Выпрямительные устройства. Режимы работы выпрямительных устройств, выполненных по традиционной схеме
Выпрямительным устройством (ВУ) называется статическое устройство, обеспечивающее преобразование электрической энергии переменного тока в электрическую энергию постоянного тока.
В качестве источника энергии
в основном используется однофазная или
трехфазная сеть переменного тока частоты
50 Гц. ВУ преобразует знакопеременное
напряжение источника энергии
в напряжение постоянного тока
,
содержащее, кроме полезного продукта
преобразования – постоянной составляющей
напряжения
,
также переменную составляющую, называемую
пульсацией
.
Допустимый уровень пульсации на выходе
ВУ и критерии (параметры) ее оценки
определяются требованиями аппаратуры.
Трансформатор обеспечивает преобразование
уровня напряжения питающей сети
(источника энергии)
до значений
,
при которых на выходе ВУ может быть
получено требуемое значение постоянной
составляющей напряжения
.
Трансформатор необходим для обеспечения
гальванической развязки между источником
энергии и выходными зажимами ВУ, что
позволяет заземлять один из зажимов
ВУ. ВБ преобразует переменное напряжение
в однополярное напряжение
.
СФ представляет собой фильтр нижних
частот. Необходим для уменьшения уровня
пульсаций на выходе ВУ до значений,
удовлетворяющих требованиям аппаратуры.
Достоинства выпрямителей, выполненных по традиционной схеме:
- высокая надежность
-простота обслуживания
Недостатки:
-низкие удельные объемно-массовые показатели (менее 20 Вт/дм3)
- низкие энергетические показатели (КПД и коэффициент мощности)
Традиционно выпрямитель состоит из трех основных элементов.
Тр – низкочастотный трансформатор (f = 50 Гц) в традиционной схеме выпрямления предназначен для получения заданного напряжения на выходе выпрямителя.
ВБ – вентильный блок, состоит из одного или нескольких вентилей, соединенных по определенной схеме.
СФ – сглаживающий фильтр служит для ослабления пульсации, т.е. для уменьшения переменных составляющих, содержащихся в кривой выпрямленного напряжения. Состоит из индуктивных и емкостных элементов, соединенных по определённой схеме.
Трансформатор ТР выполняет несколько функций:
-
изменяет напряжение источника (сети)
до значения, необходимого для вентильной
группы (
);
- электрически отделяет потребителя от источника (сети), что позволяет создать несколько напряжений, гальванически не связанных между собой;
- преобразует число фаз переменного тока.
Вентильный блок ВБ преобразует переменный ток в пульсирующий однонаправленный.
В выпрямительных устройствах используют полупроводниковые управляемые (тиристоры) и неуправляемые (диоды) вентили.
Режимы работы: на нагрузку индуктивного характера, на нагрузку емкостного характера и на смешанную нагрузку (при большом потреблении – на индуктивную нагрузку, при малом– емкостную)
ВУ характеризуется:
- выходными параметрами, оценивающими его работу в установившихся и переходных режимах
- параметрами источника энергии, к которому ВУ подключается
- энергетическими, надежностными, стоимостными и объемно-массовыми показателями
По тому, сколько раз за период работает каждая фаза вторичной обмотки трансформатора, выпрямительные устройства различаются на однотактные и двухтактные.
В однотактных ВУ каждая фаза вторичной обмотки трансформатора в течение периода работает только один раз и ток в каждой фазе имеет постоянную составляющую.
В двухтактных ВУ каждая фаза вторичной обмотки работает за период два раза. При этом токи, протекающие через обмотку за период, имеют равные величины, но противоположное направление. Поэтому в каждой фазе трансформатора двухтактного ВУ нет постоянной составляющей.