Однофазная мостовая схема выпрямления: принцип работы, схемы и т.д.

Схема

Содержание

принцип работы, схемы и т.д.

Мостовой выпрямитель — устройство или контур, проводящее ток в течение обеих половин цикла переменного тока. Поскольку мостовой выпрямитель использует всё вторичное напряжение, на выходе напряжение в два раза больше чем у двухполупериодного выпрямителя.

Схема мостового выпрямителя

Обратите внимание на основы электричества и на приборы электроники.

Принцип действия мостового выпрямителя

Мостовой выпрямитель состоит из четырёх диодов, соединённых в форме «моста», причём вторичная обмотка трансформатора соединяется через противоположные углы «моста», а сопротивление нагрузки соединяется через другие два угла. Выходное напряжение мостового выпрямителя в два раза больше, чем у двухполупериодного выпрямителя, поскольку через «мост» протекает воздействие всего напряжения вторичной обмотки.

В течение первой половины цикла переменного тока, ток протекает от отрицательной стороны вторичной обмотки через диод D1, через сопротивление нагрузки RL, через диод D3, к положительной стороне вторичной обмотки. Этот ток через RL представляет собой положительную полуволну.

Путь тока через мостовой выпрямитель в течение первой половины цикла переменного тока

В течение второй половины цикла переменного тока, ток протекает от отрицательной стороны вторичной обмотки через диод D4, через сопротивление нагрузки RL, через диод D2, к положительной стороне вторичной обмотки. Этот ток через RL представляет собой положительную полуволну.

Путь тока через мостовой выпрямитель в течение второй половины цикла переменного токаСравнение формы кривой выходного сигнала мостового выпрямителя и двухполупериодного выпрямителя

Исследование электронной схемы однофазного мостового неуправляемого выпрямителя, измерение основных параметров

Лабораторная работа №6

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

Ознакомление с устройством и принципом работы полупроводни­ковых однофазных выпрямителей, экспериментальное исследование их свойств и определение основных параметров.

КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА ИССЛЕДОВАНИЯ

СТРУКТУРА И НАЗНАЧЕНИЕ ВЫПРЯМИТЕЛЯ

Для питания радиоэлектронной аппаратуры, устройств автоматики и вычислительной техники требуется постоянное напряжение различ­ных значений. Наиболее распространенным источником электрической энергии является промышленная сеть переменного напряжения часто­той 50 Гц. Для преобразования переменного синусоидального напряже­ния сети в постоянное напряжение применяют выпрямители.

Электрическая схема, предназначенная для преобразования энер­гии переменного тока в энергию постоянного тока, называется выпрямителем. Выпрямление переменного тока производится при по­мощи электрических вентилей (полупроводниковых диодов), обладаю­щих односторонней проводимостью.

     
 

Выпрямительное устройство обычно имеет следующую структуру (рис. 1).

Схема любого выпрямителя содержит три основных элемента:

 

силовой трансформатор — устройство для понижения или повышения напряжения питающей сети и гальванической развязки сети и нагрузки;

выпрямительный элемент (вентиль), имеющий односторон­нюю проводимость, — для преобразования переменного напряже­ния в пульсирующее;



фильтр — для сглаживания пульсирующего напряжения. Выпрямительное устройство, в зависимости от схемы соединения иназначения, может быть однофазное и трехфазное, управляемое и не­управляемое.

Для устройств электроники, автоматики, сигнализации, контроля и т.п. требуются небольшие мощности. Поэтому для их питания обычно применяются однофазные выпрямители с диодами малой и средней мощности. Для выпрямления однофазного переменного тока применя­ются как однополупериодные, так и двухполупериодные схемы выпрямителей.

 

ОДНОПОЛУПЕРИОДНОЕ ВЫПРЯМЛЕНИЕ

Схема однополупериодного выпрямителя переменного тока приве­дена на рис.13.2.

Рис. 13.2. Однополупериодный выпрямитель

 

На рис. 13.2 обозначены: U- напряжение на первичной обмотке трансформатора; U2— напряжение на вторичной обмотке трансформа­тора; иН — напряжение на нагрузке Ян; iH— ток, протекающий через нагрузку.



 

Когда начинается отрицательный полупериод, в точкеа будет отрицательный потенциал относительно точки b.Диод VDбудет закрыт, и через нагрузку ток не протекает, следовательно, iH= 0 и выходное напряжение нулю. Из изложенного ясно, что ток и напряжение на нагрузке является пульсирующими, причем за период T синусоидального переменного напряжения в нагрузку проходит только одна по­луволна.

Таким образом, через диод и нагрузочный резистор при однополу-периодном выпрямлении проходит пульсирующий ток в виде импуль­сов, длящихся полпериода и разделенных промежутком также в полпе­риода. Поэтому временные диаграммы тока и напряжения на нагрузке выглядят так, как показано на рис. 13.3.

Недостатками однополупериодной схемы выпрямления являются:

высокий уровень пульсации (КП ~ 1,57) выпрямленного напряже­ния;

низкий КПД, т.к. выпрямитель работает только на одной (положи­тельной) полуволне переменного напряжения;

значительно больший, чем в других схемах, вес трансформатора и нерациональное использование в трансформаторе меди и стали. Данная схема выпрямителя применяется крайне редко и только в

тех случаях, когда выпрямитель используется для питания цепей с низ­ким током потребления.

ДВУХПОЛУПЕРИОДНОЕ ВЫПРЯМЛЕНИЕ

Для снижения коэффициента пульсаций выпрямленного напряже­ния pи повышения к.п.д. выпрямителя применяются двухполупе-риодные схемы выпрямления.

Наиболее часто применяется в самых различных устройствах мо­стовая схема выпрямителя, показанная на рис. 13.4.

В положительный полупериод точкаа имеет положительный по­тенциал, а точка b- отрицательный. Вследствие этого диоды VD2и VD4будут открыты и по ним протекает ток i1,который является и током нагрузки IH,создавая на нагрузке напряжение иН. При отрицательном полупериоде потенциал точкиа будет отрицательным, а точки b- по­ложительным. Диоды VD3и VD1 открываются (VD2и VD4закрывают­ся), что приводит к протеканию тока i2, который в нагрузочномсопротивлении RH имеет такое же направление, что и ток ij.

Таким образом, в положительный и в отрицательный полупериоды ток через нагрузку имеет одинаковое направление, но изменяется по ве­личине, т.е. пульсирует. Вид выпрямленного напряжения при двух-полупериодном выпрямлении представлен на рис. 13.5.

 

В двухполупериодной мостовой схеме (рис. 4) ток через нагрузку в оба полупериода протекает в одном направлении, причем ток во вторичной обмотке трансформатора также протекает в течение обоих полупериодов и является синусоидальным, что исключает дополни­тельное намагничивание сердечника.

Простейшим фильтром является конденсатор, который включается параллельно нагрузке. В положительный полупериод конденсатор за­ряжается до максимального входного напряжения Umaxи затем разряжа­ется через нагрузку RH.Емкость конденсатора выбирают такой величи­ны, чтобы для частоты пульсаций юП реактивное сопротивление кон­денсатора Хс было много меньше сопротивления нагрузки RH.Тогда постоянная времени разряда цепи т^ = Сф-11н значительно больше пе­риода пульсаций, конденсатор разряжается сравнительно медленно и напряжение на нем уменьшается незначительно. Это приводит к увели­чению среднего значения выпрямленного напряжения U0на нагрузоч­ном резисторе RHи к снижению коэффициента пульсаций р.

На рис. 13.6 иллюстрируется влияние накопительного конденсато­ра на форму выходного напряжения однополупериодного выпрямите­лей. Выходное напряжение содержит значительную по величине посто­янную составляющую, на которую наложены малые пульсации напря­жения. Амплитуда этих пульсаций определяется постоянной времени траз. для используемого конденсатора Сф и нагрузочного резистора RH. Поэтому конденсатор должен иметь значительную емкость — от 100 до 5000 мкФ (и даже больше).

Рис. 13.6. Влияние конденсатора на форму выпрямленного синусоидального напряжения

 

 

.

НАПРЯЖЕНИЕ ХОЛОСТОГО ХОДА

Напряжением холостого хода называют величину выход­ного напряжения выпрямителя при нулевом токе нагрузки, т.е. при от­ключенной нагрузке. На рис. 13.7 показан однополупериодный выпря­митель без нагрузочного резистора.

