Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Методические указания

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, кторые называют первичными. Они широко применяются дл питание не только электронных устройств, но и двигателей постоянного тока, электрохимических установок и т.д.

Структурная схема выпрямителя:

Рис.8

На вход выпрямителя подается напряжение U₁ сети, на выходе получают постоянное напряжение U_н, 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, 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.

Рассмотрим принцип действия однофазного мостового выпрямителя.

Мостовая схема однофазного выпрямителя (рис. 9,а) состоит из четырех вентилей, являющихся плечами моста. К одной диагонали моста прикладывается переменная э.д.с. вторичной обмотки трансформатора е2, во вторую диагональ включена нагрузка R_н.

При положительной полуволне э.д.с. вторичной обмотки трансформатора е2 (интервал 0-π) ток i_2,3, вызванный действием этой э.д.с., будет проходить по цепи: точка а с положительным потенциалом – открытый вентиль В2 – нагрузка R_н – открытый вентиль В3 – точка b с отрицательным потенциалом. Вентили В1 и В4 при этом закрыты.

Через полпериода (интервал π - 2π) потенциал точки а станет отрицательным, а потенциал точки b – положительным. Вентили В2 и В4 закроются и ток i_1,4будет проходить от точки b через вентиль В4, нагрузку R_н и вентиль В1 к точке а. таким образом, ток i_d через нагрузку R_н в оба полупериода проходит в одном направлении. При этом положительным полюсом мостового выпрямителя является узел связи катодов вентилей В2, В4, а отрицательным – узел связи анодов вентилей В1, В3.

Среднее значение выпрямленного напряжения на нагрузке при идеальных вентилях и трансформаторе определяется из вражения:

U_d=

где Е₂ – действующее значение фазной ЭДС.

Среднее значение выпрямленного тока:

Среднее значение тока через каждый вентиль в два раза меньше тока нагрузки:

Обратное напряжение неработающего вентиля определяется фазным напряжением одной половин вторичной обмотки, поэтому максимальное значение обратного напряжения в мостовой схеме в два раза меньше по сравнению со схемой с вводом нулевой точки:

Во вторичной обмотке ток проходит дважды за период и при активной нагрузке имеет синусоидальную форму. Вынужденного намагничивания сердечника трансформатора нет. Расчетная (типовая) мощность трансформатора определяется по формуле:

б)

Рисунок 9

Расчет выпрямителей сводится к выбору схемы, трансформатора, вентилей, типа фильтра и параметров его элементов. За исходные величины принимаются напряжение U₁ и частота f₁ питающей сети переменного тока, напряжение U_н и мощность Р_н нагрузки. Для выбора трансформатора надо знать его расчетную мощность S_расч, вторичное напряжение U₂, первичный I₁ и вторичный I₂ токи.

Вентили при анализе схем выпрямления часто считают идеальными, т.е. их внутреннее сопротивление при прямом включении равно нулю, а при обратном включении – бесконечности. Тогда для выбора вентилей нужно знать средний ток через вентиль I_при максимальное обратное напряжение U_обр_m на закрытом вентиле. Эти величины не должны превосходить допустимый ток вентиля I_пр_max и обратное максимальное напряжение U_обр_max.

Вопросы для самоконтроля

Какой вентиль называют идеальным?
Начертите схему однополупериодного выпрямителя и поясните работу графиком выпрямленного напряжения.
Какие имеются соотношения между переменным и выпрямленным токами и напряжениями для различных схем выпрямления?
В каких случаях применяют трехфазные выпрямители?
Объясните назначение сглаживающих фильтров в схемах выпрямления.
Для чего в схемах выпрямителей диоды соединяют между собой последовательно или параллельно?

Литература: [1] §18.1-18.6

⇐ Предыдущая 8 9 10 11 12 13 141516 17 Следующая ⇒