Выпрямительные устройства Статические преобразовательные элементы Общие сведения о выпрямителях

В системах электропитания для преобразования переменного тока в постоянный применяют выпрямительные устройства (ВУ). Основным элементом типового ВУ является один или несколько диодов - схема выпрямления.

Большой вклад в развитие полупроводников выпрямительной техники внесли советские ученые А.Ф. Иоффе, В.П. Вологдин, А.Н. Ларионов и другие.

К используемым в ВУ диодам предъявляют следующие требования: способность при эксплуатации выдерживать определенные перегрузки по току и напряжению; длительный срок службы; малые массогабаритные показатели; простота конструкции малая чувствительность к влиянию температуры и влажности окружающей среды, внешних электрических и магнитных поле радиации; механическая прочность и надежность работы тряске, вибрациях, ускорениях и т.п.

Часто приходится прибегать к параллельному и последовательному включению диодов. Если заданный ток нагрузки больше допустимого тока диода, то диоды соединяются параллельно (рис.39, а), при этом прямое падение напряжения U_пр на них будет одинаковым, а прямые токи и из - за различия вольт - амперных характеристик диодов могут быть различными. Чтобы уменьшить неравномерность распределения токов между одинаковыми диодами, последовательно с каждым из них включают резистор R_д сопротивление которого в 5 - 10 раз больше прямого R_пр сопротивления диода.

а) б)

Рис.39. Способы соединения диодов:

а) параллельное; б) последовательное

При этом вольт - амперные характеристики диодов будут иметь меньшую крутизну, а различия в их прямых токах уменьшатся. Недостаток такого способа выравнивания токов диодов - значительные потери мощности добавочных резисторах. Если в схемах выпрямления обратное допустимое напряжение диода U_{обр.доп} меньше максимального приложенного напряжения к нему, то диоды включают последовательно (рис.39, б). Так как вольт - амперные характеристики одинаковых диодов имеют разброс по обратной ветви, то обратные сопротивления последовательно включенных диодов различны. Из - за этого обратное напряжение между диодами распределяется неравномерно, что может привести к перенапряжению на одном из диодов и его пробою. Для выравнивания обратных напряжений на диодах их шунтируют резисторами R_ш, сопротивление которых в несколько раз меньше обратного сопротивления диодов.

Применение тех или иных диодов (электрических вентилей) зависит от условий работы и требований, предъявляемых к выпрямительным устройствам.

Выбор типов диодов производится при сопоставлении их по следующим основным параметрам:

- максимальное предельно допустимое значение тока диода в прямом направлении;

- среднее значение тока диода в прямом направлении;

- предельно допустимое обратное напряжение;

- сопротивление диода в прямом направлении (внутреннее сопротивление);

- сопротивление диода в обратном направлении;

- коэффициент выпрямления, равный отношению прямого и обратного тока;

- срок службы диода;

Выпрямительное устройство обычно состоит из одного или нескольких диодов, трансформатора, согласующего напряжение на входе выпрямителя с напряжением сети, сглаживающего фильтра. В некоторых случаях на выходе выпрямительного устройства включается стабилизатор, который поддерживает неизменным среднее значение выпрямленного напряжения при изменении тока нагрузки и колебаниях напряжения сети.

Основными показателями, характеризующими работу выпрямительных устройств, являются величины выпрямленных напряжений и токов, КПД, соотношение между переменными и постоянными составляющими выпрямленных напряжений и токов, предельно допустимая температура окружающей среды.