Ппу – особенности устройства и практического применения. Применение полупроводниковых диодов.

На базе полупроводниковых выпрямительных диодов строятся схемы неуправляемых выпрямителей.

Выпрямителями называются устройства, преобразующие электрическую энергию переменного тока в энергию постоянного тока. Структурная схема выпрямителя представлена на рис. 11.

Силовой трансформатор – преобразует переменное питающее напряжение (необходимое напряжение, гальваническая развязка).

Вентиль – обладает односторонней проводимостью и обеспечивает преобразование переменного тока в выпрямленный (ток одного направления).

Сглаживающий фильтр – преобразует выпрямленный ток в ток близкий по форме к постоянному току.

Нагрузка – активная, активно-индуктивная, активно-емкостная, противоЭДС.

Выпрямители называются неуправляемыми, если величина напряжения на выходе выпрямителя (U_Н.СР) определяется только переменным напряжением U на его входе:

где – коэффициент пропорциональности, характерный для данной схемы выпрямления, называемый коэффициентом схемы выпрямления.

К выходным параметрам выпрямителя относятся: номинальное среднее выпрямленное напряжение U_Н.СР; номинальный средний выпрямленный ток ; коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения; частота пульсаций выпрямленного напряжения; внутренне сопротивление выпрямителя.

Коэффициентом пульсаций называется отношение амплитуды первой гармоники колебаний выпрямленного напряжения к среднему значению выпрямленного напряжения.

Для классификации выпрямителей используют различные признаки и особенности их конструкции: количество выпрямленных полуволн (полупериодов) напряжения, число фаз силовой сети, тип сглаживающего фильтра и т. п.

По количеству выпрямленных полуволн различают однополупериодные и двухполупериодные выпрямители. По числу фаз однофазные, двухфазные, трехфазные и шестифазные выпрямители.

По схеме включения вентилей различают выпрямители с параллельным, последовательным и мостовым включением вентилей.

Однофазная однополупериодная схема выпрямления

Однофазная мостовая схема

Однофазная однополупериодная схема выпрямления

Простейшим выпрямителем является схема однофазного однополупериодного выпрямителя. Схема и временные диаграммы, поясняющие работу однофазного однополупериодного выпрямителя, представлены на рисунке 13.

Рис. 13.

Если входное напряжение изменяется по гармоническому закону , то на интервалеполупроводниковый диодVD смещен в прямом направлении, следовательно, напряжение и ток на нагрузочном резисторе повторяют форму входного сигнала.

На интервале диод смещен в обратном направлении. Выходное напряжение на нагрузке и ток равны нулю.

Спектральный состав выпрямленного напряжения, полученный в результате разложения однополупериодных импульсов выпрямленного напряжения, имеет вид:

,

где U_{Н.СР. =} - постоянная составляющая выпрямленного напряжения (среднее значение выпрямленного напряжения);

К_СХ. = 0,45.

-основная гармоника выходного напряжения.

Коэффициент пульсации определяется отношением амплитуды основной гармоники к среднему значению выпрямленного напряжения:

.

Однополупериодный выпрямитель имеет низкую эффективность из-за высокой пульсации выпрямленного напряжения, поэтому находит ограниченное применение.