Герб города Новополоцка
Главная
Где получить визу в бельгию
Сто гривен сколько белорусских рублей

Исследование схем выпрямления - ИССЛЕДОВАНИЕ ОДНОФАЗНЫХ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ

Основные схемы, параметры и характеристики. Выпрямительные устройства преобразуют переменное напряжение питающей сети в постоянное напряжение на нагрузке. Они применяются в качестве вторичных источников электропитания ВИЭПструктурная схема которого представлена на рис. Кроме того трансформатор осуществляет гальваническую развязку питающей сети и нагрузки ВИЭПа. Выпрямитель В преобразует переменное напряжение U 2 в выпрямленное пульсирующее напряжение одной полярности U d.

Сглаживающий фильтр Ф уменьшает пульсации выпрямленного напряжения U d. Стабилизатор Ст поддерживает неизменным выходное постоянное напряжение U вых при колебаниях напряжения сети U 1 или изменении нагрузки ВИЭПа. В маломощных источниках питания до нескольких сотен Ватт обычно используют выпрямители, питаемые однофазным напряжением сети.

Исследование простейших схем выпрямления синусоидального напряжения

В однофазных выпрямителях используют три основные схемы включения диодов: В источниках питания постоянного тока средней до Вт и больше свыше Вт мощности используются выпрямительные устройства, запитываемые трёхфазным напряжением. Трёхфазный выпрямитель может быть выполнен НПО однополуперионной схеме на трёх диодах или по двуполупериодной схеме на шести диодах, которую называют трехфазной мостовой или схемой Ларионова.

Однофазная однополупериодная схема выпрямления рис. Полупроводниковый диод VD1обладающий односторонней проводимостью, включается последовательно с нагрузкой R d.

В результате на нагрузке R d появляется пульсирующее напряжение u d положительной полярности рис. Выпрямленное пульсирующее напряжение на нагрузке u d описывается выражением в диапазонах и т. Несинусоидальная переменная составляющая может быть представлена рядом гармоник, т.

Значительное количество выпрямителей трехфазного тока выполняется по мостовой схеме схеме Ларионова , содержащей трехфазный трансформатор и выпрямительный блок из шести диодов рис. По ним построена линейная диаграмма обратного напряжения u b 1 , на диоде VD 1 см. В отчете необходимо зарисовать полученные осциллограммы в одних осях координат. При большой емкости конденсатора и сопротивления нагрузки постоянная времени разрядка конденсатора значительно больше постоянной времени его зарядки. Однофазная однополупериодная схема выпрямления рис. Катоды диодов соединяются вместе и служат положительным полюсом для цепи нагрузки, а вывод средней точки трансформатора — отрицательным полюсом. При этом частота пульсаций основной гармоники совпадает с частотой пульсаций выпрямленного напряжения и равна частоте напряжения сети: Напряжение на вентиле такое же, как и при чисто активной нагрузке.

Тогда пульсирующее напряжение может быть представлено в виде гармонического ряда Фурье. Постоянная составляющая рассчитывается как среднее значение выпрямленного напряжения на нагрузке при работе выпрямителя в режиме холостого хода за период напряжения сети.

Среднее значение пульсирующего тока в нагрузке определяется выражением: Переменная составляющая выпрямленного напряжения характеризуется своим максимальным значением основной гармоникой: Эффективность работы выпрямителя определяется величиной коэффициента пульсацийкоторый определяется отношением амплитуды основной гармоники U m к среднему значению выпрямленного напряжения.

При этом частота пульсаций основной гармоники совпадает с частотой пульсаций выпрямленного напряжения и равна частоте напряжения сети: Достоинство однополупериодной схемы — простота.

Поэтому такая схема выпрямления находит ограниченное применение, в основном для питания цепей малой мощности и высокого напряжения, например: Однофазная двухполупериодная схема со средней точкой рис. При подаче напряжения u 1 на первичную обмотку трансформатора на каждой половине вторичной обмотки возникают напряжения u 21u 22 рис. Вторичные обмотки W 21 и W 22 включены последовательно и согласно.

Диоды схемы проводят ток поочередно, каждый в течение полупериода рис. В первый полупериод к диоду VD1 приложена положительная полуволна напряжения u 21в цепи диод VD1 - нагрузка R d - обмотка W 21 протекает ток i 21 см. Диод VD2 в это время закрыт, так как к нему через открытый в это время диод VD1 приложено обратное напряжение обеих обмоток трансформатора рис. В следующий полупериод откроется диод VD2, и ток i 22 будет протекать по цепи диод VD2 - нагрузка Rd - обмотка W Таким образом, через сопротивление нагрузки Rd поочередно проходят в одном и том же направлении токи i 21 и i В результате на нагрузке R d образуются полуволны тока i d и напряжения u d одного и того же знака рис.

