Выпрямление переменного тока

Выпрямителями называют устройства, в которых происходит преобразование переменного тока в постоянный или пульсирующий.

В зависимости от числа фаз питающей сети различают однофазные и трехфазные выпрямители.

Выпрямитель состоит из следующих основных элементов:

• силового трансформатора, служащего для согласования входного и выходного напряжения выпрямителя, а также разделения питающей сети и цепи нагрузки;

• блока диодов или тиристоров, осуществляющих выпрямление переменного тока;

• сглаживающего фильтра, обеспечивающего уменьшение пульсаций выпрямленного тока и напряжения;

• блок управления тиристорами (входит только в комплект управляемых выпрямителей).

О днополупериодная 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.

• 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.

Двухполупериодная однофазная мостовая схема выпрямления.

• Эта 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.

Трехфазная мостовая схема выпрямления.

• Э та схема включает (рис. 8.18) в себя трехфазный трансформатор и шесть диодов.

• Диоды соединены в две группы: катодную (диоды VD2, VD4, VD6), образующую положительный полюс, и анодную (диоды VD1, VD3, VD5), образующую отрицательный полюс для внешней цепи.

• В каждый момент работают два диода: один из катодной группы, а другой из анодной.

• В катодной группе в определенный момент работает тот диод, у которого наибольший потенциал на аноде.

• В анодной группе в данный момент работает тот диод, у которого катод имеет наиболее отрицательный потенциал по отношению к общей точке анодов.

• Диоды катодной группы открываются в моменты, соответствующие точкам пересечения положительных участков синусоид (а, б, в, г на диаграмме), а диоды анодной группы – в моменты, соответствующие точкам пересечения отрицательных участков синусоид (к, л, м, н).

• Каждый диод работает в течение 1/3 Т.

• Положительные полуволны синусоид выпрямляются диодами катодной группы, а отрицательные полуволны – диодами анодной группы.

• Среднее значение выпрямленного напряжения U_d = 2,34 U_2Ф, где U_2Ф – фазное напряжение вторичной обмотки трансформатора.