Выпрямители

В маломощных источниках питания (до нескольких сотен ватт) обычно используют однофазные выпрямите­ли. В мощных источниках целесообразно применять трех­фазные выпрямители.

Выпрямители имеют следующие основные параметры: а) среднее значение выходного напряжения и_вых

где Т— период напряжения сети (для промышленной

сети — 20 мс);

б) среднее значение выходного тока I_вых

в) коэффициент пульсаций выходного напряжения

где U_m — амплитуда низшей (основной) гармоники

выходного напряжения. Часто коэффициент пульсаций измеряют в процентах.

Обозначим его через

Указанные параметры являются наиболее важными при использовании выпрямителя.

При проектировании выпрямителя широко применя­ются также следующие параметры, характеризующие его внутренние особенности:

а) действующее значение и_вх входного напряжения
выпрямителя;

б) максимальное обратное напряжение U_{обр. макс} на от-
дельном диоде или тиристоре (т. е. на вентиле). Это на­пряжение принято выражать через напряжение U_ср

в) среднее значение I_д.ср. тока отдельного вентиля;

г) максимальное (амплитудное) значение I_д.макс тока от­
дельного вентиля.

Токи I_д.ср и I_д.макс. принято выражать через I_д. Значение U_{обр. макс} используется для выбора вентиля по напряжению. Значения I_д.ср и I_д.макс. используются для выбора вентиля по току. Здесь следует иметь в виду, что вследствие малой теп­ловой инерционности полупроводникового вентиля он может выйти из строя даже в том случае, когда его средний ток I_д.ср мал, но велик максимальный ток I_д.макс

Однофазный однополупериодный выпрямитель являетсяпростейшим и имеет схему, изображенную на рис. 2.73, а. В таком выпрямителе ток через нагрузку протекает лишь в течение полупериода сетевого напряжения (рис. 2.73, б).

 

Исходя из приведенных выше определений, получим основные параметры:

Такой выпрямитель находит ограниченное применение в маломощных устройствах. Кроме прочего, характерной отрицательной чертой однополупериодного выпрямителя является протекание постоянной составляющей тока во входной цепи. Если выпрямитель питается через транс­форматор, как показано на рис. 2.73, в, то наличие ука­занной постоянной составляющей тока вызывает подмаг-ничивание сердечника трансформатора, что приводит к необходимости увеличивать его габаритные размеры.

Двухполупериодный выпрямитель со средней точкой представляет собой параллельное соединение двух одно-полупериодных выпрямителей. Рассматриваемый выпря­митель может использоваться только с трансформатором, имеющим вывод от середины вторичной обмотки (рис.

 

2.74, а). Диоды схемы проводят ток поочередно, каждый в течение полупериода (рис. 2.74, б).

Основные параметры такого выпрямителя получим аналогично тому, как это делалось ранее:

где U₂ — действующее значение напряжения каждой по­ловины вторичной обмотки:

Рассматриваемый выпрямитель характеризуется до­вольно высокими технико-экономическими показателями и широко используется на практике. При его проектиро­вании полезно помнить о сравнительно большом обрат­ном напряжении на диодах.

Однофазный мостовой выпрямитель (рис. 2.75, а) мож­но считать пределом совершенства тех однофазных вып­рямителей, которые могут использоваться без трансфор­матора. Не известна другая однофазная схема без Трансформатора, в которой бы так рационально исполь-

 

зовались диоды. Диоды в рассматриваемой схеме включа­ются и выключаются парами. Одна пара — это диоды D1 и D2, а другая — D3 и D4. Таким образом, к примеру, ди­оды D1 и D2 или оба включены и проводят ток, или оба выключены (рис. 2.75, б). Если не забывать мысленно за­менять каждый включенный диод закороткой, а каждый выключенный — разрывом цепи, то анализ работы этой схемы оказывается совсем нетрудным.

Основные параметры усилителя следующие:

Такой выпрямитель характеризуется высокими техни­ко-экономическими показателями и широко использует­ся на практике. Часто все четыре диода выпрямителя по­мещают в один корпус.

Схема трехфазного выпрямителя с нулевым выводом иего временные диаграммы работы приведены на рис. 2.76.

Коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения составляет 0,25, в то время как для двухполупериодного

однофазного выпрямителя коэффициент пульсаций равен 0,67. Частота пульсаций в трехфазном выпрямителе в три раза выше частоты питающей сети.

Схема трехфазного мостового выпрямителя (схема Ла­рионова) приведена на рис. 2.77. Используемые в данной схеме 6 диодов выпрямляют как положительные, так и от­рицательные полуволны трехфазного напряжения. Этот выпрямитель является аналогом однофазного мостового

выпрямителя. Рассматриваемый выпрямитель характери­зуется высокими технико-экономическими показателями и очень широко используется на практике. Коэффициент пульсаций схемы очень мал (e » 0,057), а частота пульса­ций в шесть раз выше частоты сети. Все это позволяет в некоторых случаях не использовать выходной фильтр. Ана­лиз работы рассматриваемой схемы сложнее, чем анализ ра­боты однофазного мостового выпрямителя, однако не со­пряжен с какими-либо принципиальными затруднениями.