Выпрямленное данной схемой напряжение, как и напряжение однополупериодной схемы, является пульсирующим, т. При работе выпрямителя в режиме холостого хода, определяется выражением:.

Амплитуда тока во вторичной обмотке трансформатора а действующее значение. В двухполупериодной схеме уменьшилась амплитуда основной гармонической составляющей до величиныа следовательно уменьшился и коэффициент пульсаций:.

Из временных диаграмм см. Поэтому частота пульсаций напряжения нагрузки U d равна удвоенной частоте напряжения сети: В схеме выпрямления со средней точкой токи во вторичных обмотках протекают поочередно в обмотке W 21 от конца к началу, а в обмотке W 22 от начала к концупоэтому сердечник трансформатора не подмагничивается и в первичной обмотке действует чисто синусоидальный ток, что приводит к снижению типовой мощности и лучшему использованию трансформатора.

По сравнению с однополупериодной схемой выпрямления в два раза увеличилось значение выпрямленного напряжения U d и тока I dуменьшился коэффициент пульсаций. В рассматриваемой схеме рис. Положительным полюсом нагрузки является общая точка соединения катодов диодов точка dотрицательным — точка соединения анодов точка. Работа схемы показано на рис. Напряжение и ток вторичной обмотки трансформатора изменяются во времени по гармоническому закону рис.

В положительный полупериод питающего напряжения потенциал точки а положителен, а точки b — отрицателен. Диоды VD1 и VD3 будут включены в прямом направлении импульс тока i 13 будет проходить от положительного зажима вторичной обмотки через диод VD1, нагрузку R d и через открытый диод VD3 к отрицательному зажиму вторичной обмотки трансформатора рис. Форма этого тока будет повторять форму тока i 2 вторичной обмотки трансформатора рис. Проходя через нагрузку R dимпульс тока i 13 выделяет на ней напряжение u d рис.

Эти диоды находятся под воздействием отрицательного обратного напряжениямаксимальная величина которого рис.

Теперь в течение второго полупериода под воздействием прямого напряжения. В цепи вторичной обмотки трансформатора, открытых диодов VD2 и VD4 и нагрузки R d будет проходить импульс тока i 24 см. Таким образом, за период преобразуемого напряжения в цепи нагрузки R d проходят два импульса тока, не меняя своего направления и создавая ток нагрузки см. Постоянная составляющая рассчитывается как среднее значение выпрямленного напряжения на нагрузке при работе выпрямителя в режиме холостого хода:.

При расчете выпрямленного тока I d через нагрузку следует учесть, что при прохождении тока через открытый диод на нем падает напряжениевеличина которого указывается в справочниках, поэтому ток в нагрузке определяется выражением:.

Действующее значение тока вторичной обмотки связано с током нагрузки соотношением: Основная гармоническая составляющая выпрямленного напряжения определяется выражением:. Амплитуда основной гармонической составляющей уменьшилась по сравнению с однополупериодной схемой, а следовательно уменьшился и коэффициент пульсаций:.

Чтобы не допустить повреждения диодов при их работе в схемах выпрямления, необходимо учитывать при выборе диодов максимальные значения напряжения и тока во вторичной обмотке трансформатора. Максимальное обратное напряжение на диоде равно напряжению на концах вторичной обмотки. Поэтому для схем со средней точкойа для однополупериодной и мостовой схемы. В двухполупериодных схемах выпрямления импульс тока проходит через диод только в течение полупериода, поэтому среднее значение тока, протекающего через диод, в два раза меньше выпрямленного тока: В однополупериодной схеме через диод и нагрузку протекает одинаковый ток: Мостовая схема является основной схемой для однофазных выпрямителей.

Она может использоваться без трансформатора, то есть включаться непосредственно в цепь переменного тока, если напряжение сети обеспечивает требуемую величину выпрямленного напряжения. При работе с трансформатором импульсы токов i 13 и i 24 во вторичной обмотке трансформатора направлены навстречу друг другу, поэтому их постоянные составляющие компенсируются, а трансформатор работает в режиме без постоянного подмагничивания.

По сравнению со схемой со средней точкой мостовая схема имеет меньшие габариты трансформатора, так как на вторичной стороне помещается только одна обмотка. Напряжение на выходе любого блока диодов всегда является пульсирующим, содержащим кроме постоянного напряжения ряд синусоидальных составляющих разных частот.

