3 Мостовой выпрямитель
В этой схеме используются обе полуволны питающего переменного напряжения (рис.4). В течение положительного полупериода U2 открываются диоды VD2 и VD3. Ток проходит через VD1, VD2 и RН. При отрицательном полупериоде открываются диоды VD1 и VD4.
Через сопротивление нагрузки ток в любой момент времени протекает в одном направлении.
Преимущества мостовой схемы – низкий уровень пульсаций, более высокий коэффициент использования трансформатора. Недостатком является большое количество вентилей.
Двухполупериодный мостовой выпрямитель имеет большую мощность, чем однополупериодный, т. к. для питания нагрузки используются оба полупериода напряжения сети.
Ток во вторичной обмотке трансформатора протекает в обоих направлениях, следовательно, отсутствует постоянная составляющая. Выпрямитель имеет высокий кпд. Недостаток схемы – усложнение за счет использования четырех диодов.
Н а рисунке 5 представлена схема мостового выпрямителя с фильтром низких частот, выполненного на конденсаторе.
Для мостовой схемы:
4 Каскадная схема умножения напряжения
Умножители напряжения применяются в электроэнергетике в установках прожигания изоляции.
Каскадная схема умножения напряжения состоит из нескольких схем удвоения напряжения, собранных последовательно. Однокаскадная схема удвоения напряжения (рис. 6) содержит VD, С, и работает следующим образом. При отрицательной полуволне UВХ конденсатор C заряжается через диод VD до амплитудного значения напряжения UВХ. Время заряда составляет четверть периода. При положительной полуволне UВХ на нагрузке падает напряжение, амплитудное значение которого приблизительно равно сумме напряжения обмотки трансформатора и напряжения конденсатора C, что составляет величину 2UВХ.
Е
сли
к этой схеме в качестве нагрузки
последовательно подключить аналогичный
умножитель (рис. 7), то постоянное
напряжение в нагрузке каскадной схемы
умножения напряжения UВЫХ
= 2
n UВХ
m
,
где n
- число ступеней каскадной схемы.
Данная схема позволяет получить напряжение, составляющее десятки киловольт без использования в выпрямителях повышающих трансформаторов.
Каскадная схема умножения используется при больших значениях сопротивления RН. Уровень пульсаций выпрямленного напряжения и уменьшение величины напряжения нагрузки пропорциональны проходящему по RН току.
5 Трехфазный нулевой выпрямитель
Применение многофазных выпрямителей позволяет: - создать равномерную нагрузку на все три фазы сети; - уменьшить пульсацию выпрямленного напряжения; - уменьшить расчетную мощность трансформатора.
Т
рехфазные
нулевые выпрямители применяются в
блоках питания средней мощности.
Данный выпрямитель состоит из трех схем однополупериодных однотактных выпрямителей (рис. 8, 9; файлы L5_v_3_01.ewb, L5_v_3_02.ewb). Этим объясняются его недостатки. Ток во вторичной обмотке трансформатора (на схеме не показан) протекает только в одном направлении, когда диод открыт, и, следовательно, имеет постоянную составляющую.
Это вызывает подмагничивание сердечника трансформатора, уменьшается его магнитная проницаемость, снижается индуктивность обмоток трансформатора.
Следствием является рост холостого хода, увеличение потерь в трансформаторе и снижение кпд выпрямителя.
Переменное входное напряжение трех фаз преобразуется в пульсирующее напряжение с помощью диодов. Диоды работают поочередно, каждый в течение трети периода, когда потенциал начала одной из фазных обмоток более положителен, чем двух других.
При выборе диодов учитывается максимально допустимый средний прямой ток и амплитудное значение обратного напряжения.
Рис. 8 Схема трехфазного нулевого выпрямителя
Р
ис.
9
Схема трехфазного нулевого выпрямителя
с измерительными приборами
В выпрямленном напряжении присутствует постоянная и переменная составляющая. Для снижения пульсаций может использоваться сглаживающий фильтр. Усилитель К в схеме (рис. 9) используется для преобразования действующего значения напряжения в амплитудное для проведения измерения обратного напряжения на диоде.
С реднее значение напряжения Ud, выпрямленный ток (среднее значение) в нагрузке Id, обратное напряжение на диоде UОБР, напряжение пульсаций ∆U (в схеме &U):
Другое назначение схемы – выбор наибольшего по величине напряжения. В этом случае открыт только один диод, остальные закрыты и исключают короткое замыкание между источниками напряжений. Достоинством выпрямителя является его простота, недостатки: относительно большие пульсации.