2. Особенности работы управляемых однофазных схем выпрямления на разные типы нагрузок и их характеристики.

Для снижения амплитуды пульсации выходного напряжения, на выход схемы однофазного выпрямителя подключают либо конденсатор либо индуктивность.

В случае подключения конденсатора: снижение амплитуды переменной составляющей достигается за счет того что конденсатор заряжается в период времени, когда мгновенное значение выпрямленного напряжения больше чем напряжение на конденсаторе, как только оно становится меньше, то он разряжается, напряжение уменьшается. Чем больше емкость конденсатора, тем меньше амплитуда пульсации, при этом средне выпрямленное напряжение увеличивается по сравнению со средним напряжением при активной нагрузки. Однако наличие конденсатора в нагрузке приводит к появлению бестоковых пауз на выходе С, ток становится прерывистым так же как и ток во вторичной обмотке трансформатора.

При использовании в качестве фильтра индуктивность, так же снижается амплитуда переменной составляющей I и U, так как индуктивность за счет ЭДС самоиндукции замедляет процесс нарастания и спадания тока, при этом частота пульсации становиться в 2 раза больше (100Гц). Средне выпрямленное напряжение сохраняется неизменным.

3.Трехфазные схемы неуправляемых выпрямителей. Основные характеристики и режимы работы.

Из временной диаграммы на рис. видно, что напряжения U_2a, U_2b и U_2с сдвинуты по фазе на одну треть периода (или 120°) и в течение этого интервала напряжение одной фазы выше напряжения двух других фаз относительно нулевой точки трансформатора. Ток через вентиль i_в, связанную с ним вторичную обмотку и нагрузку будет протекать в течение той трети периода, когда напряжения в данной фазе больше, чем в двух других. Работающий вентиль прекращает проводить ток тогда, когда потенциал его анода становится ниже общего потенциала катодов, и к нему прикладывается обратное напряжение.

Переход тока от одного вентиля к другому (коммутация тока) происходит в момент пересечения кривых фазных напряжений (точки а, б, в и г на рис.). Выпрямленный ток i_d проходит через нагрузку непрерывно (рис,в).

Напряжение Ud на выходе выпрямителя в любой момент времени равно мгновенному значению напряжения той вторичной обмотки, в которой вентиль открыт, и выпрямленное напряжение представляет собой огибающую верхушек синусоид фазных напряжений U_2ф трансформатора Т.

При изменении вторичного напряжения U₂ по синусоидальному закону ток i₂ каждой из фаз на участке проводимости вентилей будет также синусоидальным

Следовательно, анодный ток i_в будет иметь форму прямоугольника с основанием Т/3, ограниченного сверху отрезком синусоиды. На рис.,г изображен ток фазы а. токи фаз b и с изображаются подобными кривыми, сдвинутыми на 120 относительно друг друга.

Для трехфазной нулевой схемы выпрямления характерны следующие соотношения между напряжениями, токами и мощностями в отдельных элементах выпрямителя.

Среднее значение выпрямленного напряжения при холостом ходе (когда на выходе выпрямителя включен только вольтметр) где Сзф — действующее значение фазного напряжения на вторичной обмотке трансформатора.

Выпрямленное напряжение U_d содержит постоянную составляющую U(j и наложенную на нее переменную составляющую U^.—, имеющую трехкратную частоту по отношению к частоте сети. Коэффициент пульсаций напряжения на выходе выпрямителя

Наибольшее распространение получила мостовая схема:

Схема содержит трехфазный трансформатор, 6 диодов и активную нагрузку. Схема представляет собой сочетание двух трехфазных выпрямителей, включенных последовательно и питающихся от общих обмоток трансформатора напряжениями, сдвинутыми по фазе на 120 градусов.

Принцип работы: ток проводят в любой момент времени два последовательно соединенных диода, на аноде которого положительный наибольший потенциал и на катоде которого отрицательный наибольший потенциал.

Схема является двухполупериодной, так как ток через нагрузку протекает в течение обоих полупериодов питающего напряжения. Схема является двухтактной, так как токи во вторичных обмотках протекают в течение обоих полупериодов питающего напряжения. Токи вторичных обмоток имеют синусоидальную форму, поэтому отсутствует вынужденное намагничивание сердечника трансформатора.

2. Расчетные соотношения для трехфазной мостовой схемы выпрямителя

Действующее значение тока через вторичную обмотку:

I 

Действующее значение фазного напряжения вторичной обмотки: 

U  

Действующее значение линейного напряжения вторичной обмотки: 

U 

Действующее значение тока первичной обмотки:

 

I 

Обратное напряжение на диоде:

U 

Типовая мощность трансформатора:

Р 

Ток через диод: 

I 

Коэффициент пульсаций:

Частота основной гармоники выпрямленного напряжения (тока):

f  

Коэффициент пульсаций  = 0,057.

Преимущества: меньше вес и размеры трансформатора, отсутствует вынужденное намагничивание, меньше пульсации напряжения, больше частота пульсаций

Основной недостаток: необходимость применения 6 диодов.

3. Влияние характера нагрузки на работу выпрямителя.

Работа выпрямителя на встречную ЭДС. При таком режиме параллельно зажимам выпрямителя включен источник постоянного ЭДС. Особенности: уменьшаются пульсации выпрямленного напряжения; уменьшается время прохождения тока через диод.

Применение: для зарядки аккумуляторной батареи.

Работа выпрямителя на нагрузку с емкостной реакцией. Параллельно нагрузке включается конденсатор. Этот режим имеет место при использовании конденсаторов в качестве первого элемента сглаживающего фильтра. По мере роста напряжения на зажимах вторичной обмотке трансформатора конденсатор заряжается, и напряжение на нем повышается. Так как напряжение на емкости отстает от напряжения фазы вторичной обмотки, то в течение режима всего времени заряда емкости напряжение на ней будет оставаться меньшим напряжения на обмотке и только в момент прекращения тока через диод эти напряжения окажутся равными.

Особенности режима: уменьшаются пульсации выпрямленного напряжения; сокращается время работы диодов; амплитудное значение тока через диоды и трансформатор увеличивается.

Недостатки режима: плохо используются обмотки трансформатора; величина выпрямленного напряжения зависит от тока нагрузки.

Работа выпрямителя на индуктивную нагрузку. Последовательно с нагрузкой включена индуктивность. Этот режим имеет место, когда в качестве первого элемента используется дроссель.

Наличие индуктивного элемента приводит к отставанию по времени изменение тока от изменения напряжения, что влияет на режим работы выпрямителя.