Трёхфазные выпрямители

      Трёхфазные выпрямители обладают лучшей характеристикой выпрямления переменного тока – меньшим коэффициентом пульсаций выходного напряжения по сравнению с однофазными выпрямителями. Связано это с тем, что в трёхфазном электрическом токе синусоиды разных фаз «перекрывают» друг друга. После выпрямления такого напряжения, сложения амплитуд различных фаз не происходит, а выделяется максимальная амплитуда из значений всех трёх фаз входного напряжения.

      На следующем рисунке представлена схема трёхфазного однополупериодного выпрямителя и его выходное напряжение (красным цветом), образованное на «вершинах» трёхфазного напряжения.

      За счёт «перекрытия» фаз напряжения, выходное напряжение трёхфазного однополупериодного выпрямителя имеет меньшую глубину пульсации. Вторичные обмотки трансформатора могут быть использованы только по схеме подключения «звезда», с «нулевым» выводом от трансформатора.        На следующем рисунке представлена схема трёхфазного двухполупериодного мостового выпрямителя (схема Ларионова) и его выходное напряжение (красным цветом).

      За счёт использования положительной и перевернутой отрицательной полуволны трёхфазного напряжения, выходное напряжение (выделено красным цветом), образованное на вершинах синусоид, имеет самую маленькую глубину пульсаций выходного напряжения по сравнению со всеми остальными схемами выпрямления. Вторичные обмотки трансформатора могут быть использованы как по схеме подключения «звезда», без «нулевого» вывода от трансформатора, так и «треугольник».

      При конструировании блоков питания для выбора выпрямительных диодов используют следующие параметры, которые всегда указаны в справочниках:        - максимальное обратное напряжение диода – U_обр ;        - максимальный ток диода – I_max ;        - прямое падение напряжения на диоде – U_пр .        Необходимо выбирать все эти перечисленные параметры с запасом, для исключения выхода диодов из строя.        Максимальное обратное напряжение диода U_обр должно быть в два раза больше реального выходного напряжения трансформатора. В противном случае возможен обратный пробой p-n, который может привести к выходу из строя не только диодов выпрямителя, но и других элементов схем питания и нагрузки.        Значение максимального тока I_max выбираемых диодов должно превышать реальный ток выпрямителя в 1,5 – 2 раза. Невыполнение этого условия, также приводит к выходу из строя сначала диодов, а потом других элементов схем.        Прямое падение напряжения на диоде – U_пр, это то напряжение, которое падает на кристалле p-n перехода диода. Если по пути прохождения тока стоят два диода, значит это падение происходит на двух p-n переходах. Другими словами, напряжение, подаваемое на вход выпрямителя, на выходе уменьшается на значение падения напряжения.

      Схемы выпрямителей предназначены для преобразования переменного - изменяющего полярность напряжения в однополярное - не изменяющее полярность. Но этого недостаточно для превращения переменного напряжения в постоянное. Для того, чтобы оно преобразовалось в постоянное необходимо применение сглаживающих фильтров питания, устраняющих резкие перепады выходного напряжения от нуля до максимального значения.

