Выпрямители однофазного тока

Общие сведения

Выпрямителем именуется статическое устройство, созданное для преобразования электронной энергии переменного тока в неизменный. Необходимость в таком преобразовании появляется, когда питание потребителя осуществляется неизменным током, а источником электронной энергии является источник переменного тока, к примеру промышленная сеть частотой 50 Гц.

Процесс выпрямления осуществляется конкретно вентильными элементами схемы выпрямления и состоит в том, что Выпрямители однофазного тока нагрузка циклически переключается с одной фазы источника переменного напряжения на другую. В текущее время создано и применяется на практике много схем выпрямителей однофазового и трехфазного тока. Выбор той либо другой схемы определяется качествами используемых вентилей и критериями работы выпрямителя.

Основными элементами, характеристики которых подлежат расчету в Выпрямители однофазного тока схемах выпрямления, являются вентильные элементы и трансформатор. Начальными данными при расчете служат выпрямленные напряжения Ud и ток Id, также действующее значение напряжения питающей сети Ux.


Устройство и главные элементы выпрямителей

Выпрямитель представляет собой электронный агрегат, который состоит в общем случае из последующих главных частей (рис. 1): силового трансформатора 1. служащего для получения Выпрямители однофазного тока данного напряжения на выходе выпрямителя, также для электронного разделения цепи выпрямленного тока с питающей сетью, что нужно при заземленной нагрузке; блока вентилей 2, соединенных по определенной схеме и обеспечивающих протекание тока в цепи нагрузки в одном направлении, в итоге чего переменное напряжение преобразуется в пульсирующее; сглаживающего фильтра 3, который ослабляет пульсации выпрямленного напряжения Выпрямители однофазного тока в цепи нагрузки 4. Если выпрямитель управляемый, то в него заходит еще узел 6, содержащий систему управления вентилями. Для защиты выпрямителя от повреждений при аварийных режимах в его схему может заходить блок защиты и сигнализации 5, а для поддержания с определенной точностью значения Uвых при конфигурациях напряжения питающей сети Uc и сопротивления Выпрямители однофазного тока нагрузки RH — стабилизатор напряжения либо тока.

Рис 1. Структурная схема (а) и кривые напряжений (б) выпрямителя.

В неких случаях в схеме выпрямителя могут отсутствовать отдельные элементы, к примеру фильтр 3 при работе выпрямителя на нагрузку индуктивного нрава либо силовой трансформатор 1 в случае бестрансформаторного включения выпрямителя, что может иметь место в мостовых Выпрямители однофазного тока схемах выпрямления.

Зависимо от количества выпрямленных полупериодов питающего напряжения схемы выпрямления разделяются на одно полупериодные и двухпопупериодные. По числу фаз первичной обмотки трансформатора выпрямители делятся на однофазовые и трехфазные.


Выпрямители однофазового тока

При маленькой мощности нагрузки (до нескольких сотен ватт) преобразование переменного тока в неизменный производят при помощи Выпрямители однофазного тока однофазовых выпрямителей, питающихся от однофазовой сети переменного тока. Такие выпрямители созданы для питания неизменным током разных устройств промышленной электроники, обмоток возбуждения движков неизменного тока маленький и средней мощности и т.д.

Суть процесса выпрямления представлен на примере простейшей однофазовой однотактной схемы выпрямления. В этой схеме (рис. 2 а) трансформатор имеет одну вторичную Выпрямители однофазного тока обмотку, напряжение U2 которой меняется по синусоидальному закону U2 = Umax2 sin(x). Ток в цепи нагрузки проходит исключительно в положительные полупериоды, когда точка а вторичной обмотки, к которой присоединен анод вентиля V1, имеет положительный потенциал относительно точки b, к которой через нагрузку присоединен катод. В итоге напряжение U2 оказывается Выпрямители однофазного тока приложенным к резистору Rd. через который начинает протекать ток нагрузки. Индекс d употребляется для обозначения частей, токов и других величин на стороне неизменного тока.

Недочеты этой схемы выпрямления последующие: нехорошее внедрение трансформатора, огромное оборотное напряжение на вентилях, большой коэффициент пульсации выпрямленного напряжения. Плюсы выпрямителя: простота схемы и питающего трансформатора Выпрямители однофазного тока; применяется только один вентиль либо одна группа поочередно соединенных вентилей.

Данная схема обширно применяется для снятия квалификационных характеристик силовых диодов и тиристоров, когда в испытуемом вентиле обеспечиваются однополупериодный синусоидальный прямой ток и синусоидальное оборотное напряжение.

