Слайд № 31

Источник вторичного питания (ИВЭ) включает следующие элементы:

– трансформатор Тр – преобразует напряжение сети и_вх(t) в расчетное напряжение и₂(t);

– выпрямитель В – выпрямляет переменное напряжение в постоянное U_В;

– сглаживающий фильтр Ф и стабилизатор С_Т – обеспечивают сглаживание пульсаций выпрямленного напряжения и стабилизацию в заданных пределах.

Выходное напряжение ИВЭ U_вых подается на электронное устройство ЭУ, представляющее активную нагрузку R_н.

Выпрямители Слайд № 32

К источникам вторичного питания (ИВЭ) относятся выпрямители.

Выпрямители делятся на неуправляемые и управляемые.

С помощью неуправляемых выпрямителей на выходе получают выпрямленное (постоянное) напряжение неизменного значения, на выходе управляемых выпрямителей получают изменяющееся значение выпрямленного тока или напряжения.

В зависимости от числа фаз первичного источника питания (сети переменного тока) различают однофазные и многофазные (как правило, трехфазные) выпрямители.

По форме выпрямленного напряжения выпрямители подразделяют на однополупериодные и двухполупериодные.

7.1. Однополупериодный выпрямитель Слайд № 33

Рассмотрим работу однополупериодного выпрямителя напряжения.

Предположим, что диод – идеальный, то есть сопротивление диода в прямом направлении равно нулю, а в обратном – бесконечно велико.

На вход цепи подается синусоидальное напряжение u₁ (верхний график), R_н – сопротивление нагрузки.

В течение первого полупериода напряжения u₁, когда положительный потенциал приложен к аноду диода, он открыт и через нагрузочное сопротивление R_н пойдет ток, при этом все напряжение окажется приложенным к R_н (u₁ = u_d). Во второй полупериод полярность напряжения u₁ изменится на противоположную и диод окажется включенным в обратном направлении, ток прекратится и все напряжение u₁ окажется приложенным к закрытому диоду.

Из временной диаграммы видно, что напряжение имеет пульсирующий характер и значительно отличается от постоянного.

Для характеристики степени пульсации выпрямленного напряжения вводят коэффициент пульсации ,

где U_{m гарм} – амплитуда наибольшей гармоники, для однополупериодного выпрямителя эта гармоника имеет частоту, равную частоте питающей сети переменного тока; U₀ – постоянная составляющая выпрямленного напряжения; для однополупериодного выпрямителя .

Основное преимущество однополупериодного выпрямителя – простота, недостатки – большой коэффициент пульсаций и малые значения выпрямленного тока и напряжения.

Поэтому большее применение получили двухполупериодные выпрямители, в которых выпрямленное напряжение создается в оба полупериода напряжения сети.

7.2. Двухполупериодный выпрямитель Слайд № 34

Двухполупериодные выпрямители бывают двух типов:

– мостовые;

– с выводом средней точки вторичной обмотки трансформатора.

Большее распространение получил мостовой выпрямитель.

В один из полупериодов напряжения сети (и₁), когда верхний зажим вторичной обмотки трансформатора имеет положительный потенциал по отношению к нижнему зажиму, диоды 1 и 3 открыты, а диоды 2 и 4 закрыты. В этот полупериод ток проходит от верхнего зажима вторичной обмотки трансформатора через диод 1 (ток i₁), нагрузочный резистор R_н, диод 3 (ток i₃) к нижнему зажиму обмотки трансформатора.

В отрицательный полупериод напряжения u₂ диоды 1 и 3 закрыты, а диоды 2 и 4 открыты, ток проходит от нижнего зажима через диод 2 (ток i₂), нагрузочный резистор R_н, диод 4 (ток i₄) к верхнему зажиму обмотки трансформатора. При этом в течение всего период ток i_н через резистор R_н и напряжение на нем имеют одно и то же направление.

Для рассматриваемого двухполупериодного выпрямителя справедливы следующие соотношения:

U₀ = 0,9U₂;

,

где U_{m гарм} – амплитуда наибольшей гармоники, которая для двухполупериодного выпрямителя имеет частоту вдвое большую, чем частота питающей сети переменного тока.

По сравнению с однополупериодным, мостовой выпрямитель более эффективен: средние значения выпрямленного тока и напряжения у него в 2 раза больше, а пульсации значительно меньше.