№ 88

1. Загальні відомості про електронні ключі  Ключ - елемент, який під впливом керуючого сигналу виробляє різні комутації (джерел живлення, активних елементів і т.д.). Електронний ключ є основою для побудови більш складних цифрових пристроїв. При включенні активного елемента з загальним емітером (витоком) ключ виконує логічну операцію НЕ, тобто інвертує вхідний сигнал.  Ключ має два стани: замкнутий і розімкнене   .  Рис. 4  Для реалізації ключів використовують діоди, біполярні і польові транзистори.  Час перемикання ключів на біполярних транзисторах визначається бар'єрними ємностями pn-переходів і діями скупчення і розсмоктування неосновних носіїв заряду в базі. Для підвищення швидкодії і вхідного опору використовують ключі на польових транзисторах.  2. Схеми електронних ключів на польових транзисторах  Транзисторний ключ є основним елементом пристроїв цифрової електроніки. Основні особливості транзисторного ключа є обов'язковою умовою розумінняпринципів роботи цифрових пристроїв.  Схеми ключів на польових транзисторах з керуючим pn-переходом і з індукованим каналом із загальним витоком і загальним стоком показані на малюнку:  Рис. 5  Для будь-якого ключа на польовому транзисторі Rн> 10-100 кОм.  Керуючий сигнал Uвх на затворі порядку 10-15 В. Опір польового транзистора в закритому стані велике, порядку 108-109 Ом.  Опір польового транзистора у відкритому стані може становити 7-30 Ом. Опір польового транзистора по ланцюгу управління може становити 108-109 Ом. (Схеми "а" і "б") і 1012-1014 Ом (схеми "в" і "г").  1 покоління - з лінійною навантаженням   .  2 покоління - з нелінійної навантаженням. В якості навантаження (замість   ) Ставили другу польовий транзистор однакового типу провідності.  Рис. 6 Транзисторний ключ на польовому транзисторі з лінійною навантаженням.  3. Принцип дії електронних ключів  Електронні ключі засновані на роботі біполярних транзисторів. Коли на базі транзистора «0» щодо емітера, транзистор «закритий», струм через нього не йде, на колекторі всі напруга живлення (сигнал високого рівня - «1»). Коли на базі транзистора «1», він «відкритий», виникає струм колектор - емітер і падіння напруги на опорі колектора, напруга на колекторі, а з ним і напруга на виході, зменшується до низького рівня «0».  У статичному режимі ключ знаходиться в стані «включено» (ключ замкнутий), або в стані «виключено» (ключ розімкнений). Перемикання ключа з одного станув інший відбувається під впливом вхідних управляючих сигналів: імпульсів або рівнів напруги. Найпростіші ключові схеми мають один управляючий вхід і один вихід.  Основу ключа складає транзистор в дискретному або інтегральному виконанні.  Залежно від стану ключ шунтує зовнішнє навантаження великим або малим вихідним опором. У цьому і полягає комутація ланцюга, вироблена транзисторнимключем.  Основними параметрами ключа є:  • швидкодію, визначається максимально можливим числом перемикань в секунду; для інтегральних схем ключових воно складає мільйони комутацій;  • тривалість фронтів вихідних сигналів;  • внутрішні опору у відкритому і закритому стані;  • споживана потужність;  • завадостійкість, рівна рівню перешкоди на вході, що викликає помилкове перемикання;  • стабільність порогових рівнів, при яких відбувається перемикання;  • надійність роботи в реальних умовах старіння радіодеталей, зміни джерел живлення і т.д.  4. Застосування електронних ключів  Електронний ключ служить для перемикання безперервно змінюються електричних сигналів. Якщо ключ знаходиться в змозі "включено", його вихідна напруга повинна по можливості точно дорівнювати вхідному; якщо ж ключ знаходиться в змозі "вимкнено", вихідна напруга повинна бути якомога ближче до нуля або, в усякому разі, повинно якомога менше залежати від вхідного.  Електронні ключі засновані на роботі біполярних транзисторів. Коли на базі транзистора «0» щодо емітера, транзистор «закритий», струм через нього не йде, на колекторі всі напруга живлення (сигнал високого рівня - «1»). Коли на базі транзистора «1», він «відкритий», виникає струм колектор - емітер і падіння напруги на опорі колектора, напруга на колекторі, а з ним і напруга на виході, зменшується до низького рівня «0».  Також можливе використання польових транзисторів. Принцип їх роботи схожий із принципом роботи електронних ключів на біполярних транзисторах. Цифрові ключі на польових транзисторах споживають менший струм управління, забезпечують гальванічну розв'язку вхідних і вихідних ланцюгів, однак швидкодія їх нижче в порівнянні з біполярними. 

№ 89