Накопительный конденсатор Сф заряжается, как обычно, до мак­симального значения входного напряжения. Однако, если нагрузка не подключена, этот конденсатор сохраняет свой заряд и обеспечивает тем самым постоянное значение выходного напряжения (равное максимальному входному напряжению) без каких-либо пульсаций. Таким образом, напряжение холостого хода Uxx- это максимально возможное напряже­ние источника питания.

ВНЕШНЯЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВЫПРЯМИТЕЛЯ

Увеличение выходного тока выпрямителя приводит к уменьше­нию его выходного напряжения. Это связано с тем, что выпрямитель имеет свое внутреннее сопротивление, представляющее собой сумму сопротивлений обмотки трансформатора, выпрямительных диодов и ре­зистора или дросселя сглаживающего фильтра.

Выходное напряжение максимально, когда ток нагрузки равен ну­лю, т.е. при холостом ходе. Напряжение на выходе источника питания, которое он обеспечивает при установленной полной нагрузке или но­минальном (полном) токе нагрузки, называется номинальным вы­ходным напряжениемUHOM источника питания.

UвыхВ

Рис. 13.8. Внешняя характеристика выпрямителя

 

2.6. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ

Основными характеристиками выпрямителей являются:

Номинальное напряжение постоянного токаU0 (Ucp)- среднее значение выпрямленного напряжения. Обычно указыва­ется напряжение до фильтра U0и напряжение после фильтра (или от­дельных его звеньев — U). Определяется значением напряжения, необ­ходимым для питаемых выпрямителем устройств.

Номинальный выпрямленныйток I0— среднее значе­ние выпрямленного тока, т.е. его постоянная составляющая, заданная техническими требованиями. Определяется результирующим током всех цепей, питаемых выпрямителем.

Входное напряжениеUx— напряжение сети переменно­го тока, питающей выпрямитель. Стандартное значение этого напряже­ния для бытовой сети — 220 вольт с допускаемыми отклонениями не бо­лее 10 %.

Пульсация — переменная составляющая напряжения или то­ка на выходе выпрямителя. Это качественный показатель выпрямителя.

Частота пульсацийf- частота наиболее резко выраженной гармонической составляющей напряжения или тока на выходе выпрямителя. Для самой простой — днополупериодной схемы выпрямителя частота пульсаций равна частоте питающей сети. Двухполупериодные, мостовые схемы и схемы удвоения напряжения дают пульсации, часто­та которых равна удвоенной частоте питающей сети. Многофазные схемы выпрямления имеют частоту пульсаций, зависящую от схемы вы­прямителя и числа фаз.

Коэффициент пульсацийр — отношение амплитуды наиболее резко выраженной гармонической составляющей напряжения или тока на выходе выпрямителя к среднему значению напряжения или тока

 

Различают коэффициент пульсаций на входе фильтра (р0 %) и коэффициент пульсаций на выходе фильтра (р %). Допускаемые значения коэффициента пульсаций на выходе фильтра определяются характером нагрузки.

Коэффициент фильтрации (коэффициент сглаживания) — отношение коэффициента пульсаций на входе фильтра к коэффициенту пуль­саций на выходе фильтра q = pexвых. Для многозвенных фильтров коэффициент фильтрации равен произведению коэффициентов фильтрации отдельных звеньев.

 

 

Двухпульсовая нулевая и мостовая схемы выпрямления однофазного тока

Двухполупериодный выпрямитель с нулевой точкой.

Принципиальная схема и осциллограммы напряжения в различных точках выпрямителя приведены на рисунке.

U2 — Напряжение на одной половине вторичной обмотки трансформатора

Uн – Напряжение на нагрузке.

Uн0 – Напряжение на нагрузке при отсутствии конденсатора.

В этом выпрямителе используются два вентиля, имеющие общую нагрузку и две одинаковые вторичные обмотки трансформатора(или одну со средней точкой).

Практически схема представляет собой два однополупериодных выпрямителя, имеющих два разных источника и общую нагрузку. В одном полупериоде переменного напряжения ток в нагрузку проходит с одной половины вторичной обмотки через один вентиль, в другом полупериоде — с другой половины обмотки, через другой вентиль.

Преимущество: Эта схема выпрямителя имеет в 2 раза меньше пульсации по сравнению с однополупериодной схемой выпрямления. Емкость конденсатора при одинаковом с однополупериодной схемой коэффициенте пульсаций может быть в 2 раза меньше.

Недостатки: Более сложная конструкция трансформатора и нерациональное использование в трансформаторе меди и стали.

Однофазная мостовая схема

Состоит из трансформатора Т сдвумя обмотками и четырех диодов V1 — V4, соединенных по схеме моста (рисунок 78, а). К одной диагонали моста (точки 1,3)присоединяется вторичная обмотка, а в другую (точки 2, 4) включается нагрузка Rd. Общая точка катодов вентилей V1 и V2 является положительным полюсом выпрямителя, а отрица­тельным — точка связи анодов вентилей V3 и V4.



Вентили в этой схеме работают парами поочередно. В положи­тельный полупериод напряжения u2соответствующая поляр­ность которого обозначена без скобок, проводят ток вентили V1 и V3, а к вентилям V2 и V4 прикладывается обратное напряжение, и они закрыты. В отрицательный полупериод напря­жения u2 будут проводить ток вентили V2 и V4, а вентили VI и V3 закрыты и выдерживают обратное напряжение uобр = u2.

Рисунок 78 — Однофазный мостовой выпрямитель:

а — схема включения; б и в — временные диаграммы

напряжений и токов на элементах схемы

Далее указанные процессы периодически повторяются. Диаг­раммы токов и напряжений на элементах схемы (рис. 78, в) будут такими же, как для однофазного двухполупериодного выпрямителя со средней точкой.

Ток idвнагрузке проходит все время в одном направле­нии — от соединенных катодов диодов VI и V2 к анодам дио­дов V3 и V4. Ток I2 во вторичной обмотке трансформатора (рисунок 78, б) меняет свое направление каждые полпериода и будет синусоидальным. Постоянной составляющей тока во вторичной обмотке нет. Следовательно, не будет подмагничивания сердеч­ника трансформатора постоянным магнитным потоком. Ток i1 в первичной обмотке трансформатора также синусоидальный.


Средние значения выпрямленного напряжения Udи тока Iв.ср через вентиль в этой схеме получаются такими же, как и в двухполупериодной схеме с нулевой точкой.

Обратное напряжение, приложенное к закрытым вентилям, определяется напряжением U2вторичной обмотки трансформа­тора, так как не работающие в данный полупериод вентили ока­зываются присоединенными ко вторичной обмотке трансформа­тора Т через два других работающих вентиля, падением напря­жения в которых можно пренебречь. Следовательно,

Uобр.max = √2U2 = 1,57Ud

Токи во вторичной и первичной обмотках трансформатора определяются по формулам

I2 = U2/Rd I1 = I2/n

Типовая мощность трансформатора

ST = 1,23Pd

На рисунке 79 также представлена однофазная мостовая схема, аналогичная рассмотренной. Чаще всего именно так изображается мостовое включение выпрямительных диодов.

 
 

Рисунок 79 – Схема однофазного мостового выпрямителя

Сравним достоинства двухполупериодных однофазных схем выпрямления.

Однофазная нулевая схема:

1) Число вентилей в 2 раза меньше, чем в однофазной мосто­вой.

2) Потери мощности в выпрямителе будут меньше, так как в нулевой схеме ток проходит через один вентиль, а в мостовой — последовательно через два.

Однофазная мостовая схема:

1) Амплитуда обратного напряжения на вентилях в 2 раза меньше, чем в нулевой схеме.

2) Вдвое меньше напряжение (число витков) вторичной обмотки трансформатора при одинаковых значениях напряжения Ud

3) Трансформатор имеет обычное исполнение, так как нет вы­вода средней точки на вторичной обмотке.

4) Расчетная мощность трансформатора на 25% меньше, чем в нулевой схеме, следовательно, меньше расходуется меди и железа, меньше будут размеры и масса.

Данная схема выпрямителя может работать и без трансфор­матора, если напряжение сети U1 подходит по значению для по­лучения необходимого напряжения Udи не требуется изоляции цепи выпрямленного тока от питающей сети.

Однофазные управляемые мостовые выпрямители — Студопедия

Однофазный мостовой выпрямитель выполняется по аналогии со схемой неуправляемого выпрямителя, в котором неуправляемые вентили (диоды) заменены управляемыми (тиристорами). Существует несколько разновидностей схем с симметричным и несимметричным управлением. Рассмотрим работу схемы с симметричным управлением и резистивно-индуктивной нагрузкой, когда ток идеально сглажен (рисунок 14.9).

