26.Выпрямительные устройства: определение, структурная схема, назначение, виды, классификация, применение.

Выпрямителями называют электронные устройства, предназначенные для преобразования энергии переменного тока в энергию постоянного тока. Выпрямители относят ко вторичным источникам питания в отличие от генераторов, аккумуляторов, батарей, которые называют первичными. Они широко применяются для пита­ния не только электронных устройств, но и двигателей постоянного тока, электрохимических установок и т. д.Структурная схема выпрямителя показана на рис. 1

На вход выпрямителя подается напряжение U сети, на выходе получают постоянное напряжение Uн, необходимое

для питания нагрузки. Трансформатор Т применяют для согласования напряжения сети с требуемым напряжением нагрузки и устранения электрической связи ме­жду цепью переменного и постоянного тока. Иногда выпрямитель может работать и без трансформатора. Группа вентилей В преобразует переменный ток в однона­правленный выпрямленный. Сглаживающий фильтр СФ применяют в том случае, если нужно улучшить форму выходного напряжения. Иногда нагрузка не допус­кает значительных изменений напряжения Uн и тогда применяют стабилизаторы напряжения Ст . Для питания нагрузки малой мощности применяют однофазные выпрямители, которые питаются от однофазной сети переменного тока. Для питания нагрузок средней и большой мощности используют выпрямители, питающиеся от трехфазной сети. По принципу регулирования выпрямленного напряжения выпрямители делятся на управляемые и неуправляемые. Выпрямители: 1) одно­фазные: однополупериодные, двухполупериодные: со средней точкой, мостовой.; 2) трехфазные: однополупериодные, двухполупериодные ( мост Ларионова); 3) многофазные; 4) ИС.

27.Однофазный однополупериодный и двухполупериодный с выводом от среднего витка обмотки трансформатора; схема, временные диаграммы токов и напряжений, параметры, применение.

Схема однополупериодного выпрямителя приведена на рис. 9.2, а.

Выпрямитель состоит из трансформатора, к вторичной обмотке которого последовательно подсоединены диод Д и нагрузочный резистор Rн .Для упрощения ана­лиза работы

выпрямителей трансформатор и диод считают идеальными, т. е. принимают следующие допущения: у трансформатора активное сопротивление обмоток, а у диода прямое сопротивление равны нулю; обратное сопротивление диода равно бесконечности; в трансформаторе отсутствуют потоки рассеяния. При таких допущениях с подключением первичной обмотки трансформатора к сети переменного синусоидального напряжения во вторичной обмотке будет наводиться синусоидальная э. д. с. Работу выпрямителя удобно рассматривать с помощью временных диаграмм рис. 9.2, б. В первый по-

лупериод, т. е. в интервале времени 0 — Т/2, диод открыт, так как потенциал точки а выше потенциала точки Ь, и под действием напряжения в цепи вторичной об­мотки трансформатора возникает ток iн. В интервале времени Т/2 — Т диод закрыт, ток в нагрузочном резисторе отсутствует, а к запертому диоду прикладывается обратное напряжение u2

Основными электрическими параметрами однополупериодного выпрямителя являются:

Uн.ср = корень из 2* U2 / Пи =0,45* U2

U2 =2.22*Uн.ср.

Iср.выпр = 2.25*Uн.ср. / Rн = 0,45*U2 / Rн

I2 =1,57*Iн.ср.

P= 1,57 коэффициент пульсаций.

Применение: для питания высокоомных нагрузочных устройств( ЭЛТ), допускающих повышенную пульсацию, мощность не более 10-15 Вт. Основным преиму­ществом однополупериодного выпрямителя является его простота. Анализ

электрических параметров позволяет сделать вывод о недостатках этого выпрямителя: большой коэффициент пульсаций, малые значения выпрямленных тока и на­пряжения. Следует обратить внимание еще на один недостаток одпополу.

периодного выпрямителя. Ток i2 имеет постоянную составляющую, которая вызывает подмагничивание сердечника трансформатора, из-за чего уменьшается маг­нитная проницаемость сердечника, что, в свою очередь, снижает индуктивность обмоток трансформатора. Это приводит к росту тока холостого хода трансформа­тора, а следовательно, к снижению к.п.д. всего выпрямителя.

Двухполупернодные выпрямители бывают двух типов: мостовыми и с выводом средней точки вторичной обмотки трансформатора и мостовой. Эти выпрямители являются более мощными, чем однополупериодные, так как с их помощью нагрузочные устройства используют для своего питания оба полупериода напряжения сети.

Двухполупериодный выпрямитель с выводом средней точки вторичной обмотки трансформатора (рис. 9.5, а) можно рассматривать как сочетание двух одно­полупериодных выпрямителей, включенных на один и тот же нагрузочный резистор Rн. Действительно, в каждый из полупериодов напряжения Uab работает либо верхняя, либо нижняя часть выпрямителя. Когда потенциал точки а выше потенциала средней точки О (интервал времени 0 — T/2), диод Д1 открыт, диод Д2 за­крыт, так как потенциал точки Ь ниже потенциала точки О. В этот период времени в нагрузочном резисторе R появляется ток iн (рис. 9.5, б). В следующий полупе­риод напряжения Uab (интервал времени Т/2 — Т) потенциал точки b выше, а потенциал точки а ниже потенциала точки О. Диод Д2открыт, а диод Д1 закрыт. При этом ток в нагрузочном резисторе имеет то же направление. что и в предыдущий полупериод. При одинаковых значениях напряжений u2a и u2b эти токи будут равны.

Параметры:

Uab= 2*U2

Uобр.max=3.14*Uн.ср.

P=0.67

Применение: применяют для питания нагрузочных устройств малой и средней

мощностей.

Достоинства: в 2,5 раза меньше пульсаций, в двое меньше количество диодов.