Билет №15. Выпрямители.

Являются преобразователями переменного двухполярного напряжения в однополярное. Выпрямители могут быть управляемыми и неуправляемыми.

Управляемые выпрямители позволяют регулировать выпрямленное напряжение в широких пределах. Выпрямители бывают одно- и многофазными и одно- и двухполупериодными. Выпрямитель в общем случае содержит трансформатор, диодную группу и сглаживающий фильтр. Трансформатор и фильтр в некоторых случаях могут отсутствовать.

Однофазный однополупериодный.

Схема и принцип работы.

Первичная обмотка трансформатора подсоединена к синусоидальному току. Трансформатор является масштабным преобразователем напряжения, и меняет его только по амплитуде, а по форме остается постоянным в каждый положительный полупериод напряжения на вторичной обмотке. Диод включается в прямом направлении и беспрепятственно пропускает ток, падение напряжения на нем равно 0, пожтому напряжение на приемнике повторяет и по форме и по амплитуде напряжение U₂, в отрицательном полупериоде диод закрыт, ток в приемнике равен 0 и напряжение на его зажимах тоже равно 0.

Принцип действия удобно показывать, используя временные диаграммы.

Вольтметр постоянного тока, подключенный параллельно приемнику покажет это среднее значение.

Рассмотренный выпрямитель не позволяет регулировать выпрямленное напряжение и является неуправляемым.

Если в этом выпрямителе диод заменить тиристором, то получим однофазный однополупериодный управляемый выпрямитель.

Однофазный двухполупериодный выпрямитель

с выведенной средней точкой вторичной обмотки трансформатора.

Схема и принцип работы.

Эти однополупериодные выпрямители работают поочередно, потенциал т. А выше т. Х. Ток пропускает диод VD1. Каждый отрицательный полупериод диод VD2.

При этом ток в приемнике и напряжение на его зажимах имеет одно и тоже направление.

Временная диаграмма.

.

Нерегулируемый выпрямитель.

Если диоды заменить тиристорами, то получим управляемые однофазный двухполупериодный выпрямитель с выведенной точкой вторичной обмотки трансформатора

Однофазный мостовой выпрямитель.

Схема и принцип работы.

т.к. напряжение на открытых диодах равно 0, то напряжение на приемнике повторяет и по амплитуде и по форме кривую напряжения U₂; в каждый отрицательный полупериод ток замыкается в следующем контуре:

.

При этом напряжение на приемнике направлено так же, как и в положительном полупериоде.

Временные диаграммы напряжений аналогичны временным диаграммам предыдущего неуправляемого выпрямителя: .

Управляемый выпрямитель можно получить следующим образом:

1. все 4 диода заменить тиристорами, управляемыми от одного блока управления;

2. заменить тиристорами только 2 диода (например, VD2 и VD3);

3. последовательно с приемником включить дополнительно один тиристор.

Трехфазный однополупериодный выпрямитель.

Схема и принцип работы.

Данный выпрямитель представляет собой три однофазных однополупериодных выпрямителей, работающих как один приёмник. При этом напряжения на фазах вторичной обмотки трансформатора сдвинуты по фазе на 120º. В любой момент времени, ток пропускает только один диод, причем тот диод, потенциал анода которого имеет наибольшее значение. Поэтому кривая выпрямленного напряжения формируется из вершин синусоид фазных напряжений вторичной обмотки трансформатора, таких вершин в периоде три.

, т.к. каждый диод открыт только на 1/3 периода, то среднее значение токов диода составляет 1/3 от среднего значения тока приемника.

, – ток (анодный)

Если диоды заменить теристорами, то получится выпрямитель.

Трехфазный мостовой выпрямитель.

Схема и принцип работы.

Выпрямитель состоит из трехфазного трансформатора и 6-ти плечего диодного моста.

Диоды VD1,3,5 образуют анодную группу. Диоды VD2,4,6 образуют катодную группу диодов. В любой момент времени ток пропускают два диода: один из анодной, другой из катодной групп. Из катодной группы ток пропускает диод, потенциал которого имеет наибольшее значение. Из анодной группы ток пропускает диод, потенциал которого имеет наименьшее значение, т.е. открытые диоды включенные на наибольшее линейное напряжение. Поэтому кривая выпрямленного напряжения формируется из вершин синусоид, линейных напряжений. В периоде таких вершин шесть.

Последовательность вершин можно определить из векторной диаграммы линейных напряжений.

Среднее значение выпрямленного напряжения: .

Среднее значение тока в каждом диоде составляет 1/3 от тока в приемнике:

Промышленные выпрямители средней большой мощности выполняются по этой мостовой схеме. Пульсация напряжения в этой схеме наименьшая из всех рассмотренных нами схем. Применяются и более сложные схемы выпрямления, но все основаны на этом.