 |
Однофазный мостовой (двухполупериодный) выпрямитель
|
|
|
|
Рисунок 4 – Однофазный мостовой выпрямитель
Схема позволяет получить двухполупериодное выпрямление. Она содержит трансформатор и четыре диода, два из которых, соединяясь анодами, образуют общий минус выпрямителя, а два другие, соединяясь катодами, образуют общий плюс выпрямителя. На рисунке представлены графики зависимостей для токов и напряжений цепей.
Рисунок 5 – Графики зависимости для токов и напряжений цепи
На интервале от 0 до p фазное напряжение (U2) имеет положительное значение. При этом диоды VD1 и VD4 находятся в открытом состоянии, и положительная полуволна напряжения U2 проходит в нагрузку. В момент смены полярности U2 происходит перекоммутация вентилей (коммутируются VD3, VD2).
Достоинства однофазного мостового выпрямителя:
- высокое значение коэффициента выпрямления К0, малый уровень пульсации напряжения (низкое значение Кп) по сравнению с однополупериодной схемой выпрямления.
- по сравнению со схемой «со средней точкой трансформатора» (двухполупериодной, однофазной) в схеме обеспечивается лучшее использование трансформатора и уровень обратного напряжения имеет меньшее значение.
Недостатки: коммутация двух вентилей в каждый момент времени приводит к увеличению потерь в звене выпрямителя, что нежелательно при больших токах. Наличие двух групп вентилей не позволяет размещать их на одном радиаторе без изоляции.
Получим основные соотношения для данной схемы выпрямления:
- т.к. ток через диод протекает в течение полупериода.
, где Рmp – габаритная мощность трансформатора. 
Внешняя характеристика выпрямителя
Внешняя характеристика выпрямителя – зависимость средневыпрямленного напряжения от тока нагрузки. Схема замещения выпрямителя на стороне постоянного тока имеет вид:
|
|
|
Рисунок 6 – Схема замещения выпрямителя
На этом рисунке обозначено: U0хх – максимальный уровень напряжения на “холостом ходу” неуправляемого выпрямителя без учета противо - ЭДС диода (Uпор), т.е. 
, где 
;
Nд – число вентилей (диодов) одновременно проводящих ток (в однополупериодной схеме Nд=1, в двухполупериодной - Nд=2);
Rкз – потери в обмотках трансформатора, определяемые из опыта “короткого замыкания”;
Rд – динамическое сопротивление диода;
Rф – активные потери в дросселе сглаживающего фильтра.
Уравнение для определения среднего напряжения на выходе нагруженного выпрямителя имеет вид:
Рисунок 7 – Внешняя характеристика выпрямителя
, где 
.
На рисунке представлена внешняя характеристика выпрямителя.
Напряжение в точке “а” характеристики определяется из выражения 
, где 
Nс – нестабильность входного напряжения (относительные единицы),
U2ном – номинальное значение напряжения во вторичной цепи трансформатора.
Напряжение в точке “б” характеристики равно 
Под семейством внешних характеристик понимается построение U0=f(I0) с учетом отклонения напряжения сети и в диапазоне тока (I0max…I0min).
При построении регулировочной характеристики в управляемом выпрямителе учитываются значения напряжения в точках “а” и “б” и диапазон отклонения напряжения от номинального (NС).
Влияние различных видов нагрузок на работу неуправляемых выпрямителей
Активно-индуктивная нагрузка
Рисунок 8 – Активно-индуктивная нагрузка
Рассмотрим на примере однополупериодной схемы выпрямления:
Рисунок 9 – Графики зависимостей протекающих в схеме выпрямления.
На рисунке изображены графические зависимости для токов, напряжений и мгновенной мощности с целью пояснения процессов, протекающих в схеме выпрямления.
|
|
|
На интервале [t1;t2] положительный потенциал фазы U1 проводит диод VD1, при этом в дросселе Lн накапливается реактивная энергия 
.
На интервале [t2;t3] VD1 остается открытым из-за положительного тока дросселя и энергия дросселя отдается в источник U1 (такой режим называется инверторным). Происходит затягивание тока вентиля. Задержка на выключение VD1 уменьшает уровень выпрямляемого напряжения, увеличивая его пульсации.
Для исключения влияния индуктивности нагрузки на форму выпрямленного напряжения параллельно к нагрузке включается обратный диод VD2, который обеспечивает сброс реактивной энергии дросселя в нагрузку и тем самым исключает отрицательный выброс выпрямленного напряжения.
В двухполупериодной однофазной схеме роль обратного диода играет один из диодов выпрямителя, который включается первым.
Рисунок 10 – Двухполупериодная однофазная схема
При положительной полуволне напряжения U1 ток протекает по контуру:
“+” U1®VD1®Lн®Rн®VD4®”-“ U1.
Предположим, что при прохождении напряжения U1 через ноль в момент смены полярности, первым включился диод VD2. Тогда сброс реактивной энергии будет осуществляться через VD4 и включенный VD2. В выпрямленном напряжении не будет присутствовать отрицательного выброс напряжения.
|
|
|
