Материал: 1824

Скачать

Заказать новую работу

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

Ток через диод и сопротивление нагрузки протекает только в течение одной половины периода, когда к диоду приложено напряжение в прямом направлении (см. рис. 117). При обратном напряжении на диоде в течение второй половины периода (от π до 2π) диод закрыт. Таким образом, с выхода выпрямителя снимаются импульсы, создающие напряжение uн и ток i, пульсирующие с частотой питающего напряжения u1. Выпрямленное пульсирующее напряжение можно представить как сумму переменной и постоянной составляющих этого напряжения. Постоянная составляющая выпрямленного напряжения U0 равна среднему за период значению выпрямленного напряжения

U0

2U2

0,45U2 .

(247)

 

 

π

 

Среднее значение тока диода равно среднему току нагрузки, т.е. его постоянной составляющей

I0 Iв

Iн

0,45

U2

.

(248)

 

 

 

 

Rн

 

Недостатком данного выпрямителя является большое значение коэффициента пульсаций Кп≈1,57. Кроме этого, мощность трансформатора у такого выпрямителя используется не полностью.

Однополупериодные выпрямители применяются редко и лишь при небольшой мощности нагрузки.

7.2.3. Двухполупериодный выпрямитель

Лучшими свойствами обладает двухполупериодный выпрямитель, который бывает двух типов: с выводом от средней точки вторичной обмотки трансформатора и мостовой.

Мостовой выпрямитель (рис. 118) имеет четыре диода.

u2

 

u1

 

 

 

ωt

i2

u2

i1 d

i1

 

 

 

i1

i2

i2

i1

 

V2V3 ωt

V1

V2V3

 

a

 

V3

 

 

 

 

b

i2

 

 

i1

i

 

 

 

 

 

Рис. 118. Электрическая схема и форма напряжений

итоков однофазного мостового выпрямителя

Вмостовой выпрямительной схеме диоды работают попарно через полпериода. Соответствующая пара диодов открыта, когда к каждому из них приложено напряжение в прямом направлении (см. рис. 118). В это время другая пара диодов закрыта.

Под действием обеих полуволн входного напряжения через сопротивление нагрузки ток всегда протекает в одном направлении независимо от полярности этого напряжения (см. рис. 118).

i=i1+i2.

(249)

Среднее значение напряжения на нагрузке в этой схеме в два раза

больше, чем в схеме однополупериодного выпрямителя,

 

U0≈0,9U2,

(250)

а коэффициент пульсаций

 

Кп≈0,67.

(251)

Мостовые выпрямители являются наиболее распространенными.

 

Мощные выпрямители обычно выполняются по многофазным схемам, преимуществом которых являются равномерная загрузка фаз питающей сети и малые значения коэффициента пульсаций. Одной из самых распространенных выпрямительных схем такого рода является трехфазная мостовая схема (рис. 119).

 

 

 

 

 

u2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

uA

uB

uC

uA

uB

 

 

 

 

 

С

б

в

г

д

 

 

 

 

iн

a

A

V

V

V5

0

 

 

 

ωt

1

3

 

 

 

 

 

 

B

 

 

Rн

uн

A

 

 

 

 

C

V6

V2

V4

 

B

 

 

 

 

 

 

uн

 

 

 

 

Uab=Ubc=Uca=U2

а)

AB

CA

BC

AB

CA

BC

AB

CA

BC

U

U

U

U

U

U

U

U

U

2

4

4

6

6

2

2

4

4

V

V

V

V

V

V

V

V

V

Выпрямитель состоит из шести диодов. В любой момент времени ток проводят два диода, на анодах которых в данный момент времени будет максимальный положительный потенциал, а на катодах – максимальный отрицательный потенциал (см. рис. 119). Из приведенной временной диаграммы видно, что каждый диод проводит ток в течение одной трети периода.

Постоянная составляющая выпрямленного напряжения для такой схемы

U0≈1,35U2.

(252)

Из всех рассмотренных выпрямителей трехфазный мостовой

выпрямитель имеет наименьший коэффициент пульсаций

 

Кп≈0,057,

(253)

что позволяет применять такой выпрямитель без сглаживающего фильтра.

7.2.4. Сглаживающие фильтры

Однофазные выпрямители обычно снабжаются сглаживающими фильтрами, снижающими коэффициент пульсаций до допустимого значения. Эффективность фильтра оценивается коэффициентом

сглаживания

 

q

Кп

,

(254)

 

 

Кпф

 

где Кп – коэффициент пульсаций выпрямителя без фильтра; Кпф – коэффициент пульсаций выпрямителя с фильтром.

