Порядок расчета выпрямителя

Выпрямитель рассчитывается так, чтобы напряжение и коэффициент пульсации на выходе соответствовали заданным значениям при номинальном токе потребителя.

При работе выпрямителя на нагрузку с емкостной реакцией целесообразно сначала рассчитать выпрямитель, задавшись примерным падением напряжения на фильтре, а затем - фильтр и трансформатор.

При работе выпрямителя на индуктивную нагрузку сначала необходимо рассчитать фильтр, затем - выпрямитель и трансформатор.

Напряжение на выходе схемы выпрямления находится сложением падения напряжения на фильтре с заданным выпрямленным напряжением.

Выбор схемы выпрямителя

Схема выпрямителя и сглаживающего фильтра выбирается проектировщиком. Вид фильтра определяет род нагрузки вентиля. Фильтр не ставится при активной нагрузке, при работе выпрямителя на аппаратуру коммутации.

Выпрямители с емкостной реакцией (с емкостным фильтром) применяются в источниках электропитания малой мощности и током, не превышающим обычно 1A. При токе нагрузки 1A и больше даже при малых выпрямленных напряжениях применяют фильтры, начинающиеся с индуктивности. Эти фильтры ограничивают ток через вентиль. В них при включении и переключении нагрузки создаются перенапряжения на выходном конденсаторе, что особенно опасно для полупроводниковых схем.

При обосновании выбора схему выпрямления необходимо учитывать преимущества и недостатки отдельных схем.

Однофазная полупроводниковая схема выпрямления проста, может работать без трансформатора, содержит один вентиль. К её недостаткам относятся: большая пульсация, низкая частота пульсаций, высокое обратное напряжение на вентиль, плохое использование трансформатора. Применяется с емкостным фильтром при малых токах нагрузки и выходной мощности до 10 Вт.

Двухполупериодная схема выпрямления имеет трансформатор с выводом от средней точки и два вентиля. Частота пульсаций в 2 раза больше частоты сети, значение коэффициента пульсаций зависит от характера нагрузки. Вентили можно устанавливать без изоляции, на одном радиаторе. К недостаткам относятся сложный трансформатор, высокое обратное напряжение на вентиле. Эта схема применяется в основном при индуктивной и емкостной нагрузках при напряжениях до 100 В и мощности до 50 Вт.

Однофазная мостовая схема выпрямления обладает низким выходным сопротивлением ; лучше используется трансформатор, обратное напряжение на вентиль в 2 раза меньше. Недостатки схемы: применение четырех вентилей, невозможность установки вентилей без изоляции на одном радиаторе, удвоенное прямое напряжение на вентильной группе. Эта схема применяется при напряжениях до 400 В при мощностях до 300 Вт.

Трехфазная мостовая схема выпрямления (схема Ларионова) имеет частоту пульсаций в 6 раз больше частоты сети, малый коэффициент пульсаций, нет вынужденного подмагничивания трансформатора, обратное напряжение на вентиле низкое и примерно равно выпрямленному напряжению. Недостаток схемы - использование шести вентилей. Схема нашла широкое применение при активной и индуктивной нагрузках при мощностях свыше 1 кВт.

Выбор схемы сглаживающего фильтра определяется по величине коэффициента фильтрации. При малых значениях коэффициента применяются простейшие индуктивный и емкостной фильтры, при больших коэффициентах фильтрации (К_Ф>25) рекомендуется использовать двухзвенные (Г-образные L С-фильтры) или многозвенные фильтры.