1.8 Выпрямление и стабилизация напряжения

1.8.1 Основные схемы выпрямления

Для преобразования переменного тока в постоянный использу­ются выпрямительные устройства, основным элементом которых являются вентили. Вентилем называется прибор, пропускающий ток в одном направлении. На схемах острие стрелки показывает направление тока. По принципу действия вентили делятся на твер­дые (полупроводниковые), электронные (вакуумные) и ионные

Схема однополупериодного выпрямителя однофазного пере­менного тока изображена на рис. 1.38, а. Она состоит из трансфор­матора, вентиля и сопротивления нагрузки. Во время положитель­ных полупериодов напряжения на трансформаторе (плюс сверху, минус снизу) вентиль открыт. Через вентиль, а следовательно, через сопротивление нагрузки течет ток. При отрицательных полупериодах (плюс снизу, минус сверху) вентиль закрыт и через сопротивление нагрузки ток не проходит. Нижняя часть сину­соиды переменного тока как бы срезается выпрямителем, через нагрузку протекает пульсирующий ток с перерывом в отрицательных.

Для сглаживания пульсаций используются фильтры. Простей­шим фильтром является конденсатор большой емкости. Он под­ключается параллельно нагрузке. При протекании тока через вен­тиль конденсатор заряжается. На его обкладках накапливаются электрические заряды. В паузах, когда вентиль закрыт, конденса­тор разряжается, поддерживая ток через нагрузку. Для лучшего сглаживания используются более сложные схемы фильтров, стоящие из дросселей и конденсаторов.

На рис. 1 38 б представлена схема двухполупериодного вы­прямителя. Она состоит из трансформатора со средней точкой, двух вентилей и нагрузки. При положительных полупериодах напряжения U₂ вентиль В, открыт. Через нагрузку протекает ток I вентиля В₁ (направление тока показано сплошной стрелкой). Вен­тиль В₂ закрыт. При отрицательных полупериодах напряжения U₂ вентиль B₁ закрыт, а вентиль В₂ открыт. Через нагрузку протекает ток I вентиля В₂ (направление тока показано пунктирной стрел­кой). Таким образом, каждый полупериод через нагрузку проте­кает пульсирующий ток одного направления. Достоинством схе­мы является то, что через сопротивление нагрузки течет ток в оба полупериода (рис. 1.38, г).

На рис. 1.38,в изображена мостовая схема, состоящая из транс­форматора, четырех вентилей, соединенных мостом, и нагрузки. При положительных полупериодах вентили В₁ и В₂ открыты. По ним и через нагрузку протекает ток (направление показано сплош­ной стрелкой). Во время действия отрицательных полупериодов открыты вентили В­₃ и В­₄ (направление тока показывают пунктир­ные стрелки). Через нагрузку протекает ток того же направления, что и в первом случае. Таким образом, через нагрузку протекает ток каждый полупериод. Это аналогично предыдущей схеме. Од­нако преимущество этой схемы заключается в том, что вторичная обмотка трансформатора имеет число витков в два раза меньше, чем у трансформатора предыдущей схемы.

Широкое распространение в радиолокационной технике полу­чила мостовая схема выпрямления трехфазиого тока (схема Ла­рионова, рис. 1.39). Схема состоит из шести вентилей и сопротив­ления нагрузки R_н. Одновременно работают два вентиля, а осталь­ные закрыты.

.

Например, начиная с момента вре­мени t₁ до момента t₃ напряжение в фазе А наибольшее и положительное. Причем от t\ до t₂ в фазе В наиболь­шее отрицательное напряжение. Раз­ность потенциалов между фазами А и В наибольшая. Следовательно, за этот промежуток времени (от t₁ до t₃) открыты первый и второй вентили, а с момента t₂ до t₃ работают первый и четвертый вентили, так как напряже­ние в фазе С наибольшее отрицатель­ное и разность потенциалов между фазами А н С наибольшая.

Достоинством схемы является то, что пульсации выпрямленного тока малы. Это позволяет использовать схе­му без сложных фильтров.