рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Тема 5. Выпрямители

Тема 5. Выпрямители - раздел Электроника, Конспект лекций по дисциплине Элементы электроники Этапы развития электроники Структурная Схема И Параметры Выпрямителей &nbs...

Структурная схема и параметры выпрямителей

 

Выпрямитель - это устройство, преобразующее переменный ток в постоянный.

 

Структурная схема выпрямителя

 

 

Трансформатор регулирует напряжение до необходимой величины.

Вентильная группа содержит элементы с односторонней проводимостью: выпрямительные диоды в неуправляемых выпрямителях и тринисторы - в управляемых выпрямителях.

Сглаживающие фильтры предназначены для уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения.

Стабилизатор напряжения поддерживает неизменным напряжение на нагрузочном резисторе Rн.

Существуют однофазные и трехфазные, управляемые и неуправляемые выпрямители.

 

Однофазные выпрямители. Схемы, принцип действия, параметры и характеристики

Для выпрямления однофазного переменного напряжения применяют три схемы:

1. однополупериодная;

2. двухполупериодная мостовая;

3. двухполупериодная трансформаторная (с выводом средней точки).

Однополупериодная схема - в которой ток проходит через вентиль только в течение одного полупериода переменного напряжения источника.

Двухполупериодные схемы - в которых ток проходит через вентильную группу в течение двух полупериодов переменного напряжения источника.

Рассмотрим соотношения параметров в выпрямителях при следующих допущениях:

1. Индуктивное сопротивление рассеяния трансформатора и активное сопротивление его обмоток равны нулю;

2. Сопротивление вентиля в прямом направлении равно нулю, а в обратном равно бесконечности.

Однополупериодный однофазный выпрямитель

Временные диаграммы напряжений и токов:

Определим постоянную составляющую выпрямленного тока:

 

 

 

 

 

.

 

Так как , то

 

 

 

.

 

Но так как , т.е. , то

 

 

или

 

.

 

Постоянная составляющая напряжения, выраженная через максимальное значение:

.

Постоянная составляющая напряжения, выраженная через действующее значение:

 

Таким образом, в данной схеме максимальное напряжение на диоде

,

т.е. напряжение на диоде в три раза больше, чем на нагрузке.

Среднее значение тока диода в этой схеме .

Величину пульсаций выпрямленного напряжения характеризуют коэффициентом пульсаций


,

где U1m – амплитуда переменной составляющей напряжения, изменяющегося с частотой повторения импульсов, т.е. амплитуда первой гармоники.

Для однополупериодной схемы

, а .

Недостатки схемы:

1. большое значение коэффициента пульсаций ;

2. напряжение на нагрузке почти в 3 раза меньше, чем на диоде;

3. постоянная составляющая выпрямленного тока значительно меньше тока во вторичной обмотке трансформатора, что приводит к его недостаточному использованию по току.

Двухполупериодная мостовая схема

 

 

 

I0 в 2 раза больше, чем в однополупериодной схеме. Поэтому:

 

 

 

;

 

;

 

Частота выпрямленного тока в 2 раза больше, чем у сети.

.

Двухполупериодная схема с выводом средней точки вторичной обмотки трансформатора

 

 

 

 

Это фактически сочетание двух однополупериодных выпрямителей, включенных на нагрузочный резистор Rн в различные фазы.

Соотношения параметров в данной схеме такие же, как и в мостовой схеме.

Преимущества двухполупериодных выпрямителей по сравнению с однополупериодным:

Среднее значение выпрямленных тока и напряжения в 2 раза больше, а пульсации меньше.

Но двухполупериодные выпрямители имеют более сложную конструкцию и стоимость.

Сравнение двухполупериодных схем:

1. Мостовая схема конструктивно проще, ее габариты, масса и стоимость ниже, чем трансформаторной схемы.

2. Максимальное обратное напряжение на закрытых диодах в мостовой схеме в 2 раза меньше (на каждый из двух диодов приходится половина напряжения).

3. Но в мостовой схеме необходимо в 2 раза больше диодов.

При выпрямлении токов I >Iпрmax для одного диода параллельно включают однотипные диоды с добавочными сопротивлениями:

 

 

Величины токов определяются их сопротивлениями в прямом направлении. Но сопротивления диодов в прямых направлениях Rдпр даже для однотипных диодов различны. Для выравнивания токов диодов последовательно включают добавочные сопротивления. Причем Rд в 5…10 раз больше Rдпр.

 

 

 

При выпрямлении напряжения, превышающего максимально допустимое для диода Uобр.max, используют последовательное соединение диодов, шунтированных резисторами.

При этом обратное напряжение на диодах распределяется в соответствии с их обратными сопротивлениями Rд.обр. Для выравнивания обратных напряжений параллельно диодам включают шунтирующие резисторы Rш, величина которых равна:

 

Rш=(0,1…0,2) Rд.обр.