Двухполупериодная однофазовая схема со средней точкой представлена на рис. 2, б. Схема состоит из трансформатора Выпрямители однофазного тока Т, имеющего одну первичную и две поочередно соединенные вторичные обмотки с выводом общей (нулевой) точки у этих обмоток.

Свободные концы вторичных обмоток а и b присоединяются к анодам вентилей VI и V2, катоды которых соединяются совместно. Нагрузка R врубается меж катодами вентилей, которые являются положительным полюсом выпрямителя, и нулевым выводом Выпрямители однофазного тока О трансформатора, который служит отрицательным полюсом.

Вентили в этой схеме, как и вторичные обмотки трансформатора, работают попеременно, пропуская в нагрузку ток при положительных значениях анодных напряжений U2а и U2Ь (рис. 2 г), в качестве которых обычно принимают направления, совпадающие с проводимостями вентилей.

При изменении напряжения Выпрямители однофазного тока в точках а и b по закону U2 = U2m sin(x) в тот полупериод, когда напряжение в обмотке Оа положительно, ток проводит вентиль VI, анод которого положителен по отношению к катоду, связанному через резистор Rd с точкой О вторичных обмоток. Анод вентиля V2, так же как вывод b обмотки Выпрямители однофазного тока Ob, в этот полупериод отрицателен по отношению к нулевому выводу О и, как следует, тока не пропускает. Вентиль V1 будет находиться во включенном (проводящем) состоянии до того времени, пока ток Ib1, протекающий через него, не станет равным нулю.

В последующий полупериод, когда напряжения на первичной и вторичной обмотках трансформатора изменяют свою Выпрямители однофазного тока полярность на оборотную, ток будет пропускать вентиль V2. В итоге к нагрузке Rd будет сейчас приложено напряжение U2b, а ток Id будет равен току Ib2 вентиля V2. Вентиль V1 выключится, потому что к нему будет приложено оборотное напряжение. Спустя полупериод, начиная с момента времени t Выпрямители однофазного тока2, процесс повторяется: ток будет проводить вентиль VI, а вентиль V2 выключится и т.д.

Ток Id в нагрузке всегда течет в одном направлении — от катодов вентилей к нулевой точке О вторичных обмоток трансформатора, и на резисторе Rd возникает выпрямленное пульсирующее напряжение Ud, содержащее постоянную и переменную составляющие.

Рис. 2. Однофазовые выпрямители Выпрямители однофазного тока. а) - однополупериодная схема; б) - двухполупериодная схема; в) и г) - , диаграммы напряжений и токов на элементах схем выпрямления.

Однофазовая мостовая схема состоит из трансформатора Тс 2-мя обмотками и 4 диодов VI - V4, соединенных по схеме моста (рис. 3 а). К одной диагонали моста (точки 1,3) присоединяется вторичная обмотка, а в другую (точки 2, 4) врубается Выпрямители однофазного тока нагрузка Rd. Общая точка катодов вентилей VI и V2 является положительным полюсом выпрямителя, а отрицательным—точка связи анодов вентилей V3 и V4.

Вентили в этой схеме работают парами попеременно. В положительный полупериод напряжения Uг, соответственная полярность которого обозначена без скобок, проводят ток вентили VI и V3, а к Выпрямители однофазного тока вентилям V2 и V4 прикладывается оборотное напряжение, и они закрыты. В отрицательный полупериод напряжения Uг будут проводить ток вентили V2 и V4, а вентили VI и V3 закрыты и выдерживают оборотное напряжение Uо6р = Uг.

Дальше обозначенные процессы временами повторяются. Диаграммы токов и напряжений на элементах схемы (рис. 3 в) будут такими же Выпрямители однофазного тока, как для однофазового 2-ух полу периодного выпрямителя со средней точкой.

Рис 3. Однофазовый мостовой выпрямитель. а) — схема включения; б) и в) — временные диаграммы напряжений и токов на элементах схемы.

Ток Id в нагрузке проходит всегда в одном направлении — от соединенных катодов диодов V1 и V2 к анодам диодов Выпрямители однофазного тока V3 и V4. Ток I2 во вторичной обмотке трансформатора (рис. 3 6) меняет свое направление каждые полпериода и будет синусоидальным. Неизменной составляющей тока во вторичной обмотке нет. Как следует, не будет подмагничивания сердечника трансформатора неизменным магнитным потоком.


vipusk-finansovih-uchrezhdenij-metodicheskie-rekomendacii-k-razrabotke-pokazatelej-prognozov-socialno-ekonomicheskogo.html
vipusk-n-101-nebo-menya-uznalo.html
vipusk-n-11-proval-mayatnika.html