ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ
ВЫПРЯМИТЕЛИ
(ПВ)
1. ПОНЯТИЕ О ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ВЫПРЯМИТЕЛЯХ (ПВ)
ПВ предназначены для преобразования переменного тока в постоянный (обеспечивают протекание тока только в одном направлении).
ТИПИЧНАЯ БЛОК-СХЕМА ВЫПРЯМИТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
(4 прямоугольника, каждый обозначает элемент установки, включая нагрузку)
сеть |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Тр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
СФ |
|
|
Н |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Трансформатор предназначен для изменения напряжения питающей сети до величины, которая обеспечивает требуемое выпрямленное напряжение.
Выпрямленное напряжение имеет переменную составляющую, называемую пульсации.
Для уменьшения пульсаций между диодами и нагрузкой включается сглаживающий фильтр (СФ);
В зависимости от числа фаз питающей сети. характера нагрузки (Н), а также требований к выпрямленному току Диоды соединяются в различные системы.
2. Однополупериодная система выпрямления однофазного тока
Такая система обеспечивает протекание тока через нагрузку только в течение одного полупериода (отсюда и название).
Для проведения теоретического анализа сделаем следующие допущения (не особенно искажающие результаты):
-Идеальный диод |
Rпр=0 |
Rобр= |
-Трансформатор |
r2=0 |
X2=0 |
-Входное напряжение изменяется по синусоидальному закону
u=Um*sin t
Принципиальная схема Однополупериодной |
|||||||||
системы выпрямления однофазного тока |
|||||||||
a) |
~ |
|
б) |
u2 |
|
|
|
|
|
|
|
u1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
w1 |
Тр |
|
|
|
|
U2m |
ωt |
– |
w2 |
i2 |
+ |
0 |
|
π |
|
2π |
|
(+) |
(–) |
|
|
|
|
|
|
||
|
1 |
|
|
|
|
|
|
||
2 |
|
u2 |
в ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
VD |
ua |
ud |
, |
|
|
|
|
|
|
|
ia |
|
id |
ud |
|
|
|
|
|
id |
|
i2=ia=id |
|
||||
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
Ud |
I |
|
|
|
(-) |
|
RН |
(+) |
|
|
d |
ωt |
||
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ua |
|
|
|
|
|
|
|
ud |
|
г) |
|
|
|
ωt |
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uобр.max |
|
|
|
|
|
|
|
T |
|
|
|
Положительный зажим выпрямителя соединяется с катодом диода VD.
Отрицательный зажим выпрямителя соединяется непосредственно со вторичной обмоткой трансформатора.
При положительном полупериоде напряжение к диоду приложено в прямом направлении.
Мгновенное значение выпрямленного тока равно
id Im sin t
При отрицательном полупериоде ток через нагрузку не протекает
id 0.
Среднее значение выпрямленного тока определяется следующим образом
|
|
0,5 T |
|
|
0,5 T |
|
|
Im |
0,5 T |
|
|
I |
1 |
i |
dt |
1 |
I |
|
sin t dt |
[ cos t] |
|
|
|
T |
T |
|
|
||||||||
d |
|
|
|
m |
|
|
|
|
|||
|
d |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
||
|
|
0 |
|
|
0 |
|
|
|
0 |
|
|
2Im ( cos 1)
T 2 ; T 2 .
Id |
Im |
; |
Im Id . |
|
|||
|
|
|
|
В однополупериодной схеме выпрямления мгновенные значения тока через диод и выпрямленного равны:
ia id
Поскольку сопротивление нагрузки имеет активный характер, то закон изменения напряжение на нагрузке
ud
подобен закону изменения тока через нагрузку
id
Тепловые потери на диодах и нагрузке определяются действующим значением тока:
|
|
1 0,5 Т |
2 |
|
|
I |
m |
; |
Im 2 I Id . |
|
I |
|
|
0 |
id |
dt |
|
||||
Т |
|
|
||||||||
|
|
2 |
|
|
||||||
соотношение между действующим и средним значениями тока через нагрузку равно
I 1,57 Id .
Мгновенное значение напряжения на нагрузке равно
|
|
|
|
|
UM U |
|
|
|
u |
d |
i R |
U |
d |
2 |
; |
||
|
d |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|||
Тогда действующее значение напряжения на выходе трансформатора
U 2,22 Ud .
ВЫВОД:
Чтобы получить требуемое значение выпрямленного напряжения, действующее значение напряжения трансформатора должно быть в 2,22 раза больше.