Сглаживающие фильтры


Схемы, принцип действия, параметры и характеристики

Для уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения применяют сглаживающие фильтры (СФ).

Снижение пульсаций оценивается коэффициентом сглаживания


,

 

где Kп и Kп – коэффициенты пульсаций до и после фильтра.

Основными требованиями к сглаживающим фильтрам является максимальное уменьшение высокочастотных составляющих токов в сопротивлении нагрузки.

У индуктивного элемента , а у емкостного элемента

 

,

 

где k – номер гармоники.

Поэтому индуктивность устанавливают последовательно, а емкость – параллельно нагрузке.

Емкостной фильтр

 

 

 

Конденсатор заряжается до напряжения U2, когда U2 > Uс (интервал t1 – t2). В течение интервала времени (t2 – t3) напряжение Uс > U2 – диод закрыт, а конденсатор разряжается через резистор Rн с постоянной времени .

С момента времени t3 Uс < U2 – конденсатор заряжается и т.д.

То есть, когда диод пропускает ток конденсатор заряжается, а когда к диоду приложено обратное напряжение – конденсатор разряжается на нагрузку Rн.

Индуктивный фильтр

 

 

 

 

 

В течение положительного полупериода напряжения u2, когда ток i нарастает, индуктивная катушка Lф запасает энергию, а в отрицательный полупериод – энергия расходуется на поддержание тока.

Длительность импульсов тока iн определяется постоянной времени . Чем больше индуктивность Lф, тем больше затягивается импульс и его амплитуда снижается из-за индуктивного сопротивления . Падает и среднее значение тока.

Обычно индуктивность Lф в однополупериодных схемах не применяют, а используют в двухполупериодных:

 

 

 

Разновидности сглаживающих фильтров:

 

LC- RC-фильтры; Г-, П-, Т- образные фильтры.

 

Внешние характеристики выпрямителей

 

Сопротивление нагрузки Rн при работе изменяется, что вызывает изменение нагрузочного тока Iн.

Трансформаторы и вентили (диоды) имеют определенные величины активных сопротивлений Rтр и Rпр. На этих сопротивлениях происходит падение напряжения от тока Iн, приводящее к изменению напряжения на нагрузке Uн.

Внешняя характеристика выпрямителя Uн(Iн).

,

где Uхх – выпрямленное напряжение при Iн=0;

- среднее значение падения напряжения на сопротивлении диода в прямом направлении;

- среднее значение падения напряжения на активном сопротивлении вторичной обмотки трансформатора.

Внешняя характеристика определяет границы изменения нагрузочного тока, при котором выпрямленное напряжение не снижается ниже допустимой величины.

 

 

 

1 – выпрямитель без фильтра (характеристика нелинейна из-за Rпр);

2 – Выпрямитель с емкостным фильтром;

В режиме ХХ (Iн=0) выпрямленное напряжение равно амплитудному значению Umхх, а без фильтра – среднему значению.

Для однополупериодного выпрямителя

;

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Конспект лекций по дисциплине Элементы электроники Этапы развития электроники

Министерство образования и науки Российской Федерации.. Государственное учреждение высшего профессионального образования.. Белорусско Российский университет..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Тема 5. Выпрямители

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Система обозначения резисторов.
Различают две системы обозначения до и после 80-го года. 1. Система до 80-го года. А) Буква С – сопротивление; СП – переменный резистор; СТ – терморезистор;

Цветовая и кодовая маркировка резисторов.
Буква обозначает множитель, на который умножаются цифровые обозначения. Например, резистор с номинальным сопротивлением 475 Ом и допуском ±2 % обозначается К475G. Кроме всего, маломощные р

Система обозначений.
1.) К – постоянный конденсатор; КТ – подстроечный конденсатор; КП – переменный конденсатор; КН – вариконд. 2.) число – обозначает тип диэлектрика: 10 ке

Тема 2. Полупроводниковые резисторы
  Классификация и условное обозначение полупроводниковых резисторов Тип резисторов Условное обозначение Линейны

Варисторы
  Варистор – это полупроводниковый резистор, сопротивление которого зависит от приложенного напряжения и, обладающий нелинейной симметричной вольт – амперной хара

Терморезисторы
Терморезисторы – это полупроводниковые резисторы, в которых используется зависимость электрического сопротивления полупроводника от температуры. Различают два типа тер

Тензорезисторы
  Тензорезистор – это полупроводниковый резистор, в котором используется зависимость электрического сопротивления от механической деформации. Назначение

Выпрямительные диоды.
Выпрямительным диодом называется полупроводниковый диод, предназначенный для преобразования переменного тока в постоянный в силовых цепях, то есть в источниках питания. Выпрями

