12 Выпрямители. Схемы выпрямления, их расчет

Однофазный однополупериодный выпрямитель является простейшим и имеет схему, приведенную на рис. 14.3,а. В таком выпрямителе ток через нагрузку протекает лишь в течение полупериода сетевого напряжения (рис. 14.3,б).

Основные параметры однополупериодного выпрямителя:

• среднее значение выходного напряжения

, где ;

• среднее значение тока на нагрузке выпрямителя ;

• коэффициент пульсаций выходного напряжения .

б

Рис. 14.3. Однополупериодная схема выпрямителя

Такой выпрямитель находит ограниченное применение в маломощных устройствах. Отрицательной чертой однополупериодного выпрямителя является протекание постоянной составляющей тока во входной цепи.

Двухполупериодный выпрямитель со средней точкой представляет собой параллельное соединение двух однополупериодных выпрямителей (рис. 14.4,а). Диоды схемы проводят ток поочередно, каждый в течение полупериода (рис. 14.4,б).

б

Рис. 14.4. Двухполупериодный выпрямитель со средней точкой

Основные параметры такого выпрямителя:

• среднее значение выходного напряжения

,

где U₂ – действующее значение напряжения каждой половины вторичной обмотки, U₂≈1,11·U_ср;

• среднее значение тока на нагрузке выпрямителя ;

• коэффициент пульсаций выходного напряжения

.

Двухполупериодный выпрямитель со средней точкой характеризуется довольно высокими технико-экономическими показателями и широко используется в технике. Недостаток – необходимость двойного количества витков во вторичной обмотке трансформатора.

Однофазный мостовой выпрямитель (рис. 14.5,а) можно считать пределом совершенства бестрансформаторных выпрямителей. Диоды в рассматриваемой схеме включаются и выключаются парами. Одна пара – это диоды D₁ и D₂, а другая – D₃ и D₄.

Рис. 14.5. Однофазный мостовой выпрямителя

Основные параметры такого выпрямителя:

• среднее значение выходного напряжения ,

где U_вх ≈ 1,11·U_ср;

• среднее значение тока на нагрузке выпрямителя ;

• коэффициент пульсаций выходного напряжения.

Управляемые выпрямители позволяют регулировать выходное напряжение. Они построены на основе однополупериодных (незапираемых) тиристоров (рис. 14.9).

Включение тиристоров производится с некоторой задержкой t_вкл (рис. 14.10). Угол α_вкл=ω·t_вкл – угол сдвига по фазе между напряжением на тиристоре и импульсами управления. Угол α_вкл называют углом управления, который может изменяться в пределах от 0 до 180°.

13.Стабилизаторы напряжения и тока: параметрические и компенсационные,их параметры и характеристики.

Стабилизатором напря­жения называют устройство, поддерживающее с определенной точностью неиз­менным напряжение на нагрузке. Изменение напряжения на нагрузке может быть вызвано рядом причин: колебаниями напряжения первичного источника питания (сети переменного напряжения, аккумулятора, гальванического элемента), измене­нием нагрузки, изменением температуры окружающей среды.

По принципу работы стабилизаторы делятна параметрические и компенсаци­онные. В свою очередь параметрические стабилизаторы бываютоднокаскадными, многокаскадными и мостовыми. Компенсационные стабилизаторы могут быть с непрерывным или импульсным регулированием; и те и другие могут быть после­довательного или параллельного типа.

Параметрические стабилизаторы осуществляют стабилизацию напряжения за счет изменения параметров полупроводниковых приборов: стабилитронов, стабисторов, транзисторов и др. Изменяемым параметром полупроводниковых стабилизаторов напряжения является их сопротивление или проводимость.

Компенсационные стабилизаторы представляют собой замкнутые системы автоматического регулирования напряжения на нагрузке, выполненные на полу­проводниковых приборах. Выходное напряжение в этих стабилизаторах под­держивается равным или пропорциональным стабильному опорному напряже­нию, которое обычно создается одним из типов параметрических стабилизаторов. Компенсационные стабилизаторы содержат регулирующий элемент (обычно тран­зистор), который может включаться последовательно или параллельно нагрузке. Стабилизатор с последовательным включением регулирующего элемента называ­ют сериесным, а с параллельным включением — шунтовым. Регулирующий элемент может работать в непрерывном или ключевом режимах. В импульсных стабилизаторах используется ключевой режим работы регулирующего элемента. В стабилизаторах с непрерывным регулированием регулирующий элемент работа­ет в непрерывном режиме.

Основные параметры:

Коэффициент полезного действия стабилизатора — это отношение мощно­сти, отдаваемой в нагрузку, к мощности, потребляемой от первичного источника питания:

Коэффициент нестабильности по напряжению — это отношение относи­тельного изменения выходного напряженияк вызвавшему его измене­нию входного напряжения:

Коэффициент нестабильности по току— это отношение относительного изменения выходного напряженияк вызвавшему его относительному изменению тока нагрузки:

Коэффициент сглаживания пульсаций — это отношение амплитудного значе­ния пульсаций входного напряжения к амплитудному значению пульсаций вы­ходного напряжения:

Дифференциальное выходное сопротивление стабилизатора — это отношение приращения выходного напряжения к приращению тока нагрузки:

Температурный коэффициент — это отношение относительного изменения вы­ходного напряжения к вызвавшему его изменению температуры окружающей среды:

Типовая схема включения стабилитрона (а) и зависимость ТКН стабилитрона от напряжения и тока стабилитрона