Рисунок 14.9 — Схема однофазного управляемого мостового выпрямителя

с симметричным управлением

Временная диаграмма работы (рисунок 14.10) и регулировочные характеристики мостовой схемы с симметричным управлением такие же, как в однофазном выпрямителе со средней точкой

Рисунок 14.10 — Временные диаграммы однофазного управляемого мостового выпрямителя с симметричным управлением

Отличие заключается в форме анодного напряжения на тиристоре. Максимальное значение обратного напряжения на тиристоре в мостовой схеме в два раза меньше, чем в схеме со средней точкой. Фазовый сдвиг между первой гармоникой тока и питающего напряжения равен .

Для устранения отрицательного выброса в выпрямленном напряжении применяют мостовые схемы с несимметричным управлением (рисунок 14.11).

Рисунок 14.11 — Схема однофазного управляемого мостового выпрямителя с несимметричным управлением (I вариант)

В этой схеме вместо тиристоров включены последовательно-встречно диоды и . Диаграмма работы однофазного управляемого мостового выпрямителя с несимметричным управлением показана на рисунке 14.12.



Рисунок 14.12 -. Временная диаграмма однофазного управляемого мостового выпрямителя с несимметричным управлением

Режим работы схемы подобен режиму однофазной схемы со средней точкой и нулевым диодом. На интервале 1-2 с приходом управляющего сигнала, который сдвинут относительно начала синусоиды на угол , открывается тиристор VT1, ток протекает через диод VD2. В момент прохождения синусоиды питающего напряжения через ноль полярность напряжения меняется, что приводит к запиранию диода VD2. Ток нагрузки , поддерживаемый за счет энергии, накопленной в индуктивности, протекает через тиристор VТ1 и диод VD1 (интервал 2-3). Цепь нагрузки оказывается замкнутой через тиристор VT1 и диод VD1. Энергия от сети не потребляется, ток в первичной обмотке трансформатора равен нулю. В точке 3 открывается тиристор VT2, ток протекает через диод VD1. Это происходит на интервале 3-4. В точке 3 закрывается диод VD1 и ток нагрузки , поддерживаемый за счет энергии, накопленной в индуктивности, протекает через тиристор VТ2 и диод VD2 (интервал 4-5). Цепь нагрузки оказывается замкнутой через тиристор VT2 и диод VD2, эти элементы выполняют функцию нулевого диода. В схеме на интервале угла управления ток в первичной обмотке трансформатора не протекает. Фазовый сдвиг между первой гармоникой тока и питающего напряжения равен .


Возможен другой вариант мостового выпрямителя с несимметричным управлением, когда вместо тиристоров включают последовательно-согласно два диода (рисунок 14.13).

Рисунок 14.13 — Схема однофазного управляемого мостового выпрямителя с несимметричным управлением (II вариант)

Для этого варианта предлагается нарисовать временную диаграмму самостоятельно.

6.3. Однофазный мостовой выпрямитель

Схема однофазного
мостового выпрямителя представлена на
рис.6.4. Силовой трансформатор не является
обязательным элементом схемы и вводится
при необходимости изменения величины
переменного напряжения, подводимого к
мосту. Каждое плечо моста содержит
диод.

Рисунок 6.4.
Схема однофазного мостового выпрямителя

На
рис.6.5 приведены временные диаграммы
напряжений и токов для случая активного
сопротивления нагрузки RН
на выходе
моста. К мосту подводится напряжение
u2,
амплитуда которого связана с амплитудой
напряжения u1
на входе выпрямительного устройства,
показанного на рис.6.5,а, через коэффициент
трансформации. Как и в случае выпрямителя
с нулевым отводом, рассматриваются
состояния схемы при положительном и
отрицательном полупериодах напряжения
u1.
Полярности напряжений на вторичной
обмотке трансформатора для интервала
фаз 0на рис.6.4 указаны без скобок, для интервала
фазв скобках.

В
интервале фаз 0положительное напряжение подводится
к аноду диода Д1
и к катоду
диода Д 4,
отрицательное напряжение подводится
к аноду диода Д 3
и к катоду диода Д 2.
Следовательно, диоды Д 1
и Д 2
будут находиться в открытом состоянии,
а диоды Д 3
и Д 4
– в закрытом. Ток вторичной цепи будет
протекать через два открытых диода и
нагрузку R
Н.

Рисунок
6.5. Временные диаграммы, иллюстрирующие
работу

однофазного
мостового выпрямителя

В
интервале фаз
изменяется полярность подводимого к
мосту напряжения, что приводит к открытию
диодов Д3
и Д 4
и к закрытию диодов Д
1
и Д 2
. Ток будет протекать через открытые
диоды Д 3 и
Д 4
, и напряжение в нагрузке R
Н
будет иметь
ту же полярность, что и в интервале фаз
.
Цифры на рис. 6.5,б соответствуют номерам
диодов, через которые протекает ток в
определенные полупериоды подводимого
напряжения. Таким образом, и при
положительном и отрицательном полупериодах
напряженияu1
на выходе моста напряжение будет
положительным, что отражено на рис.
6.5,б. При пренебрежении потерями в
открытых диодах амплитуды импульсов
напряжения на выходе выпрямителя
равны амплитуде импульсов напряжения
на вторичной обмотке трансформатора.

На
рис. 6.5,в приведена временная зависимость
выпрямленного тока, которая согласно
закону Ома определяется зависимостью
,
а на рис.6.5,г и 6.5,д – временные зависимости
токов, протекающих через соответствующую
пару диодов.

Сравнение
временных диаграмм на рис. 6.5,б – 6.5,д, и
на рис. 6.3,в –6.3,е показывает их полную
идентичность. В обеих схемах выпрямление
осуществляется в течение двух полупериодов
подводимого напряжения. Обе эти схемы
выпрямителей являются двухполупериодными.
Вследствие идентичности временных
зависимостей выпрямленного напряжения,
а также выпрямленного тока и токов
диодов, для мостового выпрямителя
справедливыми будут соотношения (6.2) –
(6.5) и (6.8), которые были получены для схемы
с нулевым отводом. Только входящая в
эти соотношения величина
является действующим значением
напряжения, снимаемая с вторичной
обмотки трансформатора (не имеющей
нулевой отвод).

Отличаются
только соотношения, определяющие
величину обратного напряжения на диоде.
К диодам мостовой схемы, находящимся в
закрытом состоянии, подводится напряжение
с отводов вторичной обмотки трансформатора,
то есть
.
Например, к катоду закрытого диода Д1
подводится положительное напряжение
через открытый в это время диод Д 3.
Следовательно, максимальное обратное
напряжение, которое должен выдерживать
диод в однофазном мостовом выпрямителе,
равно

Uв
max

=
U2
= 0,5π Ud,
(6.9)

то есть вдвое меньшее,
чем в выпрямителе с нулевым отводом.

Рисунок 6.6.
Схема мостового выпрямителя с нулевым
отводом

В схеме
мостового выпрямителя можно использовать
трансформатор с нулевым отводом. Такой
выпрямитель, схема которого приведена
на рис. 6.6, обеспечивает получение на
выходе двух одинаковых по величине, но
разнополярных напряжений (относительно
нулевого отвода), что необходимо, в
частности, для питания операционных
усилителей. Схему на рис. 6.6. можно
рассматривать как сочетание двух схем
выпрямителя с нулевым отводом: одна –
на диодах Д1и Д3, вторая –
на диодах Д2и Д4. Величины
разнополярных напряженийud1иud2
равны 0,5 ud– половине суммарного выходного
напряжения.

Russian HamRadio — Выпрямители, достоинства и недостатки.

Выпрямители используются в блоках питания радиоэлектронных устройств для преобразования переменного напряжения в постоянное. Схема любого выпрямителя содержит 3 основных элемента:

Силовой трансформатор – устройство для понижения или повышения напряжения питающей сети и гальванической развязки сети с аппаратурой.

Выпрямительный элемент (вентиль), имеющий одностороннюю проводимость – для преобразования переменного напряжения в пульсирующее.

Фильтр – для сглаживания пульсирующего напряжения.

Выпрямители могут быть классифицированы по ряду признаков: по схеме выпрямления – однополупериодные, двухполупериодные, мостовые, с удвоением (умножением) напряжения, многофазные и др.

