2. Однофазные выпрямители. Назначение, классификация, структурная схема.

Однофазные выпрямители – устройства предназн для преобраз энергии переменного тока в постоянный ток. Устройство осущ обратное преобр назыв инвертором.

Выпрямители классифицируют:

- по способу воздействия (неуправляемые, управляемые)

- по числу фаз первичного источника питания (однофазные, трехфазные)

- по форме выпрямленного напряжения (однополупериодные, двуполупериодные)

Структурная схема однофазного выпрямительного устройства имеет след вид.

На вход выпрямителя подается переменное синусоидальное напряжение. С помощью трансформатора (Тр) напряж U1 изменяется до треб знач U2. Вентильная группа Br переменное напряжение U2 преобразует в однополярное импульсирующее напряжение V01. В напряжении V01 помимо постоянной составляющей есть и переменная. Сглаживающий фильтр (Сф) сглаживает до требуемого уровня переменную составляющую. Напряжение V02 на выходе Сф имеет очень малые пульсации. Стабилизатор напряжение (Ст) поддерж неизм напряжение Vн на нагрузке при изменении знач выпрямленного напряж или сопротивления нагрузки. Комплектация выпрямителя может быть и менее ***..

2. Однофазный однополупериодный выпрямитель .Схема , принцип действия, основные характеристики .

Допущения:

1. сопротивление обмоток трансформатора равно 0

2. споротивл диода прямое равно 0

3. обратное сопротивл диода стремится к беск.

Временные диаграммы работы имеют след вид:

В интервале от 0 до Т/2 диод открыт и через Rн течет ток Iн; в интервале от Т/2 до Т диод закрыт, ток в Rн отсутствует а к запертому диоду прикладывается обратное напр . Важно чтобы Vобрmax было меньше Vпроб диода.

Основные электрические параметры выпрямителей:

1. Среднее значение выпрямленного тока и напряж

2. Мощность нагрузки Pнср~Iнср*Vнср

3. коэффициент пульсации выпрямленного напряжения p=Vоснm/ Vнср, где Vоснm – амплитуда осн гармоники выпрямл напряж.

4. Действующие значения тока и напряжения первичной и вторичной обмоток трансформатора.I1,V1,I2,V2

5. Типовая мощность трансформатора.

Sm=0,5(S1+S2), S1=I1*V1, S2=I2*V2

6. Кпд выпрямителя

n=Pнср/(Рнср+Ртр+Рд), где Ртр+Рд потеря мощности в трансформ и диодах.

Для однополупериодного выпрямителя данные параметры имеют след значения:

Vнср~0,45V2

Iнср~0,45V2/Rн

V2~2,22Vср

I2~1,57Iнср

Для опред коэфф импульсации Р выходн напр выпрямителя раскладывают в ряд Фурье

Vн=Vнср(1+π/2*cos(ωt)+2/3*cos(2ωt)-2/15cos(ωt)+…

Т.к. коэф пульсации это отнош амплитуды основной *** и выпрямленному напряж получим

p=(Vнср*π/2)/Vнср=π/2≈1.57

Достоинство однополупериодного выпрямителя – простота. Недостатки – большой коэф пульсации, малые знач выпрям тока и напряж.

Область применения: питание высокоомных нагрузок допускающих повышенную пульсацию небольшой мощности.

2. Однофазный двухполупериодный выпрямитель: мостовая схема. Принцип действия и основные характеристики.

Каждая пара диодов работает поочередно. В первый полупериод открыты диоды D1,D2,а D3,D4 закрыты. Во втором полупериоде наоборот.

В ременная диаграмма процесса:

Двухполуперодный выпрямитель более мощный чем однополупериодный и исп оба полупериода. Имеет более высокий КПД и более сложную схему.

Из временных диаграмм получим:

Vнср~0,9V2

Iнс~0,9V2/Rн

Vобрmax~1.57Vнср

Для нахожд коэф импульс напряж на нагр раскл в ряд Фурье:

Vн=Vн₂(1+2/3cos(2ωt)-2/15cos(4ωt)+…)

p=2/3≈0.67 (коэф пульсации)

К числу достоинств выпрямителя следует отнести что средн знач выпр тока и напр в 2 раза больше по сравн предыд схемой а коэф пульсации значит меньше.