Решение ТОЭ онлайн
Техника высоких напряжений ТВН
Электротехника, основы электроники
Электрические измерения, электрические материалы

 
на правах рекламы

Выпрямители на диодах

Выпрямители на диодах

Выпрямителем называется электронное устройство, преобразующее энергию переменного тока (обычно синусоидального) в энергию постоянного тока.

Однофазные выпрямители

Основным элементом выпрямителя является полупроводниковый диод – вентиль.

Для преобразования однофазного переменного напряжения в источниках в основном используют три схемы: однополупериодную, двухполупериодную мостовая и двухполупериодную со средней точкой трансформатора.

Схема однополупериодного выпрямителя и временные диаграммы приведены на рис. 1.

Выпрямитель состоит из трансформатора ТV, первичная обмотка которого включена в сеть переменного тока, а последовательно со вторичной включен диод VD и сопротивление нагрузки. Трансформатор служит для получения необходимого уровня переменного напряжения и гальванической развязки цепей переменного и выпрямленного тока.

Схема однополупериодного выпрямителя и временные диаграммы

Рис. 1

Достоинством такой схемы является ее простота. Недостатками – высокий коэффициент пульсации выпрямленного напряжения и наличие постоянной составляющей тока во вторичной обмотке трансформатора. Эти недостатки могут быть значительно уменьшены при использовании двухполупериодных схем выпрямления.

Схема двухполупериодного мостового выпрямителя и временные диаграммы

Рис. 2

Двухполупериодный мостовой выпрямитель (рис. 2 а) состоит из трансформатора ТV и четырех диодов VD1VD4, включенных по мостовой схеме. К одной диагонали моста подключена обмотка трансформатора, к другой – нагрузочное сопротивление . Каждая пара диодов работает поочередно. В первый полупериод напряжения U2 открыты диоды VD1 и VD3, а VD2 и VD4 закрыты. Ток нагрузки протекает через диоды VD1, VD3 и сопротивление в направлении от точки 1 к точке 2. В следующий полупериод напряжение отрицательно, диоды VD1, VD3 заперты, а диоды VD2, VD4 открыты. Ток нагрузки протекает через диоды VD2, VD4 и сопротивление в направлении от точки 1 к точке 2. Временные диаграммы показаны на рис. 2 б.

В этой схеме среднее значение выпрямленных напряжения и тока, примерно, в два раза больше, а пульсации значительно меньше по сравнению с однополупериодным выпрямителем. В то же время количество диодов увеличилось в четыре раза.

Схема двухполупериодного выпрямителя с выводом средней точки вторичной обмотки трансформатора и временные диаграммы

Рис. 3

Двухполупериодный выпрямитель с выводом средней точки вторичной обмотки трансформатора (рис. 3 а) можно рассматривать как объединенные вместе два однополупериодных выпрямителя. В каждый полупериод напряжения работает или верхняя, или нижняя часть схемы. При положительном напряжении диод VD1 открыт, диод VD2 закрыт. Ток нагрузки протекает через диод VD1 и от точки 1 к точке 2. В следующий полупериод положительно направление . Диод VD1 закрыт, VD2 – открыт. Ток нагрузки протекает через диод VD2 и также от точки 1 к точке 2 (рис. 3 б).

Эта схема имеет те же преимущества перед однополупериодным вы­прямителем, что и мостовая схема. Количество диодов в два раза меньше, чем у мостового выпрямителя, но применение трансформатора увеличивает ее массу и габариты.

Трехфазные выпрямители

В трехфазных цепях переменного тока промышленной частоты (50 Гц) в основном используют две схемы выпрямителей: трехфазный выпрямитель с нейтральной точкой и трехфазный мостовой выпрямитель. Трехфазные выпрямители используют как выпрямители средней и большой мощности (средние значения выпрямленного тока достигают сотни ампер).

Схема трехфазного выпрямителя с нейтральной точкой и временные диаграммы

Рис. 4

В состав трехфазного выпрямителя с нейтральной точкой (рис. 4 а) входят трехфазный трансформатор с соединением обмоток звездой, три диода, включенные в каждую фазу вторичной обмотки трансформатора, и нагрузочный резистор.

Диоды выпрямителя работают поочередно, каждый в течение трети пе­риода. Ток нагрузки равен сумме токов каждого диода и имеет всегда одно и то же направление. Как видно из временной диаграммы (рис. 4 б), пульсации выпрямленного напряжения значительно ниже, чем у однофазных выпрямителей. К достоинствам выпрямителя с нейтральной точкой следует отнести его высокую надежность и минимальное количество диодов.

Схема трехфазного мостового выпрямителя и временные диаграммы

Рис. 5

Схема трехфазного мостового выпрямителя (рис. 5 а) содержит шесть диодов, включенных по мостовой схеме в фазы вторичной обмотки трехфазного трансформатора.

Общая точка первой группы диодов VD1, VD3, VD5 представляет собой положительный полюс на сопротивлении нагрузки, а второй группы VD2, VD4, VD6 – отрицательный полюс. В выпрямителе возникает ток через нагрузочное сопротивление и два соответствующих диода в каждый момент времени, когда к диодам приложено наибольшее напряжение. Причем в любой интервал времени токи всегда имеют одно и то же направление (рис. 5 б). Коэффициент пульсации трехфазного мостового выпрямителя на порядок ниже, чем однофазного двухполупериодного выпрямителя.


Теги: Выпрямители на диодах, Однофазные выпрямители, Трехфазные выпрямители

Комментарии:

Оставить комментарий