Лекция 12

Тема: Выпрямление переменного тока

План

1. Структурная схема выпрямительного устройства, назначение основных узлов.

2. Характер нагрузки выпрямителя и его параметры. – Самостоятельная работа.

3. Схема однополупериодного выпрямления.

4. Двухполупериодная схема выпрямления с выводом

нулевой точки.

5. Однофазная мостовая схема выпрямления.

6. Трехфазная схема выпрямления (сх. Миткевича).

7. Трехфазная мостовая сема выпрямления (сх. Ларионова).

8. Сравнительная оценка схем выпрямления.

9. Самостоятельная работа: задачи, тесты.

Литература.

1. Бушуев В.М. Электропитание устройств связи – М.: Радио и связь, 1986. – 240с. С. 55 – 58.

.

Рис. 1 Структурная схема выпрямительного устройства

Выпрямительное устройство (Рис.1) состоит из основных узлов: трансформатора, схемы выпрямления и сглаживающего фильтра.

Трансформатор в схеме выпрямления предназначен для получения заданного напряжения на выходе выпрямителя. Кроме этого трансформатор устраняет непосредственную электрическую связь цепи выпрямленного тока с питающей сетью, что необходимо, в случае если один полюс нагрузки заземлен или соединен с корпусом устройства.

Комплект вентилей осуществляет процесс выпрямления. Он может состоять из одного или нескольких вентилей, соединенных по определенной схеме.

Сглаживающий фильтр предназначен для ослабления пульсаций, то есть для уменьшения переменных составляющих, содержащихся в спектре выпрямленного напряжения. Сглаживающий фильтр наиболее часто состоит из индуктивных и емкостных элементов, соединяемых по определенной схеме.

Помимо элементов показанных на структурной схеме, выпрямитель может содержать стабилизатор напряжения (или тока), который поддерживает напряжение (или ток) постоянным, с определенной степенью точности при измерениях напряжения питающей сети и сопротивления нагрузки. Выпрямительное устройство может также выполнять функции регулятора напряжения и содержать устройства контроля, коммутации, защиты и др.

2. Характер нагрузки выпрямителя и его параметры. – (Самостоятельная работа)

Случай идеально активной нагрузки выпрямителя относительно редок и находит применение лишь для питания цепей, не требующих ограничения переменной составляющей выпрямленного напряжения.

Емкостной характер нагрузки часто встречается в выпрямителях малой мощности. Конденсатор устанавливается на выходе выпрямителя параллельно нагрузке для уменьшения переменной составляющей выпрямленного напряжения. Реакция нагрузки на выпрямитель будет определяться емкостью, сопротивление которой для переменной составляющей много меньше сопротивления нагрузки.

Если фильтр выпрямителя начинается с элемента, обладающего достаточно большой индуктивностью, сопротивление которой для переменной составляющей больше сопротивления нагрузки, то реакцию на выпрямитель будет оказывать в основном этот элемент, и режим работы выпрямителя будет характеризоваться индуктивной нагрузкой.

Независимо от режима работы выпрямитель характеризуется: выходными параметрами, параметрами, характеризующими режим работы выпрямителя и параметрами трансформатора.

К выходным параметрам выпрямителя относятся:

U_o– номинальное среднее значение выпрямленного напряжения, В;

I_o– номинальное среднее значение выпрямленного тока, А;

f_n1– частота основной (первой) гармоники выпрямляемого напряжения;

K_nk– коэффициент пульсации выпрямленного напряжения.

Коэффициентом пульсации выпрямленного напряжения называется отношение амплитуды k-й гармоники выпрямленного напряженияUmkк его среднему значениюUo. Коэффициент пульсации может измеряться в процентах по отношению к напряжениюUo. Обычно в выпрямителях коэффициент пульсации определяется по первой гармонике выпрямленного напряжения, т.к. она имеет наибольшую амплитуду и наименьшую частоту. При питании аппаратуры связи пульсация также измеряется в псофометрических и среднеквадратических величинах.

Внешняя характеристика выпрямителя – зависимость выходного напряжения выпрямителя Uoот тока нагрузкиIoпри неизменном напряжении на входе выпрямителя. По этой характеристике можно определить номинальное значение выходного напряжения выпрямителя его внутреннее сопротивление по постоянному току:

R_o=U_o:I_o.

Вентили в схемах выпрямления характеризуются следующими параметрами: средним выпрямленным током Iпр.ср.; действующим значением токаIпр.; амплитудой токаIпр.т.; амплитудой обратного напряженияUобр.; средней мощностью Рср.

По этим параметрам в схемах выпрямления производится выбор вентилей. Значения указанных параметров не должны превышать предельно допустимых, указанных в паспортных данных для выбранных типов вентилей.

Для трансформаторов, работающих в схемах выпрямления, определяются следующие параметры: действующее значение напряжения U2i и токаI2iвторичных обмоток; действующее значение напряженияU₁(эта величина известна, т. к. выпрямитель включается в определенную сеть переменного тока) и токаI₁обмотки; полная мощность вторичной обмоткиS₂;полная мощность первичной обмоткиS₁; полная или габаритная мощность трансформатора:

S_тр= (S₂+S₁)/2;

коэффициент использования трансформатора:

k_тр=P_о/S_тр,

где P_о – выходная мощность выпрямителя.

Параметры вентиля зависят от схемы выпрямителя и режима работы выпрямителя.

Контрольные вопросы для самопроверки знаний.

1. По каким параметрам производится выбор диодов в схемах

выпрямления?

2. Какие значения должны иметь параметры при выборе типа диодов

по сравнению с паспортными данными выбранных типов вентилей?

3. Что показывает внешняя характеристика выпрямителя? Какие

параметры можно определить по ней?

4. Назовите виды нагрузок на выпрямитель.

5. Часто ли встречается случай идеальной активной нагрузки на

выпрямитель?

6. Оказывает ли влияние фильтр, включенный между схемой

выпрямления и нагрузкой, на характер нагрузки?

7. Какими выходными параметрами оценивается работа выпрямителя?