Выпрямители. Определение и классификация выпрямителей

Выпрямитель - это устройство, которое преобразует переменное напряжение питающей сети в постоянное напряжение. Есть выпрямитель, предназначенный
для преобразования переменного напряжения в импульсное напряжение одной полярности.

Наиболее часто в выпрямителях применяются полупроводниковые диоды. Принцип выпрямления переменного напряжения основан на нелинейной вольт-амперной характеристике полупроводникового диодаНаиболее часто в выпрямителях применяются полупроводниковые диоды. Принцип выпрямления переменного напряжения основан на нелинейной вольт-амперной характеристике полупроводникового диода, у которого сопротивление в прямомНаиболее часто в выпрямителях применяются полупроводниковые диоды. Принцип выпрямления переменного напряжения основан на нелинейной вольт-амперной характеристике полупроводникового диода, у которого сопротивление в прямом и обратном включении p-n-перехода сильно отличаются.

Классификация выпрямителей

По частоте – высокочастотны и низкочастотные

По числу фаз – многофазные и однофазные

Определение и классификация выпрямителей

В — вентильный комплект преобразует переменный ток в ток одного
направления;
Ф — фильтр сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения;
СT — стабилизатор постоянного напряжения обеспечивает постоянство
выходного напряжения при изменении нагрузки, напряжения питающей
сети и т. п.

Структурная схема выпрямителя

Основные параметры выпрямителей

Действующее значение тока во вторичной обмотке трансформатора:

Коэффициент пульсаций

2

U2

U2

U2

2

2

Обратное напряжение
на диоде:
Uобр.мах =U2мах = 3,14Uср

Uн=

Однофазный однополупериодный выпрямитель

2

Достоинства схемы:
частота пульсаций двуполупериодного выпрямителя вдвое больше
удвоенные значения Uср и Iср
вдвое меньший коэффициент пульсаций по сравнению с однополупериодной схемой

Недостатки:
наличие трансформатора с двумя симметричными обмотками (что увеличивает его массогабаритные показатели)
на диодах удвоенное обратное напряжение.

Основные параметры:

Двухполупериодный выпрямитель в сравнении с однополупериодным имеет следующие преимущества:
выпрямленные ток и напряжение вдвое больше,
значительно меньший уровень пульсаций ,
вентили выбираются по половине тока нагрузки,
хорошо используется трансформатор и отсутствует вынужденное подмагничивание его сердечника.
Мостовая схема имеет преобладающее применение в выпрямителях небольшой и средней мощности.

Среднее значение выпрямленного напряжения Uср = 1.17U2
обратное напряжение Uобр.max = 2.1Uср
коэффициент пульсаций q=0.25.

Трехфазный выпрямитель

t7 – t8

t8 – t9

VD1

VD1

VD3

VD3

VD5

VD5

VD1

VD1

,VD4

,VD6

,VD6

,VD2

,VD2

,VD4

,VD4

,VD4

Трехфазный двухполупериодный выпрямитель (схема Ларионова)

Недостатки:
Увеличенное количество вентилей.
Выпрямитель также не может быть применен для работы в однофазной бытовой сети.

Uн.ср = 2.34U2
Uобр.max = 1.05Uн.ср
p = 0.057

Основные параметры:

Количественно задержка управляющего сигнала относительно момента
естественного отпирания оценивается углом сдвига по фазе α. Этот угол
называется углом управления.

Управляемый выпрямитель

(α)

Uнср

α

180

Изменяя α можно регулировать Uн.ср. от 0,9U2 до 0, где Uнср − среднее значение выпрямленного напряжения на нагрузке: при α = 0 имеет максимальное значение; при α =180 Uн.ср. = 0.

Характеристики управляемого выпрямителя

Коэффициент сглаживиния фильтра: SC = рвх/рвых = Iв/IН, где рвх =Iв/I0;
рвых = IН / I0,
Для хорошего сглаживания ХС « RН, то Iв = IC ,
Тогда IC/IН = RН/1/mωCФ; SC = Pвх/Pвых = RНmωCФ
CФ = SC/RНmω

10−2.

При U2 > Uc конденсатор заряжается через открытый VD (t1 – t2 ) до амплитуды U2m. Затем разряжается, когда U2< Uс (t2 − t3). Коэффициент пульсаций р меньше 0.01. Подбором Сф можно обеспечить требуемое значение коэффициента пульсации.

Ёмкостной фильтр включается параллельно нагрузке и представляет большое сопротивление для постоянной составляющей тока.

t1

t2

t3

T

IB

Ic

Iн

VD

Ёмкостной фильтр

U2

SL = рвх/рвых = ULф-Rн/URН,
где рвх = ULф-Rн /Uн.ср; рвых = URН, / Uн. ср.,
ULф-Rн =I

URН = IRН

Для хорошего сглаживания необходимо:

т. е.

.
Коэффициент сглаживания

. LФ = SLRН/mω

Uвх

Uвых

Индуктивный фильтр

U

   
Г-образный фильтр
работает по тому же принципу, что и простейшие фильтры.

Необходимое условие:

П-образный фильтр представляет
собой последовательное включение
емкостного и Г-образного фильтров

Sп = SгScф

ωL>>Rн >>1/ωC

Г - образный и П - образный фильтры

(α)

Uнср

α

180

Изменяя α можно регулировать Uн.ср. от 0,9U2 до 0, где Uнср − среднее значение выпрямленного напряжения на нагрузке: при α = 0 имеет максимальное значение; при α =180 Uн.ср. = 0.

Характеристики управляемого выпрямителя

Контрольные вопросы и задачи