Простейший емкостный фильтр состоит из конденсатора, включенного на выходе выпрямителя параллельно нагрузке (рис. 120).

 

 

 

Др

В

Сф Rн

В

Rн

а)

б)

в)

г)

Рис. 120. Электрические схемы сглаживающих фильтров: емкостного (а); дроссельного (б); П-образного LC-фильтра (в)

и форма напряжения на нагрузке двухполупериодного выпрямителя с емкостным сглаживающим фильтром (г)

Действие конденсатора как элемента фильтра заключается в том, что в

интервалы времени от 0 до π , от π до 3π , когда пульсирующее

2 2

напряжение на выходе выпрямителя нарастает, конденсатор заряжается

(см. рис. 120). При спаде выпрямленного напряжения (интервалы от π до

2

π, от 3π до 2π) конденсатор, отдавая накопленную энергию, разряжается

2

через нагрузку. Ток разряда конденсатора по направлению совпадает с

током нагрузки в интервалы времени от 0 до π , от π до 3π и тем самым

2 2

компенсирует уменьшение тока нагрузки, вызванное спадом выпрямленного напряжения. Чем больше емкость конденсатора, тем больше время разряда и тем меньше пульсации.

Чем больше частота питающего напряжения на входе выпрямителя, тем лучше протекает процесс сглаживания, так как емкостное сопротивление по переменным составляющим выпрямленного тока становится меньше. Эти составляющие тока протекают через конденсатор.

Сглаживающее действие дросселя (см. рис. 120) основано на том, что его индуктивное сопротивление для основной гармоники переменной составляющей выпрямленного тока во много раз больше сопротивления

нагрузки. Поэтому основная часть переменной составляющей выпрямленного тока уменьшается дросселем. По постоянной составляющей сопротивление дросселя незначительно. Следовательно, напряжение нагрузки Uн будет определяться в основном постоянной составляющей. Дроссельный фильтр более эффективен при больших токах нагрузки.

Лучшими сглаживающими свойствами обладают комбинированные сглаживающие фильтры (Г-образные и П-образные), в которых процесс сглаживания осуществляется одновременно как дросселем, так и конденсаторами (см. рис. 120).

7.3. Тиристоры

Тиристор – это полупроводниковый прибор с двумя устойчивыми состояниями, способный проводить ток в одном направлении. Наиболее распространена структура тиристора с четырьмя чередующимися слоями полупроводников p- и n-типов (рис. 121).

Различают управляемые, или триодные, и неуправляемые, или диодные, тиристоры.

Диодный тиристор имеет два вывода: анодный А и катодный К (см.

рис. 121).

Если между анодом и катодом тиристора приложить небольшое постоянное напряжение в прямом направлении, то p-n переходы П1 и П3 окажутся открытыми и их сопротивление будет мало. Для p-n перехода П2 приложенное напряжение является обратным, поэтому электрическое поле в области перехода П2 возрастет, его сопротивление будет велико. Таким образом, все приложенное к тиристору напряжение окажется приложено к переходу П2 и ток в цепи практически равен нулю. При повышении напряжения на тиристоре ток в цепи увеличивается незначительно.

 

 

 

 

 

ε1

 

 

 

 

ε2

 

 

 

 

 

ε3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

–

 

+

 

 

 

+

 

–

 

 

 

–

 

+

 

 

 

 

 

 

 

А

 

 

 

 

–

 

+

 

 

 

+

 

–

 

 

 

–

 

+

 

 

К

А

 

 

К

 

 

 

 

–

 

+

 

 

 

+

 

–

 

 

 

–

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

–

 

+

 

 

 

+

 

–

 

 

 

–

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

р1

 

–

+

 

n1

 

+

–

 

р2

 

–

+

n2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

–

 

+

 

 

 

+

 

–

 

 

 

–

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П1

 

 

 

 

П2

 

 

 

 

П3

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 121. Структура диодного тиристора и его условное

Источник: https://studfile.net/preview/16407881/

Смотрите также:

!Контрольная работа (задание)
!Фармакология препаратов для терапии заболеваний дыхательных путей
'Свадьба'. Керамика
«Предмет, метод предпринимательского права и принципы предпринимательского права» (Понятие предмета и метода российского предпринимательского права)
«Українська література в першій половині ХХ століття»
0303_Болкунов_ВО_ЛР1
07_Balzak_dlya_el_versii
1
1 анализ организации работ в цехе то2 9 1 Характеристика локомотивного депо Хабаровск ii 9
1 Верно Баллов 1,00 из 1,00 Отметить вопрос Текст вопроса Уточнение правильности выполнения деталей техники, исправление ошибок является целью этапа Выберите