ЯГМА

Медицинская физика

Лечебный факультет

1 курс

1 семестр

Лекция № 5

«Выпрямители.»

Составил: Дигурова И.И.

2003 г.

Ярославль

План :

1.Электронные выпрямители , их виды и характеристика.

2.Однополупериодные выпрямители . Их устройство,

принцип действия, графики.

3.Двухполупериодные выпрямители , их устройство ,

принцип действия, графики.

4.Сглаживающие фильтры. Их назначение ,виды, работа.

5.Аппарат для гальванизации.

1.Электронные выпрямители их виды и характеристика.

Электронный выпрямитель-устройство для преобразования переменного тока в постоянный ток. Выпрямитель может быть частью какого-либо медицинского прибора.

Схема выпрямителя:

1.Трансформатор - необходим для повышения или понижения сетевого напряжения ,изоляции аппарата от электрической сети.

2.Выпрямляющие элементы - это ламповые или полупроводниковые диоды ,которые подключаются к вторичной обмотке. Все выпрямляющие элементы обладают односторонней проводимостью.

3.Сглаживающий фильтр - применяется для понижения пульсации выпрямленного напряжения и тока. Это совокупность резисторов ,катушек индуктивности и конденсаторов.

4.Стабилизатор - поддерживает постоянным выпрямленное напряжение-это стабилизатор напряжения или ток-стабилизатор тока. Стабилизатор делает эти характеристики независимыми от колебания напряжения в электрической сети. Иногда стабилизатор ставят перед трансформатором-входной стабилизатор входного напряжения.

Виды выпрямителей:

1.По типу выпрямляющих элементов:

а)ламповые(вакуумный диод)

б)полупроводниковые (п/п диод)

2.По числу выпрямляющих периодов:

а)однополупериодные

б)двухполупериодные

3.По величине напряжения на выходе:

а)низковольтные(до 500 вольт)

б)высоковольтные(500-100тыс. вольт)

Характеристики выпрямителей.

1.Выходные и входные напряжения и силы тока.

2.Коэффициент пульсации Kp = Ui / Ucp

U₁ – амплитуда переменной составляющей выпрямленного напряжения.

U_ср. – среднее значение выпрямленного напряжения.

К_р – характеризует величину пульсации выпрямленного напряжения.

3.Нагрузочная характеристика выпрямителя – график зависимости напряжения на выходе от силы тока нагрузки. Имеет падающий характер.

U

0 Y

2.Однополупериодныйый выпрямитель .Его

устройство ,принцип действия ,графики .

2

3

R

1

1.Трансформатор

2.Полупроводниковый диод

3.Нагрузка

Принцип работы:

переменное напряжение со второй обмотки трансформатора подаётся на диод ,а через него в нагрузку. В отрицательные полупериоды ток в цепи диода отсутствует. После диода напряжение и сила тока будут пульсирующими.

Y

до диода

t

после диода

t

Преимущество такого выпрямителя в простоте устройства , а недостатки : низкий КПД ,большой К_р(1.57).Применяется в аппаратуре с допустимо большой пульсацией.

3.Двухполупериодный выпрямитель. Его устройство, принцип работы ,графики.

Двухполупериодным выпрямителем называют такой выпрямитель ,в котором процесс выпрямления происходит в оба полупериода .Одним из видов выпрямителя является выпрямитель с выводом от средней точки .

2А

R 3

1

2Б

1.Трансформатор

2А и 2Б – диоды

3.Нагрузка

В положительном полупериоде потенциал в точке А положителен ,а в точке В – отрицателен .Ток идёт через верхний диод в нагрузку .В отрицательном полупериоде потенциал в точке В положителен ,а в точке А – отрицателен .Ток проходит через нижний диод в нагрузку.

Графики

t до диода

t после 1-го диода

t после 2-го диода

t суммарный

график

Преимущества:

1.КПД больше чем у однополупериодного выпрямителя.

2.Коэффициент пульсации меньше

3.При высоких напряжениях применяется мостовая схема(4 диода).

4.Сглаживающие фильтры .

Их назначение ,виды ,работа .

Сглаживающий фильтр предназначен для возможно большего уменьшения пульсации выпрямленного напряжения.

Фильтр включается между выпрямляющими элементами и нагрузкой .Он характеризуется коэффициентом сглаживания пульсации ,который определяет эффективность фильтра.

Фильтры бывают:

1.простые или сложные

2.пассивные или активные

Сложные – содержат колебательный контур ,пассивные – катушки ,конденсаторы ,активные – транзисторы.

В медицинской аппаратуре применяются простые ,пассивные «Г» и «П» – образные фильтры.

«Г» «П»

R

R

Устройство и принцип работы простейшего емкостного фильтра:

он представляет собой конденсатор ,включенный параллельно нагрузке.

С

R

выпр.

В положительные полупериоды ,когда через диод идёт ток, конденсатор заряжается и накапливает энергию.

В отрицательные полупериоды диод закрыт ,конденсатор отдаёт эту энергию в нагрузку .Ток через нагрузку становиться непрерывным .Пульсация напряжения и тока понижается.

С повышением сопротивления нагрузки и электроёмкости конденсатора коэффициент пульсации снижается.

Условие эффективной работы фильтра:

Х_с<<R (Хс = 1 / WC)

Устройство и принцип работы простейшего индуктивного фильтра :

ВЫПР. R

В положительные полупериоды дросель накапливает энергию ,затем отдает её в нагрузку ,после чего по нагрузке течёт ток .Коэффициент пульсации такого фильтра тем меньше ,чем больше индуктивность дроселя .

Условие эффективной работы индуктивного фильтра:

Х_L>>R

Такие фильтры применяют в выпрямителях средней и большой мощности .Индуктивный фильтр сглаживает пульсацию на основе явления самоиндукции.

Если ток растёт ,то возникает индукционный ток ,не дающий ему резко расти .

5.Аппарат для гальванизации.

2А

1

3 6

мА

5

4 4 7

2Б

1. Трансформатор

2А и 2Б выпрямляющие элементы

3.Дроссель фильтра

4.Конденсаторы

5.Потенциометр

6.Миллиамперметр

7.Пациент

Принцип работы:

Переменный ток от сети(220V)подаётся на вход аппарата, далее на трансформатор, где напряжение понижается до 80V,далее переменный ток поступает последовательно на выпрямляющие элементы .В точку С поступает пульсирующий ток .Далее он идёт на сглаживающий фильтр ,который делает ток постоянным по величине .Затем ток поступает на потенциометр(делитель напряжения),который может менять напряжение от 0 до 80V. Изменяя напряжение, можно регулировать силу тока в сети пациента от 5 до 50мА.