Тема 3. Источники вторичного электропитания

Для получения энергии нужного вида часто приходится преобразовывать энергию переменного тока в энергию постоянного тока (выпрямление) и наоборот, энергию постоянного тока в энергию переменного тока (инвертирование). Мы рассмотрим то и другое.

3.1. Классификация выпрямителей

1. В зависимости от степени управления: управляемые – выходное напряжение регулируется и неуправляемые.

2. В зависимости от числа фаз первичного источника питания различают – однофазные и трехфазные (многофазные)

3. По форме выпрямленного напряжения различают – однополупериодные и двухполупериодные.

3.2 Однофазные и трехфазные

С труктурная схема таких выпрямителей одинакова и содержит следующие элементы.

Тр ВГ СФ СТ Наг.

Тр – трансформатор – предназначенный для получения напряжения необходимого для выпрямления ( как таковой рассмотрен ранее). ВГ – вентильная группа обеспечивающая процесс выпрямления. СФ – фильтр, снижает величину пульсации. СТ – стабилизатор постоянного тока. Наг. – нагрузка

3.2.1.Вентильная группа

Первоначально рассмотрим, как составляются вентили в различных схемах, нередко они связаны с вторичной обмоткой трансформатора.

Однополупериодная схема выпрямления выглядит следующим образом (рис. 15)

А б

Рис. 15

Одновременно на рис. 15,б приведены эпюры вторичного напряжения на трансформаторе (u_вх ) и напряжения на нагрузке ( u_вых).

Одной из основных характеристик выпрямителей является коэффициент пульсации – отношение разности максимального и минимального значений выпрямленного напряжения к двум средне выпрямленным.

Если минимальное значение отрывается от оси, то коэффициент пульсаций вычисляется по упрощенной формуле

В нашем случае

Схем двухполупериодного выпрямления две. Если вторичная обмотка трансформатора имеет среднюю точку, то схема выпрямления рис.16,б, если же такой точки нет, то применяется мостовая схема рис. 16,а.

А в

Рис. 16

Смотрим схему «а». В положительный полупериод ток проходит через вентили 1,3 и нагрузку в указанную сторону, в отрицательный полупериод он проходит через вентили 2,4, но через нагрузку в туже сторону, то есть эпюра напряжения на нагрузке имеет вид рис. 17 (u_вых)

Коэффициент пульсации, по сравнению с прошлой схемой, уменьшается в два раза, за счет того, что средневыпрямленное значение возрастает в два раза.

Рис. 17

Еще более снижается коэффициент пульсации в трехфазных схемах рис. 18. Приведем однополупериодную схему «а» и двухполупериодную «б» вместе с эпюрами напряжения

а б

Рис. 18

Коэффициент пульсации в первой схеме «а» – 0,25, во второй – 0,06. Меньший коэффициент пульсации можно получить либо в шестифазной схеме, либо используя блок фильтра