В большинстве случаев питание электронных устройств пульсирующим напряжением совершенно неприемлемо. Требования к допустимой величине коэффициента пульсаций зависят от назначения и режима работы устройства. Например, для входных усилительных каскадов коэффициент пульсаций может находиться в пределах.

Для питания устройств эти пульсации должны быть снижены до минимального уровня, при котором они не оказывают существенного влияния на работу электротехнических устройств. С этой целью используются сглаживающие фильтры, которые пропускают на выход только постоянную составляющую выпрямленного напряжения и максимально ослабляют его переменные составляющие.

Основными элементами фильтров являются индуктивность включается последовательно с нагрузкой и конденсатор включается параллельно нагрузке. Сглаживающее действие этих элементов связано с тем, что индуктивность представляет большое сопротивление для токов высокой частоты и малое для токов низкой частоты, а конденсатор — большое сопротивление для токов низкой частоты и малое сопротивление для токов высокой частоты.

Эффективность сглаживания пульсаций оценивается коэффициентом сглаживания, который представляет собой отношение коэффициента пульсаций на входе и выходе фильтра. Коэффициент сглаживания показывает, во сколько раз фильтр уменьшает пульсации выпрямленного напряжения. В зависимости от способа включения конденсатора индуктивности различают следующие виды фильтров: Временные диаграммы при работе: При использовании емкостного фильтра сглаживание пульсации выпрямленного напряжения и тока происходит за счет периодической зарядки конденсатора и последующей его разрядки на сопротивление нагрузки.

Зарядка конденсатора происходит током i d протекающим через диод в течение небольшого промежутка времени, когда мгновенное значение пульсирующего напряжения на выходе выпрямителя рис. Постоянная времени заряда конденсатора определяется емкостью конденсатора фильтра и небольшим сопротивлением, равным сумме прямого сопротивления открытых диодов и приведенного ко вторичной обмотке активного сопротивления трансформатора.

Когда напряжение становится меньше напряжения на конденсаторе, диоды закрываются и конденсатор разряжается через сопротивление нагрузки рис. При большой емкости конденсатора и сопротивления нагрузки постоянная времени разрядка конденсатора значительно больше постоянной времени его зарядки.

При этом разрядка конденсатора протекает во времени практически по линейному закону, а выходное напряжение рис. Для эффективной работы сглаживающего фильтра емкостное сопротивление на частоте основной гармоники должно быть по крайней мере на порядок меньше сопротивления нагрузки:. Отсюда следует, что применение емкостного фильтра более эффективно при высокоомной нагрузке с малыми значениями выпрямленного тока, так как при этом возрастает эффективность сглаживания.

При включении последовательно с нагрузкой индуктивного фильтра рис.

Исследование схем однофазных выпрямителей

В соответствии с принципом Ленца электродвижущая сила направлена так, чтобы сгладить пульсации тока в цепи, а следовательно, и пульсации напряжения нагрузки рис. Эффективность сглаживания увеличивается при больших значениях выпрямленного тока.

Величину индуктивности фильтра выбирают таким образом, чтобы индуктивное сопротивление было значительно больше величины сопротивления нагрузки.

Большее уменьшение пульсаций выпрямленного напряжения обеспечивают смешанные фильтры, в которых используются конденсаторы индуктивности, например, Г-образные сглаживающие фильтры рис. Однако при использовании этих фильтров уменьшается величина постоянной составляющей выпрямленного напряжения на нагрузке за счет падения части напряжения на активных сопротивлениях обмотки дросселя. Внешняя характеристика определяет границы изменения тока нагрузкипри которых выпрямленное напряжение на нагрузке не уменьшается ниже допустимой величины при изменении сопротивления нагрузки.

Внешняя характеристика описывается уравнением:. Для схемы со средней точкойдля мостовой —— падение напряжения на открытом диоде. Внешняя характеристика 1 рис. Напряжение холостого хода для двухполупериодной схемы без фильтраа при включении емкостного фильтра за счет заряда конденсатора может повысится до максимального значения.

Уменьшение выходного напряжения при увеличении тока нагрузки объясняется падением напряжения на элементах схемы:


Смотрите также:

  • Мужчина вылечил рак - Мостовая однофазная схема выпрямления а и временные диаграммы токов и напряжений б…д.
  • Схемы цветы из бисера - Мнемосхема всех элементов устройства представлена на рис. Основы теории и методика исследования схем двухполупериодного выпрямления. Ознакомить с образованием числа 10 записью числа 10 двумя цифрами; учить сравнивать числа вычислять выражения на сложение в пределах 9 закреплять знания состава числа 9; развивать логическое мышление воспитывать желание учиться учить математику.
 
Документы

Записать телефонный разговор на виндовс фон
Структура российского бюджета