28. Однофазный выпрямитель со средней точкой.

Выпрямителем называют устройство, преобразующее переменное напряжение в постоянное напряжение.

Выпрямители подразделяются:

- по количеству фаз на однофазные, трехфазные и многофазные;

- по схемному решению на выпрямители с нулевой (средней) точкой и мостовые;

- по мощности на выпрямители малой, средней и большой мощности, хотя последнее разделение весьма условно.

Рисунок 11.2 - Однофазный выпрямитель со средней точкой

Выпрямитель состоит из трансформатора, вторичная обмотка которого имеет среднюю точку. В результате формируются два напряжения и , сдвинутые по фазе на . Напряжения на секциях вторичной обмотки трансформатора имеем

, (11.1)

где - действующее напряжение на одной секции вторичной обмотки трансформатора.

Рассмотрим работу выпрямителя по временной диаграмме (рисунок 11.3).

Рисунок 11.3 - Временная диаграмма работы однофазного выпрямителя

со средней точкой

На интервале (0-1) открыт диод VD1, и напряжение подключается к нагрузке, в точке (1) диод закрывается, т.к. напряжение, приложенное к нему, равно нулю. На интервале (1-2) открыт диод VD2, и напряжение подключается к нагрузке. На нагрузке формируется напряжение , состоящее из двух положительных полупериодов, среднее значение которого определяется выражением

. (11.2)

Выпрямленное напряжение содержит ряд гармонических составляющих, амплитуды которых можно определить из разложения в ряд Фурье

. (11.3)

Качество выпрямления оценивается коэффициентом пульсации как отношение первой гармонической составляющей к среднему значению выпрямленного напряжения

, (11.4)

где m-число пульсов напряжения в течение периода, в данном случае m=2.

Ток через нагрузку равен сумме токов и , проходящих через каждый диод, при чисто активной нагрузке форма тока и напряжения совпадают.

Среднее значение токов нагрузки , токов диодов и находится по известному сопротивлению нагрузки .

, . (11.5)

Обратное напряжение на аноде диода равно сумме напряжений и принимает максимальное значение

. (11.6)

При расчете этой схемы диод выбирается по среднему значению тока через диод, проверяется по допустимому обратному напряжению.

29. Управляемый выпрямитель со средней точкой и с активной нагрузкой.

Выпрямителем называют устройство, преобразующее переменное напряжение в постоянное напряжение.

Выпрямители подразделяются:

- по количеству фаз на однофазные, трехфазные и многофазные;

- по схемному решению на выпрямители с нулевой (средней) точкой и мостовые;

- по мощности на выпрямители малой, средней и большой мощности, хотя последнее разделение весьма условно.

Схема состоит из трансформатора, вторичная обмотка которого имеет среднюю точку; 2-х тиристоров, момент открытия которых определяется управляющими импульсами, который может быть сдвинут относительно начала синусоиды напряжения на угол управления.

Ключ S1 замкнут, а S2 разомкнут, выпрямитель работает на активную нагрузку. В интервале 0: «+»-ное напряжение приложено к тиристору VT1, а к VT2 «-»-ное. Интервал 0-1: VT1 закрыт из-за то, что с системы управления не поступает импульс на управляющий электрод. Точка 2: на VT1 подается управляющий импульс и тиристор VT1 открывается. Интервал 1-2: через тиристор и нагрузку начинает протекать ток i_d=U_d/R_H, равный току тиристора. Тиристор VT1 будет находиться в проводящем состоянии до тех пор, пока напряжение, приложенное к нему, не пройдет через нуль и не изменит свою полярность. Начиная с точки 2, оба тиристора находятся в закрытом состоянии и напряжение U_d=0. Точка 3: управляющий импульс поступает на управляющий электрод тиристора VT2 и открывает его и через нагрузку течет ток, равный току тиристора VT2.

Изменение анодного напряжения U_a1. Интервал 0-1: к тиристору VT1 приложено напряжение U21; на интервале 1-2: тиристор открыт, напряжение на нем близко к нулю, а затем приложено напряжение U21, которое на интервале 2-3 становится отрицательным. На интервале 3-4: тиристор VT2 открывается, к аноду тиристора VT1 будет приложена сумма напряжений U₂₁ и U₂₂. Обратное напряжение достигает значения 2U_m.

, при α=0. (интервал у интеграла от π до α).

Среднее значение выпрямленного тока: I_d=U_d/R_d=((√2(1+cosα))/π)*U₂/R_d.