Выпрямители. Выпрямители являются неотъемлемой частью большинства источников вторичного электропитания (ИВЭП)

Выпрямители являются неотъемлемой частью большинства источников вторичного электропитания (ИВЭП). Особенно в тех случаях, когда в качес-тве первичных используются системы электроснабжения (СЭС) переменного тока.

Выпрямители предназначены для преобразования напряжения переменного тока в напряжение постоянного тока. Схема выпрямителя пред-ставляет собой следующую цепь: сеть переменного тока – трансформатор – выпрямитель – сглаживающий фильтр – нагрузка. Обязательным элементом в этой схеме является выпрямитель, выполненный на неуправляемом диоде (VD) либо на тиристоре (VS) (управляемый диод). Трансформатор (TV) в большинстве случаев является необходимым элементом выпрямителя, но в некоторых случаях он может и отсутствовать (в этом случае используется бестрансформаторная схема включения выпрямителя). Сглаживающий филь-тр, в большинстве случаев, является обязательным элементом.

Диоды выполняют функцию коммутатора цепи переменного тока со стороны СЭС и цепи нагрузки.

Kоммутация диодов осуществляется таким образом, чтобы ток через нагрузку имел одно и то же направление (или одну и ту же полярность). Вольтамперная характеристика диода приведена на рис.1,а, а на рис.2,б показаны вольтамперные характеристики для различных температурных режимов работы диода.

а Рис.1 б

Исходные данные, которые задаются со стороны потребителя напряже-ния постоянного тока, в начале расчета:

Напряжение питающей сети и пределы его изменения (,).

U₀ – напряжение на нагрузке, I₀ – ток нагрузки и пределы его отклонения (I­_0min, I_0max), коэффициент пульсации K _~ напряжения на нагрузке, диапазон изменения температуры окружающей среды T_срmin, T_срmax.

Алгоритм расчета:

1. Необходимо выбрать схему выпрямителя;

2. Определить параметры диодов или тиристоров: обратное напряжение U_обр и прямой ток I_пр ;

3.Определить параметры трансформатора: токи I₁, I₂ в первичной и вторичной обмотках, U₂ – напряжения на вторичной обмотке (обмотках),

коэффициент трансформации K_Т.

4. Вычислить расчетные мощности первичной и вторичной (вторичных) обмоток трансформатора.

5. Осуществить расчет габаритной мощности трансформатора.

6. Определить целесообразность использования сглаживающего фильтра и других параметров в соответствии с требованиями заказчика.

В настоящее время на практике нашли распространение следующие схемы выпрямителей.

5.1Однополупериодная (однофазная) схема выпрямителя

Область использования:

Простейшая схема, работающая на емкостную нагрузку, с выходным

напряжением примерно до u₀ =100B и при токах I_н нагрузки - несколько

десятков миллиампер, мощностью до 10Вт.

На рис.2 показана схема выпрямителя и временные диаграммы напряжения u₂ на вторичной обмотке трансформатора и на нагрузке u_0.

Принцип действия схемы сводится к следующему. Если к первичной обмотке трансформатора подвести напряжение сети переменного тока u_с, которое принято обозначать u₁, то на вторичной обмотке, к которой подключен потребитель R_Н, будет напряжение u₂. Следовательно, по замк-нутой цепи будет протекать ток i_о : от знака плюс (+) через сопротивление R_Н, создавая при этом на нем падение напряжения u₀ , и далее к минусу (-) на вторичной обмотке трансформатора. При смене полярности напряжения во вторичной обмотке трансформатора (знаки без скобок) ток через сопротивление нагрузки протекать не будет из-за большого сопротивления диода в обратном направлении.

Для этой схемы (нижний рис.2) среднее значение выпрямленного напряжения равно

.