По типу выпрямительного элемента – ламповые (кенотронные), полупроводниковые, газотронные и др.

По величине выпрямленного напряжения – низкого напряжения и высокого.

По назначению –для питания анодных цепей, цепей экранирующих сеток, цепей управляющих сеток, коллекторных цепей транзисторов, для зарядки аккумуляторов и др.

Основные характеристики выпрямителей:

Основными характеристиками выпрямителей являются:

Номинальное напряжение постоянного тока – среднее значение выпрямленного напряжения, заданное техническими требованиями. Обычно указывается напряжение до фильтра U0 и напряжение после фильтра (или отдельных его звеньев – U. Определяется значением напряжения, необходимым для питаемых выпрямителем

устройств.

Номинальный выпрямленный ток I0 – среднее значение выпрямленного тока, т.е. его постоянная составляющая, заданная техническими требованиями. Определяется результирующим током всех цепей питаемых выпрямителем.

Напряжение сети Uсети – напряжение сети переменного тока, питающей выпрямитель. Стандартное значение этого напряжения для бытовой сети –220 вольт с допускаемыми отклонениями не более 10 %.

Пульсация – переменная составляющая напряжения или тока на выходе выпрямителя. Это качественный показатель выпрямителя.

Частота пульсаций – частота наиболее резко выраженной гармонической составляющей напряжения или тока на выходе выпрямителя. Для самой простой однополупериодной схемы выпрямителя частота пульсаций равна частоте питающей сети. Двухполупериодные, мостовые схемы и схемы удвоения напряжения дают пульсации, частота которых равна удвоенной частоте питающей сети. Многофазные схемы выпрямления имеют частоту пульсаций, зависящую от схемы выпрямителя и числа фаз.

Коэффициент пульсаций – отношение амплитуды наиболее резко выраженной гармонической составляющей напряжения или тока на выходе выпрямителя к среднему значению напряжения или тока. Различают коэффициент пульсаций на входе фильтра (p0 %) и коэффициент пульсаций на выходе фильтра (p %). Допускаемые значения коэффициента пульсаций на выходе фильтра определяются характером нагрузки.

Коэффициент фильтрации (коэффициент сглаживания) – отношение коэффициента пульсаций на входе фильтра к коэффициенту пульсаций на выходе фильтра k с = p0 / p. Для многозвенных фильтров коэффициент фильтрации равен произведению коэффициентов фильтрации отдельных звеньев.

Колебания (нестабильность) напряжения на выходе выпрямителя –изменение напряжения постоянного тока относительно номинального. При отсутствии стабилизаторов напряжения определяются отклонениями напряжения сети.

Схемы выпрямителей.

Выпрямители, применяемые для однофазной бытовой сети выполняются по 4 основным схемам: однополупериодной, двухполупериодной с нулевой точкой (или просто- двухполупериодной), двухполупериодной мостовой(или просто –мостовой, реже называется как “схема Герца”), и схема удвоения(умножения) напряжения(схема Латура). Для многофазных промышленных сетей применяются две разновидности схем: Однополупериодная многофазная и схема Ларионова.

Чаще всего используются трехфазные схемы выпрямителей. Основные показатели, характеризующие схемы выпрямителей могут быть разбиты на 3 группы:

Относящиеся ко всему выпрямителю в целом: U0 -напряжение постоянного тока до фильтра, I0 – среднее значение выпрямленного тока, p0 – коэффициент пульсаций на входе фильтра.

Определяющие выбор выпрямительного элемента (вентиля): Uобр – обратное напряжение (напряжение на выпрямительном элементе (вентиле) в непроводящую часть периода), Iмакс – максимальный ток проходящий через выпрямительный элемент (вентиль) в проводящую часть периода.

Определяющие выбор трансформатора: U2 – действующее значение напряжения на вторичной обмотке трансформатора, I2 – действующее значение тока во вторичной обмотке трансформатора, Pтр – расчетная мощность трансформатора.

Основные характеристики различных схем выпрямления.

Сравнение схем выпрямления и ориентировочный расчет выпрямителя можно сделать, используя данные из таблицы.

Тип схемы

Uобр

I макс

I 2

U 2

C 0 *

P0 %

U C0

Однополупериодная

3 U0

7 I 0

2 I 0

0,75U0

60 I 0/U0

600 I

0
——
U0 *C0

1,2U0

Двухполупериодная

3 U0

3,5 I 0

I 0

0,75U0

30 I 0/U0

300 I

0
——
U0 *C0

1,2U0

Мостовая

1,5 U0

3,5 I 0

1,41 I 0

0,75U0

30 I 0/U0

300 I

0
——
U0 *C0

1.2U0

Удвоения напряжения

1,5 U0

7 I 0

2,8 I 0

0,38U0

125 I 0/U0

1250 I

0
——
U0 *C0

0,6U0

* Значение емкости конденсатора рассчитано для P0 % = 10 %

Задавшись значением напряжения на выходе выпрямителя U0 и значением номинального тока в нагрузке (среднего значения выпрямленного тока) I 0, можно без труда определить напряжение вторичной обмотки трансформатора, ток во вторичной обмотке, максимально допустимый ток вентилей, обратное напряжение на вентилях, а также рабочее напряжение конденсатора фильтра. Задавшись необходимым коэффициентом пульсаций, можно рассчитать значение емкости на выходе выпрямителя.

Однополупериодный выпрямитель.

Принципиальная схема и осциллограммы напряжения в различных точках выпрямителя приведены на рисунке.

U2 — Напряжение на вторичной обмотке трансформатора

Uн – Напряжение на нагрузке.

Uн0 – Напряжение на нагрузке при отсутствии конденсатора.

Как видно на осциллограммах напряжение со вторичной обмотки трансформатора проходит через вентиль на нагрузку только в положительные полупериоды переменного напряжения. В отрицательные полупериоды вентиль закрыт и напряжение в нагрузку подается только с заряженного в предыдущий полупериод конденсатора. При отсутствии конденсатора пульсации выпрямленного напряжения довольно значительны.

Недостатками такой схемы выпрямления являются: Высокий уровень пульсации выпрямленного напряжения, низкий КПД, значительно больший, чем в других схемах, вес трансформатора и нерациональное использование в трансформаторе меди и стали.

Данная схема выпрямителя применяется крайне редко и только в тех случаях, когда выпрямитель используется для питания цепей с низким током потребления.

Двухполупериодный выпрямитель с нулевой точкой.

Принципиальная схема и осциллограммы напряжения в различных точках выпрямителя приведены на рисунке.

U2 — Напряжение на одной половине вторичной обмотки трансформатора

Uн – Напряжение на нагрузке

.

Uн0 – Напряжение на нагрузке при отсутствии конденсатора.

В этом выпрямителе используются два вентиля, имеющие общую нагрузку и две одинаковые вторичные обмотки трансформатора (или одну со средней точкой). Практически схема представляет собой два однополупериодных выпрямителя, имеющих два разных источника и общую нагрузку. В одном полупериоде переменного напряжения ток в нагрузку проходит с одной половины вторичной обмотки через один вентиль, в другом полупериоде — с другой половины обмотки, через другой вентиль.

Преимущество: Эта схема выпрямителя имеет в 2 раза меньше пульсации по сравнению с однополупериодной схемой выпрямления. Емкость конденсатора при одинаковом с однополупериодной схемой коэффициенте пульсаций может быть в 2 раза меньше.

Недостатки: Более сложная конструкция трансформатора и нерациональное использование в трансформаторе меди и стали.

Мостовая схема выпрямителя.

Принципиальная схема и осциллограммы напряжения в различных точках выпрямителя приведены на рисунке.

U2 — Напряжение вторичной обмотки трансформатора

Uн – Напряжение на нагрузке.

Uн0 – Напряжение на нагрузке при отсутствии конденсатора.

Основная особенность данной схемы – использование одной обмотки трансформатора при выпрямлении обоих полупериодов переменного напряжения.

При выпрямлении положительного полупериода переменного напряжения ток проходит по следующей цепи: Верхний вывод вторичной обмотки – вентиль V2 – верхний вывод нагрузки – нагрузка — нижний вывод нагрузки — вентиль V3 – нижний вывод вторичной обмотки – обмотка.

При выпрямлении отрицательного полупериода переменного напряжения ток проходит по следующей цепи: Нижний вывод вторичной обмотки – вентиль V4 – верхний вывод нагрузки — нагрузка – нижний вывод нагрузки – вентиль V1 – верхний вывод вторичной обмотки – обмотка. Как мы видим, в обоих случаях направление тока через нагрузку (выделено курсивом) одинаково.

