Однофазные неуправляемые выпрямители Раздел 1. 2 Однофазные неуправляемые

Однофазные неуправляемые выпрямители Раздел 1. 2 Однофазные неуправляемые выпрямители

Общие сведения Вентильные установки, преобразующие переменный ток в постоянный ток, состоят из компонентов: n силового согласующего трансформатора; n электрических вентилей (диоды, тиристоры, транзисторы); n сглаживающих фильтров; n схем защиты и сигнализации. Основным элементом схем выпрямления является диод (вентиль). Диодом называется нелинейный элемент, обладающий весьма малым сопротивлением при протекании тока в прямом направлении по сравнению с сопротивлением при протекании тока в обратном направлении. Раздел 1. 2 Однофазные неуправляемые выпрямители 2

Общие сведения Основная характеристика полупроводникового диода – вольтамперная характеристика (ВАХ), зависимость тока от напряжения. n n Основными параметрами диодов являются: максимальный ток (Iпр. max); допустимое значение обратного напряжения (Uобр. max). Раздел 1. 2 Однофазные неуправляемые выпрямители 3

Однофазный однополупериодный выпрямитель Напряжение на входе схемы выпрямления синусоидальное: где – круговая частота сети Раздел 1. 2 Однофазные неуправляемые выпрямители 4

Однофазный однополупериодный выпрямитель Мгновенное значение выпрямленного тока: Среднее значение выпрямленного напряжения: где – коэффициент анодной цепи Среднее значение выпрямленного тока, равное среднему значению тока диода: где – амплитудное значение выпрямленного тока (тока диода) Раздел 1. 2 Однофазные неуправляемые выпрямители 5

Однофазный однополупериодный выпрямитель Максимальное обратное напряжение на диоде достигает амплитудного значения напряжения вторичной обмотки трансформатора: Если выбрать начало координат в точке, где напряжение имеет максимальное значение, то мгновенное значение Ud в диапазоне косинусоидальную функцию: Так как эта функция четная, то при разложении ее в ряд Фурье останутся только косинусоидальные члены. Амплитуда первой гармоники напряжения: Раздел 1. 2 Однофазные неуправляемые выпрямители 6

Однофазный однополупериодный выпрямитель Коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения по первой гармонике: Действующее трансформатора: значение тока вторичной обмотки Действующее значение напряжения вторичной обмотки: Расчетная трансформатора: где мощность вторичной обмотки – мощность, отдаваемая в нагрузку Раздел 1. 2 Однофазные неуправляемые выпрямители 7

Однофазный однополупериодный выпрямитель Мгновенное значение тока первичной обмотки определяется из уравнения магнитного равновесия трансформатора: где – коэффициент трансформации Из последнего выражения следует, что временная диаграмма первичного тока трансформатора подобна диаграмме вторичного тока, если исключить из него постоянную составляющую Id. Действующее значение тока первичной обмотки: Раздел 1. 2 Однофазные неуправляемые выпрямители 8

Однофазный однополупериодный выпрямитель Расчетная мощность первичной обмотки: Полная расчетная мощность трансформатора: Коэффициент мощности: использования трансформатора по Однополупериодный выпрямитель применяется при выпрямленных токах до нескольких десятков миллиампер и в тех случаях, когда не требуется высокого качества выпрямленного напряжения. Схема характеризуется большими пульсациями выпрямленного напряжения, наличием вынужденного намагничивания сердечника трансформатора и высоким коэффициентом использования трансформатора. Раздел 1. 2 Однофазные неуправляемые выпрямители 9

Однофазный выпрямитель с выводом средней точки трансформатора Раздел 1. 2 Однофазные неуправляемые выпрямители 10

Однофазный выпрямитель с выводом средней точки трансформатора Среднее значение выпрямленного напряжения: Среднее значение тока диода: Максимальное обратное напряжение на диоде достигает амплитудного значения суммы напряжений вторичных обмоток трансформатора: Основная гармоника переменной составляющей выпрямленного напряжения и тока имеет частоту в два раза больше частоты сети. Раздел 1. 2 Однофазные неуправляемые выпрямители 11

Однофазный выпрямитель с выводом средней точки трансформатора Коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения: Расчетная трансформатора: мощность первой вторичной гармоники обмотки Расчетная мощность первичной обмотки: Полная расчетная мощность трансформатора меньше, чем у однофазного однополупериодного выпрямителя: Схема применяется в низковольтных схемах, при выпрямленных напряжениях единицы, десятки вольт из-за меньших, чем в мостовой схеме, потерь на диодах. Однако имеет в два раза большее обратное напряжение и худший, чем в мостовой схеме коэффициент использования трансформатора. Раздел 1. 2 Однофазные неуправляемые выпрямители 12

Однофазный мостовой выпрямитель Раздел 1. 2 Однофазные неуправляемые выпрямители 13

Однофазный мостовой выпрямитель Максимальное обратное напряжение на диоде равно амплитудному значению напряжения вторичной обмотки трансформатора. Поскольку и в первичной и во вторичной обмотке трансформатора протекает синусоидальный ток, нет вынужденного намагничивания сердечника трансформатора, расчетные мощности обмоток трансформатора и полная расчетная мощность трансформатора равны между собой: Схема имеет лучший из рассмотренных однофазных схем выпрямления коэффициент использования трансформатора по мощности. Применяется при выпрямленных напряжениях от десятков до сотен вольт. Раздел 1. 2 Однофазные неуправляемые выпрямители 14

Работа однополупериодного выпрямителя на активно индуктивную нагрузку Раздел 1. 2 Однофазные неуправляемые выпрямители 15

Работа двухполупериодного выпрямителя с выводом средней точки трансформатора на активно индуктивную нагрузку Раздел 1. 2 Однофазные неуправляемые выпрямители 16

Работа выпрямителей на активно-емкостную нагрузку Раздел 1. 2 Однофазные неуправляемые выпрямители 17

Работа неуправляемого выпрямителя на нагрузку с противо - э. д. с. Мгновенный выпрямленный ток в цепи нагрузки определяется следующим уравнением: Раздел 1. 2 Однофазные неуправляемые выпрямители 18

Внешние характеристики выпрямителей Внешняя характеристика выпрямителя представляет собой зависимость среднего значения выпрямленного напряжения от среднего значения выпрямленного тока. При активноемкостной нагрузке наклон характеристики зависит от постоянной времени: Раздел 1. 2 Однофазные неуправляемые выпрямители 19