8 .6 Выпрямление переменного тока

1. Однополупериодная однофазная схема выпрямления.

В этой схеме (рис. 8.15) напряжение на вторичной обмотке трансформатора u₂ изменяется по синусоидальному закону. Ток во вторичной цепи трансформатора при наличии диода и нагрузки R_Н будет проходить только в течение первого полупериода действия переменного напряжения u₂, когда к диоду приложено прямое напряжение. В течение второго полупериода действия переменного напряжения u₂ тока в цепи нагрузки не будет, т.к. к диоду будет приложено обратное напряжение и он будет заперт. Следовательно, ток в нагрузке i_н и напряжение на нагрузке u_н будут пульсирующими.

Достоинства: схема несложная.

Недостатки:

1. используется только половина мощности трансформатора.

2. Большие пульсации выпрямленного тока.

Вывод: используется в малозначимых электрических цепях.

Прим. Среднее за период значение напряжения на нагрузке U_d называется средним значением выпрямленного напряжения или выпрямленным напряжением. Аналогично, среднее за период значение тока называется выпрямленным током I_d. При однополупериодной схеме выпрямления U_d = 0,45U₂.

2 . Двухполупериодная схема выпрямления с нулевым выводом трансформатора.

В зависимости от направления ЭДС ток в одну половину периода проходит через вентиль В₁, во вторую половину через В₂, но направление тока через потребитель R не меняется.

Преимущества: относительно небольшая пульсация выпрямленного тока.

Недостатки: 1. Более сложный трансформатор с нулевым выводом.

2. Используется половина мощности трансформатора.

3. К вентилям в обратном направлении прикладывается напряжение в 2 раза большее, чем к нагрузке, поэтому либо вентили должны быть более высокого класса, либо увеличивается их количество.

3. Двухполупериодная однофазная мостовая схема выпрямления.

Э та схема (рис.8.17) состоит из трансформатора и четырех диодов, соединенных по мостовой схеме. К одной диагонали моста присоединена вторичная обмотка трансформатора, а к другой – нагрузка R_Н. Диоды в схеме работают парами поочередно. В первый полупериод напряжения u₂ ток проводят диоды VD1 и VD3, а диоды VD2 и VD4 закрыты, т.к. к ним приложено обратное напряжение. Во второй полупериод изменяется направление напряжения u₂ и ток проводят диоды VD2 и VD4, а диоды VD1 и VD3 закрыты. При этом ток в нагрузке проходит все время в одном направлении. Для этой схемы среднее значение выпрямленного напряжения U_d = 0,9 U₂.

П реимущества: простота трансформатора и полное использование его мощности.

Недостатки: большое количество вентилей (кратное четырем).

Прим. В электрических схемах изображение диодного моста (как и в мостовой схеме соединения потребителей) чаще выполняется в прямоугольном виде.

4. Сглаживание пульсаций выпрямленного тока.

П ульсирующий ток можно представить в виде суммы двух составляющих: постоянной (это примерно среднее значение) и переменной (отклонения от этого примерно среднего значения). Катушка индуктивности (сглаживающий реактор – на рис.(Др)) почти без ограничений пропускает постоянную составляющую (т.е. электроэнергию) на потребитель R, а переменную составляющую ограничивает, оказывая ей индуктивное сопротивление. Конденсатор (С) наоборот, отфильтровывает от потребителя переменную составляющую, а постоянную оставляет потребителю.

Прим. На электроподвижном составе для сглаживания пульсации обычно используется массивная катушка с сердечником – сглаживающий реактор, который своей большой индуктивностью уменьшает скорость изменения тока, как при его возрастании, так и при убывании.