Преимущества: По сравнению с однополупериодной схемой мостовая схема имеет в 2 раза меньший уровень пульсаций, более высокий КПД, более рациональное использование трансформатора и уменьшение его расчетной мощности. По сравнению с двухполупериодной схемой мостовая имеет более простую конструкцию трансформатора при таком же уровне

пульсаций. Обратное напряжение вентилей может быть значительно ниже, чем в первых двух схемах.

Недостатки: Увеличение числа вентилей и необходимость шунтирования вентилей для выравнивания обратного напряжения на каждом из них.

Эта схема выпрямителя наиболее часто применяется в самых различных устройствах. На основе этой схемы, при наличии среднего вывода с вторичной обмотки трансформатора можно получить еще два варианта схем выпрямления:

На левой схеме отвод от средины вторичной обмотки позволяет получить еще одно напряжение, меньше основного в 2 раза. Таким образом основное напряжение получается с мостовой схемы выпрямления, дополнительное – с двухполупериодной.

На правой схеме получается двуполярное напряжение амплитудой в 2 раза меньше чем получаемое в основной схеме. Оба напряжения получаются с помощью двуполупериодных схем выпрямления.

Схема удвоения напряжения.

Принципиальная схема и осциллограммы напряжения в различных точках выпрямителя приведены на рисунке.

U2 — Напряжение вторичной обмотки трансформатора

Uн – Напряжение на нагрузке.

Отличительной особенностью данной схемы является то, что в одном полупериоде переменного напряжения от вторичной обмотки трансформатора “заряжается” один конденсатор, а во втором полупериоде от той же обмотки– другой. Поскольку конденсаторы включены последовательно, то результирующее напряжение на обоих конденсаторах (на нагрузке) в два раза выше, чем можно получить от той же вторичной обмотки в схеме с однополупериодным выпрямителем.

Преимущества: Вторичную обмотку трансформатора можно рассчитывать на значительно меньшее напряжение.

Недостатки: Значительные токи через вентили выпрямителя, Уровень пульсаций значительно выше, чем в схемах двуполупериодных выпрямителей.

Эта же схема может использоваться еще в двух вариантах:

Левая схема предназначена для получения двух напряжений питания одной полярности, правая – для получения двуполярного напряжения с общей точкой.

Во втором варианте схемы характеристики выпрямителя соответствуют характеристикам однополупериодного выпрямителя.

Многофазные выпрямители.

Многофазные выпрямители применяются, как правило только в промышленной и специальной аппаратуре. Обычно в промышленной аппаратуре применяются трехфазные выпрямители двух типов – трехфазный выпрямитель и выпрямитель Ларионова.

Трехфазный выпрямитель.

Принципиальная схема и осциллограммы напряжения в различных точках выпрямителя приведены на рисунке.

ФА, ФС, ФВ – напряжения на вторичных обмотках трехфазного трансформатора.

U va, Uvb, Uvc напряжение на нагрузке получаемое с соответствующего вентиля.

Uн – Суммарное напряжение на нагрузке.

Выпрямитель представляет собой однополупериодный выпрямитель для каждой из трех фазных вторичных обмоток. Все три вентиля имеют общую нагрузку. Если рассмотреть осциллограммы напряжения на нагрузке при отключенном конденсаторе для каждой из трех фаз, то можно заметить, что напряжение на нагрузке имеет такой же уровень пульсаций, как и в схеме однополупериодного выпрямления. Сдвиг фаз (т.е. сдвиг по времени) напряжений выпрямителей между собой в результате даст в 3 раза меньший уровень пульсаций, чем в однофазной однополупериодной схеме выпрямления.

Достоинства: Низкий уровень пульсаций выпрямленного напряжения.

Недостатки: Так же как и в однофазной однополупериодной схеме выпрямления, низкий КПД, нерациональное использование трансформатора. Данный выпрямитель неприменим для обычной однофазной сети.

Схема Ларионова.

Принципиальная схема и осциллограммы напряжения в различных точках выпрямителя приведены на рисунке.

Этот выпрямитель представляет собой мостовые выпрямители для каждой пары трехфазных обмоток, работающие на общую нагрузку.

Соединяя в себе достоинства мостового выпрямителя и трехфазного питания, он имеет настолько низкий уровень пульсаций, что позволяет работать почти без сглаживающего конденсатора или с небольшой его емкостью.

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

Выпрямители для бестрансформаторного питания аппаратуры.

Бестрансформаторные выпрямители являются простейшими неавтономными источниками постоянного тока. Они применяются при напряжениях близких к напряжению сети или превышающих его в 1,5 – 2,5 раза и токах до нескольких десятков миллиампер.

Ограниченное применение бестрансформаторных выпрямителей объясняется в первую очередь требованиями техники безопасности, так как оба полюса выпрямленного напряжения гальванически связаны с сетью.

Второй недостаток таких выпрямителей – отсутствие гибкости при выборе выпрямленного напряжения. Для радиоаппаратуры можно использовать в качестве безтрансформаторных выпрямители: Однополупериодный, мостовой, удвоения напряжения. Основные характеристики такие же как и в случае с трансформаторным питанием. Сетевое напряжение подключают к точкам подключения вторичных обмоток трансформаторов (вместо трансформатора).

Безтрансформаторные схемы опасны для использования!

Для питания малогабаритной портативной аппаратуры с токами до 15-20 миллиампер можно применять однополупериодные или мостовые схемы с гасящими конденсаторами. В этой схеме конденсатор Сгас выполняет роль “безваттного” реактивного сопротивления, образующий с активным сопротивлением нагрузки своеобразный делитель напряжения.

 

Реактивное сопротивление гасящего конденсатора указано в формуле.

Данная схема может найти применение для заряда малогабаритных аккумуляторов радиоприемников, радиостанций и радиотелефонов.

При конструировании и эксплуатации выпрямителя также необходимо соблюдать осторожность!

Некоторые рекомендации по работе с выпрямителями.

Вторичные обмотки трансформаторов необходимо всегда защищать плавкими предохранителями. В этом случае короткое замыкание в цепи нагрузки не приведет к таким последствиям как выход из строя трансформатора и тем более не приведет к возгоранию аппаратуры.

Часто при конструировании выпрямителей оказывается, что нет нужных вентилей (диодов) или конденсаторов. с нужными характеристиками. В таком случае можно применить параллельное или последовательное соединение вентилей или конденсаторов.

Что при этом нужно помнить?

Если имеющиеся вентили (диоды) по допустимому току меньше расчетного максимального тока, можно применить параллельное соединение таких диодов, умножив их допустимый ток на количество диодов в “связке”.

В случае если допустимое обратное напряжение вентилей (диодов) меньше рассчитанного значения, можно применить их последовательное соединение, включив параллельно каждому диоду шунтирующие резисторы, которые выровняют обратное напряжение между диодами. Величину сопротивления шунта рассчитывают по формуле:

Rш = 700 * Uобр / N для диодов с Uобр меньше 200 В и Iмакс = 1 – 10 Ампер

Или

Rш = 150 * Uобр / N для диодов с Uобр более 200 В и Iмакс менее 0,3 Ампер

В случае если емкость конденсатора меньше расчетной, можно применить параллельное включение нескольких конденсаторов, имеющих рабочее напряжение не меньше расчетного.

В случае если рабочее напряжение конденсаторов меньше допустимого для конкретной схемы, можно применить последовательное включение конденсаторов, не забывая, что общая емкость в этом случае уменьшится во столько раз, сколько конденсаторов будет включено в последовательную цепь.

Такую схему применять можно только в крайнем случае, поскольку в такой схеме пробой (короткое замыкание) одного конденсатора вызовет “цепную реакцию”, так как на оставшиеся в работе конденсаторы будет приложено большее напряжение, чем было до замыкания одного из них. Шунтирование конденсаторов резисторами в этом случае не спасает аппаратуру от последовательного выхода из строя конденсаторов во всей цепочке. Лучше применить последовательное соединение нескольких выпрямителей, рассчитанных на более низкое напряжение. Тогда при пробое одного из конденсаторов выходное напряжение просто снизится.

В этой статье приведена только краткая информация по схемам выпрямителей. Более подробно о расчете выпрямителей можно прочесть в самой различной литературе.

При подготовке статьи использована литература:

В.Я. Брускин “Номограммы для радиолюбителей” МРБ 1972 год.