Стабилитроны
Стабилитроны -полупроводниковые диоды, напряжение на которых в области электрического пробоя слабо зависит от тока. Их используют для стабилизации напряжения. Рабоч

Варикапы
Варикапом называется полупроводниковый диод, у которого в качестве основного параметра используется барьерная ёмкость, величина которой варьируется при изменении обратного напр

Импульсные диоды
Импульсные диоды применяются в маломощных схемах с импульсным характером подводимого напряжения. Отличительное требование к ним – малое время перехода из закрытого состояния в

Диоды Шоттки
      Рис.1.17   Рис.1.18 Для уменьшения влияния диффузионной ёмкости (Сдиф

Туннельные диоды
Туннельные диоды — диоды, в основе которых использован туннельный эффект. Любой двухполюсник, имеющий на ВАХ участок отрицательного дифференциального сопротивления, може

Принцип действия
Источник Е внешнего питающего напряжения подключен к аноду положительным относительно катода полюсом. Если ток Iу через управляющий электрод триодного тиристора равен нулю,

Тема 6. Элементы Оптоэлектроники
  Источники оптического излучения: принцип действия, основные параметры, характеристики Источником оптического излучения называют устройство, преобразующее л

Характеристики полупроводниковых материалов
  При рассмотрении процесса излучения света источником либо его поглощения фотодиодом свет рассматривается с квантовой точки зрения. Частицы света называются фотонами. Сущест

Тема 7. Магнитоуправляемые элементы.
Магнитоуправляемые логические микросхемы, используются в устройствах самого разнообразного назначения. В настоящее время наиболее широкое распространение получили универсальные

Датчик Холла
Принцип действия датчиков основан на эффекте Холла. Основные преимущества этих датчиков заключается в отсутствии механических движущихся частей и высоком быстродействии (до 100 кГц). Благодаря этом

Магниторезисторы
Магниторезисторы - это электронные компоненты, действие которых основано на изменении электрического сопротивления полупроводника (или металла) при воздействии на него магнитно

Магнитотранзисторы
Из известных полупроводниковых преобразователей магнитного поля наиболее перспективными считаются магниточувствительные транзисторы - приборы, об падающие высокой чувствительностью и разрешающей сп

Устройство и принцип действия
Биполярный транзистор – это полупроводниковый прибор, состоящий из трех областей с чередующимися типами электропроводности и пригодный для усиления мощности. Выпускаемые в настоящее время

Характеристики транзистора, включенного по схеме ОБ
Входной характеристикой является зависимость: IЭ = f(UЭБ) при UКБ = const (рис. 4.4, а). Выходной характеристикой является зависимость: IК = f(UКБ) при IЭ = const (рис. 4

Основные параметры
Для анализа и расчета цепей с биполярными транзисторами используют так называемые h – параметры транзистора, включенного по схеме ОЭ. Электрическое состояние транзистора, включенного по сх

Простейший усилительный каскад на биполярном транзисторе
Наибольшее применение находит схема включения транзистора по схеме с общим эмиттером (рис. 4.7) Основными элементами схемы являются источник питания Ек, управляемый элемент – транзисторVT

Тема 9. Полевые транзисторы
Полевой транзистор – это электропреобразовательный прибор, в котором ток, протекающий через канал, управляется электрическим полем, возникающим при приложении напряжения между

Устройство и принцип действия
Полевой транзистор с управляющим р-n- переходом – это полевой транзистор, затвор которого отделен в электрическом отношении от канала р-n-переходом, смещенным в обратном направлении.  

Статические характеристики полевого транзистора с управляющим р-n- переходом
Рассмотрим вольт - амперные характеристики полевых транзисторов с р-n- переходом. Для этих транзисторов представляют интерес два вида вольт - амперных характеристик: стоковые и стоко - затворные.

Устройство и принцип действия
Полевой транзистор с изолированным затвором (МДП - транзистор) – это полевой транзистор, затвор которого отделен в электрическом отношении от канала слоем диэлектрика. МДП - транзисторы (с

Статические характеристики МДП - транзисторов
Стоковые (выходное) характеристики полевого транзистора со встроенным каналом n- типа Ic = f(Uси) показаны на рис. 5.4, б. При Uзи = 0 через прибор протекает ток, определяемый исходной про

Простейший усилительный каскад на полевых транзисторах
В настоящее время широко применяются усилители, выполненные на полевых транзисторах. На рис. 5.9 приведена схема усилителя, выполненного по схеме с ОИ и одним источником питания.  

Тема 10. Составные транзисторы.
Составным транзистором называется соединение двух и более транзисторов, эквивалентное одному транзистору, но с большим коэффициентом усиления или другими отличительными свойств

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги