1.5.2Мостовая схема 2-х полупериодного выпрямителя представлена на рисунке 7

Рис 7

Пусть в неко­торый момент времени пе­ременное напряжение на вто­ричной обмотке трансформатора таково, что потенциал точки А выше потенци­ала точки В. Тогда от точки А (« + » источника напряжения) ток будет проходить через диод к точке Г, далее через нагрузку к точке Б и через диод к точке В (« - » источника напряжения). В течение следующего полупериода, когда потенциал точки В выше потенциала точки А, ток от точки В будет проходить через диод , нагрузку и диод к точке А. Для первого полупериода направле­ние тока показано сплошными стрелками, для второ­го полупериода направление тока показано пунктирными стрелками. В любой полупериод ток через нагрузку проходит в одном направлении.

Временные диаграммы мостовой схемы совпадают с диаграммами двухполупериодной схемы. Для мостовой схемы (при активной нагрузке) спра­ведливы соотношения:

• Среднее значение выпрямленного напряжения:

• Максимальное обратное напряжение на вентилях

(*)

• Максимальное значение тока вентиля

• Среднее значение тока вентиля

• Действующие значения токов, проходящих через вентили и обмотки трансформатора

• Коэффициент пульсаций

Выпрямленный ток в данной схеме, в отличие от двухполупериодной схемы со средней точкой, протекает во вторичной обмотке в течение обоих полупериодов то в одном, то в другом направлении, поэтому отсутствует намагничивание сердечника трансформатора. Это позволяет уменьшить размеры и массу трансформатора.

Когда диод не проводит ток, к его аноду приложен положительный потенциал с верхнего конца вторичной обмотки, а к катоду через открытый диод приложен отрицательный потенциал нижнего конца вторичной обмотки. Таким образом, в непроводящем направлении диод оказывается под напряжением вторичной обмотки трансформатора (*).

Т.е. обратное напряжение на мостовой схеме в 2 раза меньше, чем в двухполупериодной со средней точкой.

Преимущества мостовой схемы выпрямителя пе­ред схемой со средней точкой:

1) обратное напряжение, прикладываемое к неработающим диодам, в 2 раза меньше;

2) конструкция трансформатора проще, так как не требуется вывода средней точки вторичной обмотки;

3) возможность применения схемы без трансфор­матора, когда напряжение сети соответствует напря­жению, которое должно быть приложено к мосту;

4) габариты и масса трансформатора меньше вследствие лучшего использования обмоток.

Недостатком мостовой схемы следует считать наличие четырех диодов по сравнению с двумя диодами в схеме со средней точкой.

5. Лекция3 (2ч)

1.6Выпрямители в 3-х фазных цепях.( однополупериодный, 2-хполупериодный).

1.6.1Трехфазные выпрямители

Схема трехфазного однополупериодного выпрямителя представлена на рисунке 8

Рис 8

Выпрямители трехфазного тока применяются, в основном, для питания потребителей средней и большой мощности. При этом они равномерно нагружают сеть трехфазного тока. Рассмотрим работу трехфазных выпрямителей с нулевым выводом ( рис. «а») в случае чисто активной нагрузки. Как видно из рис. «а», схема состоит из трехфазного трансформатора Тр, трех вентилей и сопротивления нагрузки . Первичная обмотка трансформатора может быть соединена звездой или треугольником, вторичная - только звездой. Катоды вентилей , и соединенные между собой, имеют положительный потенциал по отношению к нагрузке . Вентили в схеме работают поочеред­но, каждый в течение одной трети, периода, когда потенциал анода одного вентиля более положителен, чем потенциалы анодов двух вентилей. На рис. «б» выпрямленное (пульсирующее) на­пряжение, изображено более толстой линией. Из этого же рисунка видно, что пульсации напряжения па нагрузке значительно меньше, чем в схемах выпрямителей однофазного тока, и их частота в 3 раза больше частоты сети, что облегчает фильтра­цию. Среднее значение выпрямленного напряжения : =0.829U_m

где - действующее значение фазного напряжения на вторичной обмотке трансформатора. Максимальное значение обратного напряжения на вентиле:

Среднее значение тока, протекающего через вентиль: . Коэффициент пульсаций: .

2-х полупериодные трехфазные выпрямители (Схема Ларионова)

С хема трехфазного 2-х полупериодного выпрямителя представлена на рисунке 9.

В схеме Ларионова работают поочередно диоды{ D1-D4 / D1-D6}, {D3-D6/ D3-D2} , {D5-D2 / D5-D4}/ Поэтому число пульсации =6, Выпрямление более качественное.

Среднее значение U=1.35U_2л=2.34U₂. Коэффициент пульсаций значительно улучшается и составляет 0,047.

Тема:3 Управляемые 1 фазные выпрямиели.

6. Лекция4 (2ч)

Схема управляемого 1 фазного выпрямителя представлена на рис 10а, эпюры токов и напряжений на рис 10б.

θ - угол управления, СУ-система управления.

Среднее значение выпрямленного напряжения завсит от угла управления (рис11) :

Um •(1+Cos θ)/2π

Тема: Сглаживающие фильтры

Качество выпрямителя принято оценивать коэффициентом пульсаций, представляющим собой отношение амплитуды первой (основной) гармоники выпрямленного напряжения к постоянной составляющей :

Рассмотренные выше выпрямители имеют =0.67. Между тем, для питания электронной аппаратуры требуется выпрямленное напряжение с более низким коэффициентом пульсации .