Б.Богданович, Э.Ваксер “Краткий радиотехнический справочник” Беларусь 1968 год.

Всего вам доброго!

Однофазный мостовой выпрямитель, работающий на активную нагрузку

Схема
однофазного мостового выпрямителя и
диаграммы, поясняющие его работу,
показаны на рис. 4 и 5. Согласующий
трансформатор имеет две обмотки
(первичную и вторичную), но схема может
работать без трансформатора (в отличие
от схемы с нулевым выводом), если
соотношение напряжения питания с
напряжением на нагрузке устраивает
потребителя.

Рис.
4

Рис.
4

Рис.
5

При
положительной полярности напряжения
на вторичной обмотке трансформатора
на интервале 0–я ток проводят диоды VD1
и
VD4.
Падение
напряжения на диодах на интервале
проводимости близко к нулю, поэтому к
нагрузке прикладывается положительная
полуволна напряжения вторичной обмотки
трансформатора ег.
Ток протекает от источника к нагрузке
по контуру: аVD1RHVD4
bа.
Ток нагрузки повторяет форму напряжения
на нагрузке (рис. 2.5, в). На интервале п–2я
напряжение на вторичной обмотке
трансформатора изменяет полярность,
создаются условия для запирания диодов
VD3,
VD4
и
условия отпирания диодов VD2,
VD2.
Ток
протекает по контуру: bVD3RHVD2ab.
При
этом напряжение вторичной обмотки
трансформатора е2
прикладывается к нагрузке с той же
полярностью, что и в предыдущем
полупериоде. Так как в каждый момент
времени определенный вентиль и нагрузка
включены последовательно, форма тока
вентиля ia
на
интервале проводимости повторяет форму
тока нагрузки (рис. 2.5, г).

Вторичная
обмотка трансформатора в любой временной
интервал включена последовательно с
определенными вентилями. Учитывая, что
каждую половину периода соответствующая
пара вентилей изменяет направление
тока вторичной обмотки трансформатора,
получаем что ток i2
будет
иметь синусоидальную форму. Ток первичной
обмотки трансформатора ij
связан
с током вторичной обмотки трансформатора
через коэффициент трансформации: ij
=
г2/Кг
Поэтому
ток ij
тоже
будет изменяться по синусоидальному
закону (рис. 2.5, а).
Временная диаграмма напряжения на одном
из вентилей показана на рис. 2.5, д.
При протекании тока через вентиль на
интервале 0–я падение напряжения на
диоде близко к нулю.

На
интервале я–2я к запертым диодам
прикладывается напряжение вторичной
обмотки трансформатора отрицательной
полярности через диоды, пропускающие
ток. Расчет схемы проводится аналогично
расчету схемы с нулевым выводом с учетом
формы токов и напряжений в характерных
точках рис. 2.5:

п iJlE

Ud=

\JlE2
sind dd = = 0,9E2, (2.10)

о

или

E2=l,UUd. (2.11)

Среднее
значение тока через диод определим,
воспользовавшись временными диаграммами
рис. 2.5, в,
г:

/а
= V 2. (2.12)

Максимальное
значение тока через вентиль

j

I –

^^тахЛЕгм
л/2я Ud
я1А

‘атах
W RjRj ~
2

‘ ’

Максимальное
значение напряжения, прикладываемое к
вентилю в закрытом состоянии (рис. 2.5,
д),
находится по формуле

у–
nud

£/,Kmax
= V2E2
= –(2.14)

Воспользовавшись
рис. 2.5, а,
с учетом одинаковых форм первичного и
вторичного токов определим их действующие
значения /2
и

‘»■
J; V– Д1 ■=:if
ТШГ
иит5)

Как
отмечалось выше, первичный ток обмотки
трансформатора будет отличаться от
вторичного только на коэффициент
трансформации трансформатора:

lx
= l2/K^\,l\ld/KT. (2.16)

Определим
типовую мощность трансформатора

Р
+
Г>2

+ _

  1. 2

hmd

KTiMudT1^\Mud-\,nid

= ^
1,23 Udld,

PT=l,23Pd, (2.17)

где
Pd
=
UdId.

Ниже
для сравнения приведены основные
расчетные соотношения для однофазных
двухполупериодных схем, работающих на
активную нагрузку.

Схема

с нулевым выводом

Мостовая
схема

Ud
= 0,9E2

Uа.к.max=
πUd

E2
=
1,11Ud

I2
=
πId/4

Iа
=
Id/2

I1
=
1,11Id/Kт

Iа.max
=
πId/2

Pт=
1,48Pd

Ud
= 0,9E2

Uа.к.max
=
πUd/2

E2
=
1,11Ud

I2
=
πId/(2)

Iа
=
Id/2

I1
=
1,11Id/Kт

Iа.max
=
πId/2

Pт
=
1,23Pd

Сравнивая
однофазные схемы выпрямления, можно
сделать следующие выводы:

1)
в мостовой схеме трансформатор имеет
одну вторичную обмотку (в принципе схема
может работать без трансформатора) в
отличие от схемы с нулевым выводом, в
состав которой входят две вторичные
обмотки;

2) сечение
магнитопровода трансформатора в мостовой
схеме меньше, так как расчётная типовая
мощность трансформатора меньше, чем в
схеме с нулевым выводом;

3)
в мостовой схеме используются четыре
диода, тогда как в схеме с нулевым выводом
только два;

4) ток
вторичной обмотки трансформатора в
мостовой схеме больше, чем в схеме с
нулевым выводом, поэтому вторичная
обмотка должна наматываться более
толстым проводом.

5)
в мостовом выпрямителе к вентилям
прикладывается в 2 раза меньшее
напряжение, чем в схеме с нулевым выводом
(при равных напряжениях на нагрузке).

ОДНОФАЗНЫЙ ПОЛУУПРАВЛЯЕМЫЙ МОСТОВЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ С РЕЗИСТИВНОЙ НАГРУЗКОЙ

Презентация на тему: «ОДНОФАЗНЫЙ ПОЛУУПРАВЛЯЕМЫЙ МОСТОВЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ С РЕЗИСТИВНОЙ НАГРУЗКОЙ» — стенограмма презентации:

1

МОСТ ОДНОФАЗНЫЙ ПОЛУУПРАВЛЯЕМЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ С РЕЗИСТИВНОЙ НАГРУЗКОЙ

2

Для симметричной работы: —
ДЕТАЛИ ЦЕПИ: — Рис.показана принципиальная схема однофазного полууправляемого мостового выпрямителя с резистивной нагрузкой. В этой схеме один импульс затвора может использоваться для запуска любого из тиристоров. SCR, находящийся в состоянии прямой блокировки, срабатывает только в момент срабатывания.

3

СИММЕТРИЧЕСКАЯ КОНФИГУРАЦИЯ:

4

СЛУЧАЙ 1: Во время положительного полупериода L положительно по отношению к N.Тогда SCR T1 находится в состоянии прямой блокировки, а диод D2 включен. Когда стробирующий импульс применяется в SCR T1, ток течет по пути L-T1-RL-D2-N. СЛУЧАЙ 2: Во время отрицательного полупериода N является положительным по отношению к L. Тогда SCR T2 находится в состоянии прямой блокировки, а диод D1 является проводящим. Когда импульс затвора подается на SCR T2, ток начинает течь по пути N-T2-RL-D1-L.

5

для асимметричной работы: —
ДЕТАЛИ ЦЕПИ: На рисунке показана принципиальная схема асимметричной конфигурации, в которой тиристоры T1 и T2 подключены в одном плече моста, а диоды D1 и D2 включены последовательно и соединены в другом плече моста.

7

СЛУЧАЙ 1: Во время положительного полупериода L положительно по отношению к N. SCR T1 находится в состоянии прямой блокировки, а D2 смещен в прямом направлении. Когда импульс затвора применяется под углом α к затвору T1, ток течет по пути L-T1 -RL-D2-N. СЛУЧАЙ 2: Во время отрицательного полупериода L отрицательно по отношению к N. SCR T2 находится в состоянии прямой блокировки, а D1 смещен в прямом направлении. Когда импульс затвора применяется к SCR T2, тогда ток течет по пути N-D1-RL-T2-L .

