Лекция Занятие 5
Выпрямление переменного тока
Схемы выпрямления: однофазная двухполупериодная схема Миткевича; однофазная мостовая схема Греца; трехфазная однополупериодная схема Миткевича; трехфазная двухполупериодная схема Ларионова (принцип действия на базе использования временных диаграмм напряжений и токов при ее работе на активную нагрузку, соотношение основных электрических параметров). Схемы выпрямления с умножением напряжения (принцип действия, особенности использования).
Цель занятия:
Дидактическая – сформировать знания о принципе работы схем выпрямления, основных параметрах выпрямителей переменного тока, их достоинствах и недостатках;
План
1Структурная схема выпрямительного устройства, назначение основных узлов.
2 Неуправляемые выпрямители:
2.1 Однофазная мостовая схема выпрямления.
2.2 Двухполупериодная схема выпрямления с выводом нулевой точки.
2.3 Трехфазная схема выпрямления (сх. Миткевича).
2.4 Трехфазная мостовая сема выпрямления (сх. Ларионова).
СРС-5Робота випрямлячів на активно-ємнісне та активно-індуктивне навантаження.
Поняття про внутрішній опір джерела живлення та вимоги до нього.
1 Структурная схема выпрямительного устройства, назначение основных узлов
Рисунок 1- Структурная схема выпрямительного устройства
Выпрямительное устройство (Рис.1) состоит из основных узлов: трансформатора, схемы выпрямления и сглаживающего фильтра.
Трансформатор в схеме выпрямления предназначен для получения заданного напряжения на выходе выпрямителя. Кроме этого трансформатор устраняет непосредственную электрическую связь цепи выпрямленного тока с питающей сетью, что необходимо, в случае если один полюс нагрузки заземлен или соединен с корпусом устройства.
Комплект вентилей осуществляет процесс выпрямления. Он может состоять из одного или нескольких вентилей, соединенных по определенной схеме.
Сглаживающий фильтр предназначен для ослабления пульсаций, то есть для уменьшения переменных составляющих, содержащихся в спектре выпрямленного напряжения. Сглаживающий фильтр наиболее часто состоит из индуктивных и емкостных элементов, соединяемых по определенной схеме.
Помимо элементов показанных на структурной схеме, выпрямитель может содержать стабилизатор напряжения (или тока), который поддерживает напряжение (или ток) постоянным, с определенной степенью точности при измерениях напряжения питающей сети и сопротивления нагрузки. Выпрямительное устройство может также выполнять функции регулятора напряжения и содержать устройства контроля, коммутации, защиты и др.
Независимо от режима работы выпрямитель характеризуется: выходными параметрами, параметрами, характеризующими режим работы выпрямителя и параметрами трансформатора.
К выходным параметрам выпрямителя относятся:
Uo – номинальное среднее значение выпрямленного напряжения, В;
Io – номинальное среднее значение выпрямленного тока, А;
fn1 – частота основной (первой) гармоники выпрямляемого напряжения;
Knk – коэффициент пульсации выпрямленного напряжения.
Коэффициентом пульсации выпрямленного напряжения называется отношение амплитуды k-й гармоники выпрямленного напряжения Umk к его среднему значению Uo. Коэффициент пульсации может измеряться в процентах по отношению к напряжению Uo. Обычно в выпрямителях коэффициент пульсации определяется по первой гармонике выпрямленного напряжения, т.к. она имеет наибольшую амплитуду и наименьшую частоту. При питании аппаратуры связи пульсация также измеряется в псофометрических и среднеквадратических величинах.
Внешняя характеристика выпрямителя – зависимость выходного напряжения выпрямителя Uo от тока нагрузки Io при неизменном напряжении на входе выпрямителя. По этой характеристике можно определить номинальное значение выходного напряжения выпрямителя его внутреннее сопротивление по постоянному току:
Ro= Uo: Io.
Вентили в схемах выпрямления характеризуются следующими параметрами: средним выпрямленным током Iпр.ср.; действующим значением тока Iпр.; амплитудой тока Iпр.т.; амплитудой обратного напряжения Uобр.; средней мощностью Рср.
По этим параметрам в схемах выпрямления производится выбор вентилей. Значения указанных параметров не должны превышать предельно допустимых, указанных в паспортных данных для выбранных типов вентилей.
Для трансформаторов, работающих в схемах выпрямления, определяются следующие параметры: действующее значение напряжения U2 и тока I2 вторичных обмоток; действующее значение напряжения U1(эта величина известна, т. к. выпрямитель включается в определенную сеть переменного тока) и тока I1 обмотки; полная мощность вторичной обмотки S2;полная мощность первичной обмотки S1; полная или габаритная мощность трансформатора:
Sтр = (S2 +S1)/2;
коэффициент использования трансформатора:
kтр=Pо/Sтр,
где Pо – выходная мощность выпрямителя.
Параметры вентиля зависят от схемы выпрямителя и режима работы выпрямителя.