Коммутация токов в схемах выпрямления. Схемы выпрямления переменного тока

Основными элементами в любой схеме выпрямления являются вентили, которые пропускают ток по электрической цепи только в одном направлении. Вентили могут включаться по различным схемам, в зависимости от этого изменяется форма выпрямленного тока и напряжения. Рассмотрим несколько схем выпрямления при работе выпрямителя на активную нагрузку без учета прямого падения напряжения и обратного тока вентилей, активного сопротивления и индуктивности обмоток трансформатора.Мгновенное напряжение на выходе выпрямителя и приложенное к нагрузке называют мгновенным выпрямленным напряжением и0. Мгновенный ток, потребляемый нагрузкой, называют мгновенным выпрямленным током /о- Среднее выпрямленное напряжение выпрямителя обозначают II о, а средний выпрямленный ток — /о.Схема однополупериодного выпрямления. Схема (рис. 104, о),состоит из одного вентиля В, включенного последовательно с нагрузкой А?„ в цепь вторичной обмотки трансформатора. При синусоидальном напряжении и{ на первичной обмотке трансформатора напряжение и2 на вторичной обмотке также будет синусоидальным (рис. 104,6). В течение положительной полуволны начало вторичной обмотки (на схеме обозначено точкой) имеет более высокий потенциал, чем ее конец, напряжение приложено к вентилю в проводящем направлении. Вентиль проводит ток /о, а напряжение ий на нем равно нулю. Напряжение и0 на нагрузке равно напряжению вторичной обмотки трансформатора. Под действием этого напряжения по нагрузке будет протекать ток г'о, мгновенное значение которого определяется соотношением /о= но/Ян- Ток /о изменяется в фазе с напряжением и0 и поэтому может быть изображен той же кривой с измененным масштабом (рис. 104, в). Когда вторичное напряжение изменит направление, вентиль запирается и ток через него становится равным нулю. При этом все напряжение вторичной обмотки будет приложено к вентилю в обратном направлении (рис. 104, г). Когда этот полупериод закончится, ток вновь начнет протекать через вентиль. Таким образом, рассмотренная схема выпрямляет однофазный ток через каждый полупериод.Схема двухполупериодного выпрямления с нулевым выводом. Данная схема по существу представляет собой объединение двух рассмотренных схем однополупериодного выпрямления. В схеме с нулевым выводом (рис. 105, а) включены две вторичные обмотки трансформатора, соединенные между собой через нулевой вывод, в который включено активное сопротивление /?„. Кроме того, в цепях каждой обмотки находится по одному вентилю, которые присоединены в общей точке к сопротивлению

положительного напряжения ив. Таким образом, ток и напряжение выпрямляются уже в оба полупериода, но пульсация их остается по-прежнему от нуля до максимального значения

.Внешние характеристики выпрямителей.

ЭТО зависимость средневыпрямленного напряжения от изменения тока  нагрузки. Схема замещения выпрямителя в цепи постоянного тока имеет вид:

U _0хх – максимальный уровень напряжения на “холостом ходу” неуправляемого выпрямителя без учета противо- ЭДС (U_пор), т.е.  , где

;    N_д – число одновременно коммутируемых элементов (в однополупериодной схеме N_д=1, вдвухполупериодной N_д=2);

R_кз – потери в обмотке трансформатора, определяемые из опыта “короткого замыкания”;

R_д – динамическое сопротивление диода;

R_ф – активные потери в дросселе сглаживающего фильтра.

         Уравнение для определения среднего напряжения на выходе нагруженного выпрямителя имеет вид:

, где  .

          На рисунке представлена внешняя характеристика выпрямителя.

 

Напряжение в точке “а” характеристики определяется из выражения  , где 

N_с – нестабильность входного напряжения (относительные единицы),

U_2ном – номинальное значение напряжения во вторичной цепи трансформатора.