Параметры и схемы выпрямителей
Выпрямитель — статическое устройство, служащее для преобразования переменного тока источника электроэнергии (сети) в неизменный. Выпрямитель состоит из трансформатора, вентильной группы и сглаживающего фильтра (рис. 1).
Трансформатор Тр делает несколько функций: изменяет напряжение сети Uвх до значения U1 нужного для выпрямления, электрически отделяет нагрузку Н от сети, конвертирует число фаз переменного тока.
Вентильная группа ВГ конвертирует переменный ток в пульсирующий однонаправленный. Сглаживающий фильтр СФ уменьшает пульсации выпрямленного напряжения (тока) до значения, допустимого для работы нагрузки. Трансформатор Тр и сглаживающий фильтр СФ не являются неотклонимыми элементами схемы выпрямителя.
Рис. 1. Структурная схема выпрямителя
Основными параметрами, характеризующими качество работы выпрямителя, являются:
-
средние значения выпрямленного (выходного) напряжения Uср и тока Iср,
-
частота пульсаций fп выходного напряжения (тока),
-
коэффициент пульсаций р, равный отношению амплитуды напряжения пульсаций к среднему значению выходного напряжения. Заместо коэффициента пульсаций р нередко употребляют коэффициент пульсаций по первой гармонике равный отношению амплитуды первой гармоники выходного напряжения к его среднему значению,
-
наружняя черта — зависимость среднего значения выпрямленного напряжения от среднего значения выпрямленного тока,
-
к. п. д. η = Pполезн / Pпотр = Pполезн / (полезн + Ртр + Рвг + Рф), где Ртр, Рвг, Рф — мощность потреь в трансформаторе, в вентильной группе и сглаживающем фильтре.
Работа выпрямителя (вентильной группы) базирована на свойствах вентилей — нелинейных двухполюсников, пропускающих ток в большей степени в одном (прямом) направлении.
В качестве вентилей употребляют обычно полупроводниковые диоды. Вентиль, владеющий нулевым сопротивлением для прямого тока и имеющий нескончаемо огромное сопротивление для оборотного тока, именуют безупречным.
Вольт-амперные свойства реальных вентилей приближаются к в. а. х. безупречного вентиля. Для работы в выпрямителях вентили выбирают по эксплуатационным характеристикам, к которым относятся:
-
больший (прямой) рабочий ток I срmaх — максимально допустимое среднее значение выпрямленного тока, протекающего через вентиль при его работе в однополупернодной схеме на активную нагрузку (при обычных для данного вентиля критериях остывания и температуры, не превосходящей предельного значения),
-
наибольшее допустимое оборотное напряжение (амплитуда) Uобрmaх — оборотное напряжение, которое вентиль выдерживает в течение долгого времени. Обычно, напряжение Uобрmaх равно половине напряжения пробоя,
-
прямое падение напряжения Uпр — среднее значение прямого напряжения в однополупернодной схеме выпрямления, работающей на активную нагрузку при номинальном токе.
-
оборотный ток Iобр — значение тока, протекающего через вентиль, при приложении к нему допустимого оборотного напряжения,
-
наибольшая мощность Рmах — очень допустимая мощность, которая может быть рассеяна вентилем.
Схемы выпрямления
Более всераспространенные схемы выпрямления показаны на рисунках, где приняты последующие обозначения: mс — число фаз напряжения сети, m1 — число фаз напряжения на входе схемы выпрямления (на выходе трансформатора), m = fп / fc — коэффициент, равный отношению частоты пульсации выходного напряжения к частоте напряжения сети. В качестве вентилей всюду изображены полупроводниковые диоды.
Самые всераспространенные схемы выпрямления и формы выходного напряжения при работе на активную нагрузку:
Однофазовая однополупериодная схема выпрямления (mc=1, m1=1, m=1)
Однофазовая двухполупериодная схема выпрямления (мостовая схема выпрямления mc=1, m1=1, m=2)
Однофазовая схема выпрямления с выводом средней точки (mc=1, m1=2, m=2)
Трехфазная схема выпрямления с выводом нейтрали (mc=3, m1=3, m=3)
Трехфазная мостовая схема выпрямления (mc=3, m1=3, m=6)
Главные соотношения для схем выпрямления при работе на активную нагрузку Rн в предположении идеальности трансформатора и вентилей приведены в таблице:
Школа для электрика
Читайте также: как оформить доверенность на получение пенсии инвалиду 1 группы в 2019-2020 году
Комментарии
Параметры и схемы выпрямителей — Комментариев нет