[Ред.] Типи випрямлячів

Випрямлячі класифікують за такими ознаками:

• по виду перемикача випрямляємо струму

  • механічні синхронні з щіточноколекторним комутатором струму;

  • механічні синхронні з контактним перемикачем (випрямлячем) струму;

  • з електронною керованою комутацією струму (наприклад, тиристорні);

  • з електронною пасивної комутацією струму (наприклад, діодні);

• за потужністю

  • силові випрямлячі;

  • випрямлячі сигналів;

• за рівнем використання напівперіодів змінної напруги

  • однопівперіодні - пропускають в навантаження тільки одну півхвилю [6];

  • двухполуперіодні - пропускають в навантаження обидві напівхвилі;

  • неполноперіодні - не повністю використовують синусоїдальні напівхвилі;

  • повноперіодні - повністю використовують синусоїдальні напівхвилі;

• за схемою випрямлення - мостові, з множенням напруги, трансформаторні, з гальванічною розв'язкою, бестрансформаторних тощо;

• за кількістю використовуваних фаз - однофазні, двофазні, трифазні і багатофазні;

• за типом електронного вентиля - напівпровідникові діодні, напівпровідникові тиристорні, лампові діодні (кенотрони), газотрони, ігнітронние, електрохімічні і ін;

• по керованості - некеровані (діодні), керовані (тиристорні);

• за кількістю каналів - одноканальні, багатоканальні;

• за величиною випрямленої напруги - низьковольтні (до 100В), средневольтовие (від 100 до 1000В), високовольтні (понад 1000В);

• за призначенням - зварювальний, для живлення мікроелектронної схеми, для живлення лампових анодних ланцюгів, для гальваніки і пр.;

• за ступенем повноти мостів - полномостовие, полумостовим, четвертьмостовие;

• по наявності пристроїв стабілізації - стабілізовані, нестабілізована;

• за управлінням вихідними параметрами - регульовані, нерегульовані;

• за індикацією вихідних параметрів - без індикації, з індикацією (аналогової, цифрової);

• за способом з'єднання - паралельні, послідовні, паралельно-послідовні;

• за способом об'єднання - роздільні, об'єднані зірками, об'єднані кільцями;

• за частотою випрямляємо струму - низькочастотні, середньочастотні, високочастотні.

[Ред.] Схемотехнічні рішення

[ред.] Напівперіодний випрямляч

На рисунку показана схема й принцип дії напівперіодного випрямляча. Використовуючи односторонню провідність напівпровідникового діода, струм у зворотному напрямку відтинається. Недоліком даної схеми є втратапотужності.

[ред.] Двоперіодний випрямляч

Недоліком цієї схеми є неповне використання трансформатора - в кожен момент часу працює лише одна половина вторинної обмотки.

[ред.] Місткова схема

Для збільшення потужності випрямленого струму використовується місткова схема. Чотири діоди під'єднані таким чином, що під час половини періоду працюють лише два з них, а під час наступної половини — два інші, даючи корисний струм в тому ж напрямку.

[ред.] Фільтрація

Більшість випрямлячів створює не постійні, а пульсуючі односпрямовані напругу і струм, для згладжування пульсацій яких застосовують низькочастотні фільтри.

[ред.] Області використання

Застосування випрямлячів в блоках живлення радіо-і електроапаратури обумовлено тим, що зазвичай у системах електропостачання будівель або транспортних засобів (літаків, поїздів) застосовується змінний струм, і вихідний струм будь-якого електромагнітного трансформатора, застосованого для гальванічної розв'язки ланцюгів або для зниження напруги, завжди змінний, тоді як у більшості випадків електронні схеми і електродвигуни цільової апаратури розраховані на харчування струмом постійної напруги.

У зварювальних апаратах постійного струму застосовуються найчастіше мостові схеми на потужних кремнієвих випрямних діодах - вентилях, з метою отримання постійного зварювального напруги та струму. Він відрізняється від змінного тим, що при використанні його сильніше нагрівається область дуги близько позитивного (+) її полюси, що дозволяє або здійснювати щадну зварювання деталей, що зварюються переважно плавиться зварювальним електродом, або заощаджувати електроди, здійснюючи різання металу електродуговим зварюванням.

28. Однофазні схеми випрямлення при живленні активного навантаження.

Выпрямитель электрического тока – электронная схема, предназначенная для преобразования переменного электрического тока в постоянный (однополярный) электрический ток.       В полупроводниковой аппаратуре выпрямители исполняются на полупроводниковых диодах. В более старой и высоковольтной аппаратуре выпрямители исполняются на электровакуумных приборах – кенотронах. Раньше широко использовались – селеновые выпрямители.       Для начала вспомним, что собой представляет переменный электрический ток. Это гармонический сигнал, меняющий свою амплитуду и полярность по синусоидальному закону.

      В переменном электрическом токе можно условно выделить положительные и отрицательные полупериоды. Всё то, что больше нулевого значения относится к положительным полупериодам (положительная полуволна – красным цветом), а всё, что меньше (ниже) нулевого значения – к отрицательным полупериодам (отрицательная полуволна – синим цветом).       Выпрямитель, в зависимости от его конструкции «отсекает», или «переворачивает» одну из полуволн переменного тока, делая направление тока односторонним.       Схемы построения выпрямителей сетевого напряжения можно поделить на однофазные и трёхфазные, однополупериодные и двухполупериодные.       Для удобства мы будем считать, что выпрямляемый переменный электрический ток поступает с вторичной обмотки трансформатора. Это соответствует истине и потому, что даже электрический ток в домашние розетки квартир домов приходит с трансформатора понижающей подстанции. Кроме того, поскольку сила тока – величина, напрямую зависящая от нагрузки, то при рассмотрении схем выпрямления мы будем оперировать не понятием силы тока, а понятием – напряжение, амплитуда которого напрямую не зависит от нагрузки.       На рисунке изображена схема и временная диаграмма выпрямления переменного тока однофазным однополупериодным выпрямителем.

      Из рисунка видно, что диод отсекает отрицательную полуволну. Если мы перевернём диод, поменяв его выводы – анод и катод местами, то на выходе окажется, что отсечена не отрицательная, а положительная полуволна.

      Среднее значение напряжения на выходе однополупериодного выпрямителя соответствует значению:

U_ср = U_max / π = 0,318 U_max

где: π - константа равная 3,14.

      Однополупериодные выпрямители используются в качестве выпрямителей сетевого напряжения в схемах, потребляющих слабый ток, а также в качестве выпрямителей импульсных источников питания. Они абсолютно не годятся в качестве выпрямителей сетевого напряжения синусоидальной формы для устройств, потребляющих большой ток.       Наиболее распространёнными являются однофазные двухполупериодные выпрямители. Существуют две схемы таких выпрямителей – мостовая схема и балансная.       Рассмотрим мостовую схему однофазного двухполупериодного выпрямителя и его работу.

      Если ток вторичной обмотки трансформатора течёт по направлению от точки «А» к точке «В», то далее от точки «В» ток течёт через диод VD3 (диод VD1 его не пропускает), нагрузку R_н, диод VD2 и возвращается в обмотку трансформатора через точку «А». Когда направление тока вторичной обмотки трансформатора меняется на противоположное, то вышедший из точки «А», ток течёт через диод VD4, нагрузку R_н, диод VD1 и возвращается в обмотку трансформатора через точку «В».       Таким образом, практически отсутствует промежуток времени, когда напряжение на выходе выпрямителя равно нулю.       Рассмотрим балансную схему однофазного двухполупериодного выпрямителя.

      По своей сути это два однополупериодных выпрямителя, подключенных параллельно в противофазе, при этом начало второй обмотки соединено с концом первой вторичной обмотки. Если в мостовой схеме во время действия обоих полупериодов сетевого напряжения используется одна вторичная обмотка трансформатора, то в балансной схеме две вторичных обмотки (2 и 3) используются поочерёдно.       Среднее значение напряжения на выходе двухполупериодного выпрямителя соответствует значению:

U_ср = 2*U_max / π = 0,636 U_max

где: π - константа равная 3,14.

      Представляет интерес сочетание мостовой и балансной схемы выпрямления, в результате которого, получается двухполярный мостовой выпрямитель, у которого один провод является общим для двух выходных напряжений (для первого выходного напряжения, он отрицательный, а для второго - положительный):

30.Схеми керованих випрямлячів.