9

Трехфазный полууправляемый мостовой преобразователь (базовая конструкция)
Трехфазный полууправляемый мостовой преобразователь, показанный на рисунке (1), включает все 6 устройств, 3 тиристора и оставшиеся 3 диода. Нагрузка подключается между общей катодной точкой тиристоров и общим анодом диодов. Мостовая схема на рис. показывает, что нейтральная точка N входного 3-х фазного источника питания переменного тока нигде в ckt не подключена.Полуволновой преобразователь можно перерисовать, как показано на рис (2). SCR S1, S2 и S3 образуют один полуволновой управляющий выпрямитель, а диоды D1, D2 и D3 образуют другой выпрямитель ckt. Таким образом, полуволновой преобразователь эквивалентен сложению двух полуволновых преобразователей. Нагрузка питается через верхний трехфазный полуволновой выпрямитель, а обратный путь для тока обеспечивается через нижний полуволновой выпрямитель к одной из трех линий питания. Нейтрального не требуется. За один раз два устройства проводят одновременно по одному от каждого полуволнового выпрямителя.Один SCR и один диод будут проводить одновременно. Таким образом, нагрузка vtg будет строкой vtg. & не фаза vtg. Какая строка vtg. Появление через нагрузку определяется тем, какая пара устройств ведет себя в данный момент времени.

.

Что такое трехфазный выпрямитель? — Трехфазный полуволновой, двухполупериодный и мостовой выпрямитель

Определение: Трехфазный выпрямитель — это устройство, которое выпрямляет входное переменное напряжение с помощью трехфазного трансформатора и трех диодов , подключенных к каждая из трех фаз вторичной обмотки трансформатора.

Значение трехфазного выпрямителя

Однофазный выпрямитель также выполняет выпрямление, то есть преобразует источник переменного тока в источник постоянного тока, но для преобразования использует только однофазную вторичную обмотку трансформатора.А диоды подключены ко вторичной обмотке однофазного трансформатора.

Недостатком такой схемы является высокий коэффициент пульсации. В случае полуволнового выпрямителя коэффициент пульсаций составляет 1,21 , а в случае двухполупериодного выпрямителя коэффициент пульсаций составляет 0,482 . В обоих случаях нельзя пренебрегать значением коэффициента пульсации. В то время как в случае однополупериодного выпрямителя значение довольно велико, но и в двухполупериодном выпрямителе значение выпрямителя значительно больше.

Таким образом, в таких типах размещения нам нужна схема сглаживания, чтобы убрать эту рябь. Эти колебания представляют собой составляющие переменного тока в постоянном напряжении. Это называется пульсирующим постоянным напряжением . Если это пульсирующее напряжение постоянного тока используется в нескольких приложениях, это приводит к снижению производительности устройства. Таким образом, используется схема сглаживания, фильтр работает как схема сглаживания для выпрямительной системы.

Но после этого процесса сглаживания напряжение выпрямителя в какой-то момент падает до нуля.Следовательно, если вместо однофазного трансформатора мы используем трехфазный трансформатор, коэффициент пульсаций можно значительно снизить. Одним из значительных преимуществ трехфазного трансформатора является то, что выпрямленное напряжение не падает до нуля, даже если не используется сглаживающее устройство.

Трехфазный полуволновой выпрямитель

В трехфазном полуволновом выпрямителе , по три диода подключены к каждой из трех фаз вторичной обмотки трансформатора. Три фазы вторичной обмотки соединены звездой, поэтому ее также называют Star Connected Secondary.

Three phase half wave Rectifier

Анодный вывод диода подключен ко вторичной обмотке трансформатора. И три фазы трансформатора соединены вместе в общей точке, называемой нейтралью . Эта нейтральная точка обеспечивает отрицательный вывод нагрузки и заземлена.

Voltage Waveforms of 3 phase half wave rectifier

Каждый диод проводит одну треть цикла переменного тока, а оставшиеся два диода остаются разомкнутыми. Выходное напряжение постоянного тока будет между пиковым значением напряжения питания и половиной напряжения питания.

Коэффициент пульсаций для трехфазного полуволнового выпрямителя вычисляется по уравнениям ниже.

Equation 3 phase rectifier

Из приведенных выше расчетов очевидно, что коэффициент пульсации для трехфазного полуволнового выпрямителя составляет 0,17 , т.е. 17% . В однофазной половине с выпрямителем значение коэффициента пульсаций составляет 1,21 , а в случае однофазного двухполупериодного выпрямителя — 0,482. Таким образом, очевидно, что значение коэффициента пульсаций у трехфазного выпрямителя намного меньше по сравнению с однофазным выпрямителем.

Причем частота пульсаций в трехфазном выпрямителе очень высока. Таким образом, эту рябь можно легко отфильтровать. Частота пульсаций в случае трехфазных выпрямителей в три раза больше частоты питающей сети. Благодаря этому процесс сглаживания в случае трехфазного выпрямителя намного проще, чем у однофазного выпрямителя.

Трехфазный полноволновой выпрямитель

В трехфазном двухполупериодном выпрямителе используются шесть диодов. Его также называют 6-диодным полуволновым выпрямителем . В этом случае каждый диод проводит 1/6 часть цикла переменного тока. Колебания выходного постоянного напряжения меньше в трехфазных двухполупериодных выпрямителях. Выходное напряжение колеблется между максимальным значением пикового напряжения, то есть Vsmax, и 86,6% максимального напряжения.

3 phase Rectifier full wave

Преимущество трехфазных двухполупериодных выпрямителей в том, что выходное напряжение регулируется и не падает до нуля. Выходное напряжение поддерживается между 86,6% максимального напряжения и пиковым значением напряжения.Таким образом, это кажется регулируемым.

Output voltage waveform of 3 phase full wave rectifier

Основной причиной столь низких колебаний выходного напряжения является использование большого количества диодов. Целесообразно использовать 6 диодов. Это связано с тем, что при использовании более 6 диодов стоимость схемы увеличивается. Более того, сложность схемы возрастает, и никакого значительного увеличения регулирования выходного напряжения не будет.

3-фазный мостовой выпрямитель

Тип устройства в виде моста широко используется, потому что нет необходимости в промежуточном трансформаторе ответвления в мостовом выпрямителе.Преимущество использования мостового выпрямителя заключается в том, что ток нагрузки I dc в 0,95 раза больше пикового тока, протекающего через диод.

V dc примерно в 2,34 раза больше действующего значения переменного напряжения, проходящего через вторичную обмотку трансформатора в трехфазном полуприводном выпрямителе. Каждый диод в трехфазном мостовом выпрямителе пропускает только 1/3 тока, протекающего через нагрузку.

Three Phase Bridge Rectifier

Таким образом, этот тип перемычки более предпочтителен в различных приложениях.

Используются для преодоления недостатков однофазного выпрямителя.Мы уже обсуждали, что однофазные выпрямители обладают высоким коэффициентом пульсаций и большими колебаниями выходного постоянного тока. Чтобы преодолеть этот недостаток, появились трехфазные трансформаторы.

.

Мостовые выпрямители, одно- и трехфазные, полуволновые и полноволновые выпрямители Мостовые выпрямители

, одно- и трехфазные, полуволновые и полноволновые выпрямители | Компоненты RS

Мостовые выпрямители

Мостовые выпрямители представляют собой дискретные полупроводники, поскольку они имеют одно полупроводниковое устройство, то есть диод, и являются противоположностью полупроводниковой интегральной схеме, которая имеет различные устройства на едином полупроводнике. Схема диодного моста была изобретена в 1895 году, и Лео Гретц разработал аналогичную схему, поэтому их также можно назвать схемой Гретца или мостом Гретца.
Мостовой выпрямитель состоит из 4 или более диодов, которые расположены в определенной конфигурации: одноименный мост. Этот диодный мост способен преобразовывать входной переменный ток (AC) в постоянный (DC), что является основной функцией для большинства электронных устройств. Он также обеспечивает одинаковую выходную полярность для любой входной полярности. Эти устройства работают с двухпроводным входом переменного тока, имеют в конструкции две диодные капли и предлагают двухполупериодное выпрямление.
Мостовые выпрямители обычно используются в источниках питания, которые обеспечивают необходимое напряжение постоянного тока для электронных компонентов или устройств, и используются в различных приложениях, таких как бытовая техника и белые товары.Также такие устройства популярны среди любителей электроники, которым нравится конструировать схемы.
Выпрямители обычно делятся на однофазные и трехфазные, а затем снова делятся на неуправляемые, полууправляемые и полностью управляемые выпрямители. Они выпускаются в различных корпусах и типах монтажа, включая винтовые, поверхностные и сквозные.
Преимущества мостовых выпрямителей
& # 149; Высокое пиковое обратное напряжение (PIV), которое идеально подходит для высоковольтных приложений
& # 149; Высокий коэффициент использования трансформатора
& # 149; Изготовлен с трансформатором или без него — не требуется трансформатор с центральным ответвлением
Недостатки мостовых выпрямителей
& # 149; Дороже, чем другие выпрямители, так как для этого требуется четыре диода
& # 149; Не идеально, когда требуется выпрямить небольшое напряжение
Поскольку мостовые выпрямители представляют собой дискретные устройства, некоторые из них необходимо покупать вместе с другими устройствами, чтобы достичь желаемой функциональности, для которой они предназначены.Для некоторых инженерных нужд возможность покупки дискретных полупроводников делает создание прототипов и производство доступным.

