Схемы выпрямления переменного тока

Выпрямление переменного тока в постоянный производится с помощью статических преобразователей которые пропускают ток только в одном направлении. Применяется несколько основных схем выпрямления.

Однополупериодная схема выпрямления

Принцип работы: В данной схеме первичная обмотка трансформатора питается от однофазной цепи напряжением U₁, а напряжение U₂ подается на нагрузку через вентиль В. Ток через вентиль может проходить только тогда, когда анод имеет положительный потенциал по отношению к катоду, т.е. в течении одного полупериода соответствующего положительной полуволне синусоидального напряжения. Следующий полупериод при отрицательной полуволне напряжения, анод вентиля будет иметь отрицательный потенциал по отношению к катоду при этом ток по вентилю протекать не будет.

В результате такого выпрямления через нагрузку протекает прерывистый ток постоянного направления который неблагоприятно отражается на потребителях постоянного тока, так как при этом возникают значительные пульсации напряжения и тока, т.е. качество выпрямления неудовлетворительное, поэтому на электровозах данную схему не применяют.

Двухполупериодная схема выпрямления с нулевой точкой

Принцип работы: Вторичная обмотка трансформатора разделена нулевым выводом на две равные части (две фазы). Крайние вывода Х1 и Х2 подключены к анодам вентилей, катоды подключены к положительным зажимам ТЭД, а нулевой вывод к отрицательным зажимам. Таким образом ТЭД включен между 0 и катодами вентилей.

В течении каждого полупериода в работе участвует попеременно только одна половина вторичной обмотки трансформатора и соответствующий вентиль. В один полупериод напряжение вторичной обмотки трансформатора является отпирающим для вентиля В1 в это время второй вентиль закрыт, во второй полупериод наоборот вентиль В2 открыт, а В1 закрыт.

Напряжение приложенное к ТЭД в течении каждого полупериода изменяется в соответствии с изменением напряжения действующей фазы вторичной обмотки трансформатора, т.е. возрастает от 0 до МАХ и затем вновь уменьшается до 0. таким образом к ТЭД приложено выпрямленное напряжение, но пульсирующее от 0 до МАХ.

Преимущества:

1. ТЭД постоянно находится под питанием;

2. катоды противофазных вентилей соединены и имеют одинаковый потенциал поэтому не требуется дополнительно изолировать их корпуса.

Недостатки:

1. нерациональное использование вторичной обмотки трансформатора, для нормальной работы ТЭД потребуется в схеме увеличение типовой мощности трансформатора.

Двухполупериодная мостовая схема выпрямления

Принцип работы: В данной схеме выпрямления тока происходит в оба полупериода. В первый полупериод когда напряжение во вторичной обмотке трансформатора наводится с права на лево в работе схемы выпрямления включаются вентиля В1 и В3 при этом вентиля В2 и В4 закрыты для прохождения электрического тока. В другой полупериод включаются вентиля В2 и В4 при этом вентиля В1 и В3 закрыты.

Преимущества:

1. в данной схеме выпрямления задействована вся вторичная обмотка трансформатора;

2. обратное напряжение приложенное на вентиль в два раза меньше чем в схеме выпрямления с нулевым выводом, при одинаковом напряжении на ТЭД;

3. при применении в схеме управляемых вентилей тиристоров появляется возможность плавного регулирования напряжения на ТЭД, за счет определенного угла открытия тиристоров.

Недостатки:

1. увеличение количества вентилей в схеме выпрямления необходимо в 2 раза больше.