Для уменьшения пульсации выпрямленного напряжения применяются сглаживающие электрические фильтры. Простейший фильтр состоит из конденсатора, включенного параллельно нагрузке (рис. 12 а), или дросселя, включенного последовательно с нагрузкой (рис. 5 б).

а)		б)
Рис.12

При параллельном подключении к нагрузке фильтрующего конденсатора напряжение последнего становится выходным напряжением всего выпрямителя.

Рис. 13

Из приведенного выше анализа работы выпрямителей видно, что они вырабатывают для выходной цепи - пульсирующее положительное напряжение , приведенное на рис. 13 штриховой линией. При включении выпрямителя в момент под действием возрастающего входного напряжения конденсатор начинает заряжаться и его напряжение (показано на рис. 13 сплошной линией) соответственно возрастает, но с определенной инерцией, обусловленной постоянной времени цепи заряда . Здесь - емкость фильтра, а R внутреннее сопротивление выпрямителя, равное сумме сопротивлений всех участков по его цепи постоянного тока: активного сопротивления задействованной выходной обмотки трансформатора – Т1, сопротивления открытого диода или диодов (для мостовой схемы) и сопротивления соединительных проводов. По отдельности и вместе это относительно малые сопротивления в доли или единицы Ом. В результате постоянная времени заряда конденсатора представляет собой относительно малую величину и его напряжение с малой задержкой «следует» за напряжением выпрямителя . конденсатор , дальше разряжается через нагрузку . В обычных выпрямителях сопротивление нагрузки на один - два порядка превышает их внутреннее сопротивление , а значит, также будут соотноситься и постоянные времени заряда и разряда и наклоны этих участков диаграммы напряжения конденсатора - и -

В целом «пилообразная» диаграмма напряжения конденсатора имеет заметно меньший уровень пульсаций по сравнению с исходной диаграммой выходного напряжения выпрямителя без фильтра . В этом и проявляется сглаживающее действие С - фильтра .

Эффективность работы конденсаторного фильтра оценивают коэффициентом сглаживания

,

где и - коэффициенты пульсаций выпрямителя без и с С – фильтром,  - частота пульсаций выходного напряжения выпрямителя.

Дроссельный фильтр на рис. 12 б представляет собой катушку индуктивности со стальным сердечником. Под действием пульсирующего напряжения выпрямителя (штриховая линия на рис. 13) в дросселе возникает такой же по характеру пульсирующий ток , который создаст в стальном сердечнике аналогичный по характеру пульсирующий магнитный поток . Последний, в свою очередь, наводит в обмотке дросселя противо - ЭДС , представленную на рис. 13 штрих - пунктирной линией. Как видно она изменяется во времени противофазно входному напряжению и не имеет постоянной составляющей..

Рис. 14

Дроссель значительно (на величину своей противо – ЭДС) ослабляет или фильтрует переменную составляющую входного сигнала и практически без ослабления передает на выход его постоянную составляющую .

При изменении нагрузки, например ее понижении до режима холостого хода - , соответственно ток нагрузки и дросселя падает до нуля, не создается магнитный поток и наводимая им противо – ЭДС. Пульсирующее входное напряжение дросселя без ослабления проходит в нагрузку, т.е. полностью исчезает сглаживающее действие L – фильтра.

С уменьшением сопротивления нагрузки пропорционально увеличиваются: ток , создаваемый им в сердечнике дросселя магнитный поток, наводимая им в обмотке противо – ЭДС, а значит и сглаживающее действие L – фильтра. В соответствии с этим коэффициент сглаживания дроссельного фильтра равен

,

где  - частота пульсаций напряжения на входе дросселя .

а)	б)
Рис. 15

Для повышения коэффициента сглаживания часто используются многозвенные фильтры (рис. 15). Тогда их общий коэффициент сглаживания при n последовательно соединенных звеньях равен произведению коэффициентов сглаживания отдельных звеньев .

Существенным достоинством обладают фильтры, содержащие разнохарактерные звенья, например Г – образный LC – фильтр, показанный на рис. 8 а. Его коэффициент сглаживания с учетом вышеизложенного будет равен

,

т.е. в отличие от коэффициентов сглаживания отдельных звеньев (L и C фильтров) коэффициент сглаживания Г – образного LC – фильтра не зависит от изменения нагрузки . Это и является основным достоинством комбинированных LC – фильтров.

Показателем качества работы любого выпрямителя является его выходная или нагрузочная характеристика , показывающая, как сильно изменяется (уменьшается) его выходное напряжение с ростом нагрузки

В выпрямителях без фильтров это влияние осуществляется через увеличение падения напряжения на внутреннем сопротивлении по уравнению Кирхгоффа для цепи постоянного тока выпрямителя: ,

где - выходное напряжение выпрямителя в режиме холостого хода ( , ).

Использование любых , , фильтрующих звеньев по отдельности или в любом сочетании на выходе выпрямителя всегда только ухудшает его внешнюю характеристику.

.

Выводы: любой выпрямитель без фильтра имеет наилучшую внешнюю характеристику , но наихудшую форму (с максимальным уровнем пульсаций) выходного напряжения. Использование в выпрямителях любых сглаживающих фильтров улучшает форму выходного напряжения (уменьшает коэффициент его пульсаций), но ухудшает его внешнюю характеристику.

1.6.2