диода приложено напряжение верхнего конца вторичной обмотки, в данный момент отрицательное, а к катоду через диод , который проводит ток, приложено положитель­ное напряжение нижнего конца вторичной обмотки.

Следовательно, в двухполупериодной схеме макси­мальное обратное напряжение на диоде более чем в 3 раза превышает выпрямленное напряжение.

• Действующее значение токов, проходящих через первичную и вторичную обмотки трансформатора:

• Максимальное значение тока вентиля

• Среднее значение тока через диод равно половине тока нагрузки, так как в схеме поочередно проводят ток два вентиля:

Действующее значение тока вентиля

• Коэффициент пульсаций

Сердечник трансформатора в схеме двухполупериодного выпрямления не подмагничивается, Сравнивая двухполупериодную схему выпрямле­ния с однополупериодной, можно сделать следующие выводы:

а)среднее значение тока диода уменьшается в 2 раза при одном и том же токе нагрузки;

б)меньше коэффициент пульсаций (0,67),

с)лучше используется трансформатор;

д) обратное напряжение в обоих схемах одинаково.

Однако есть и недостатки: необходимость вывода средней точки вторичной обмотки трансфор­матора, а также наличие двух диодов вместо одного.

1.5.12-х полупериодный выпрямитель (Мостовая схема)