.

Однофазный мостовой выпрямитель, 2 А

Однофазный мостовой выпрямитель, 2 А

Однофазный мостовой выпрямитель, 2 А ХАРАКТЕРИСТИКИ Подходит для монтажа на печатной плате Компактная конструкция Устойчивость к высоким импульсным токам Классификация материалов: для определения соответствия просьба

Дополнительная информация

Однофазный выпрямительный мост, 1.9 А

Однофазный выпрямительный мост, 1.9 A ПЕРВИЧНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ I O 1.9 A V RRM От 5 до 1 В Корпус Конфигурация схемы Однофазный мост ХАРАКТЕРИСТИКИ Подходит для монтажа на печатной плате Выводы по стандарту

Дополнительная информация

Однофазный выпрямительный мост, 1,2 А

Однофазный выпрямительный мост, 1.2 A ОСОБЕННОСТИ Серия VS-1KAB-E Простота сборки, установки, инвентаризации Высокая устойчивость к перенапряжениям Компактность Категоризация материалов: определения соответствия см. На сайте www.vishay.com/doc?99912

Дополнительная информация

Однофазный выпрямительный мост, 2 А

Однофазный выпрямительный мост, 2 А, серия 2KBP ОСОБЕННОСТИ Подходит для монтажа на печатной плате Компактная конструкция СООТВЕТСТВУЮЩИМ с RoHS D-44 ОПИСАНИЕ ПРОДУКТА I O V RRM 2 A от 50 до 1000 В Высокий импульсный ток

Дополнительная информация

Однофазный выпрямительный мост, 2 А

Однофазный выпрямительный мост, 2 А, серия 2KBP ОСОБЕННОСТИ Подходит для монтажа на печатной плате Компактная конструкция СООТВЕТСТВУЮЩИМ с RoHS D-44 ОПИСАНИЕ ПРОДУКТА I O V RRM 2 A от 50 до 1000 В Высокий импульсный ток

Дополнительная информация

Однофазный выпрямительный мост, 1.2 А

Однофазный выпрямительный мост, 1,2 А ХАРАКТЕРИСТИКИ Серия VS-1KAB-E Простота сборки, установки, инвентаризации Высокая устойчивость к перенапряжениям Компактность Категоризация материалов: определения соответствия см. На сайте www.vishay.com/doc?99912

Дополнительная информация

Выпрямитель Шоттки, 2 x 15 А

Выпрямитель Шоттки, 2 x 5 TO-220B КОД ПРОДУКТА Комплект TO-220B I F (V) 2 x 5 В R 25 В, 30 В V F при I F 0.40 В I RM макс. 97 м при 25 C T J макс. 50 C Вариант диода Общий катод E S Базовый 2 общий катод

Дополнительная информация

Выпрямитель Hyperfast, 30 А FRED Pt

Выпрямитель Hyperfast, 30 FRED Pt 2L TO-220C Базовый катод 2 2L TO-220 FULL-PK FETURES Сверхбыстрое время плавного восстановления Низкое прямое падение напряжения Рабочая температура перехода 75 C Низкий ток утечки Полностью изолированный

Дополнительная информация

Выпрямитель Шоттки, 16 А

VS-MBR6…PbF Series, VS-MBR6 …- N3 Series Выпрямитель Шоттки, 6 TO-220C КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ПРОДУКТА Комплект TO-220C I F (В) 6 В R 35 В, 45 В V F при I F 0,57 В I RM макс. 40 м при 25 C T J макс. 50 C Вариант диода Одинарный

Дополнительная информация

Выпрямитель Шоттки, 2 x 30 А

VS-6CPQ5PbF, VS-6CPQ5-N3 Выпрямитель Шоттки, 3 шт. TO-47C КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗДЕЛИЯ Комплект TO-47C I F (В) x 3 В R 5 В V F при I F. 67 В I RM макс. 5 м при 5 C T J макс.75 C Вариант диода Общий катод E S 3 узла База

Дополнительная информация

Силовые кремниевые выпрямительные диоды серии VS-1N1183, VS-1N3765, VS-1N1183A, VS-1N2128A, (шпилька), 35 А, 40 А, 60 А

Силовые кремниевые выпрямительные диоды, (шпилька), 35 A, 4 A, A ХАРАКТЕРИСТИКИ Серия с низким током утечки Хорошая устойчивость к импульсным токам до A Классификация материалов: определения соответствия см. В

Дополнительная информация

Выпрямитель Hyperfast, 15 A FRED Pt

VS-ETX506-M3, VS-ETX506FP-M3 Hyperfast Rectifier, 5 FRED Pt Vishay Semiconductors ПРЕДМЕТЫ 2L TO-220C Базовый катод 2 2L TO-220 FULL-PK Время сверхбыстрого восстановления, чрезвычайно низкий Q rr Низкое прямое падение напряжения

Дополнительная информация

Выпрямитель Шоттки, 5.5 А

VS-5WQ4FNPbF Выпрямитель Шоттки, 5.5 D-PK (TO-252) Базовый катод 4, 2 3 узловых узла PRODUT SUMMRY Пакет D-PK (TO-252) IF (V) 5,5 VR 4 VVF при IF См. Электрическую таблицу I RM 4 м при 25 ТДж макс. 5 Вариант диода

Дополнительная информация

Выпрямитель Hyperfast, 15 A FRED Pt

VS-ETX506S-M3, VS-ETX506 — M3 Hyperfast Rectifier, 5 FRED Pt FETURES TO-263 (D 2 PK) с катодом 2 TO-262 2 Сверхбыстрое время восстановления, чрезвычайно низкий Q rr Низкое прямое падение напряжения, рабочий переход 75 C температура

Дополнительная информация

Силовые кремниевые выпрямительные диоды серии VS-1N1183, VS-1N3765, VS-1N1183A, VS-1N2128A, (шпилька), 35 А, 40 А, 60 А

Силовые кремниевые выпрямительные диоды, (шпилька), 35 A, 40 A, A ХАРАКТЕРИСТИКИ Серия с низким током утечки Хорошая устойчивость к импульсным токам до 00 A Категория материалов: для определения соответствия просьба

Дополнительная информация

Стандартные восстанавливающие диоды, 400 А

VS-VSMD4AW6, VS-VSMD4CW6 Стандартные восстанавливающие диоды, 4 А ПЕРВИЧНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ I F (AV) на модуль 4 А Тип Модули — диод, высокое напряжение Корпус TO-244 Конфигурация схемы TO-244 Два диода с общим анодом,

Дополнительная информация

Сверхбыстрый выпрямитель, 30 А FRED Pt

Сверхбыстрый выпрямитель, 30 FRED Pt Vishay Semiconductors 2L TO-220C Базовый катод 2 2L TO-220 FULL-PK FETURES Низкое прямое падение напряжения Сверхбыстрое время плавного восстановления 75 C Рабочая температура перехода Низкая утечка

Дополнительная информация

Выпрямитель Hyperfast, 8 A FRED Pt

Выпрямитель Hyperfast, 8 FRED Pt Vishay Semiconductors 2L TO-22C Базовый катод 2 2L TO-22 FULL-PK FETURES Сверхбыстрое время восстановления, чрезвычайно низкое Q rr 75 C максимальная рабочая температура перехода для PFC CCM

Дополнительная информация

Сверхбыстрый выпрямитель, 8 А FRED Pt

Сверхбыстрый выпрямитель, 8 FRED Pt TO-263 (D 2 PK) с катодом 2 TO-262 2 ПРЕДМЕТЫ Сверхбыстрое время восстановления Низкое прямое падение напряжения Низкий ток утечки Рабочая температура перехода 175 C Соответствует уровню MSL 1,

Дополнительная информация

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *