Полупроводниковый мостовой выпрямитель

Мостовая схема

Мостовая схема выпрямления изображена на рис и состоит из трансформатора Т и четырех диодов VD-VD4. Диагональ АВ моста подключена к вторичной обмотке трансформатора, а диагональ CD - к нагрузке. Полярность напряжения на вторичной обмотке изменяется каждую половину периода,

 

Рис. 8.8

 

в результате чего при более высоком потенциале точки А (+) по сравнению с потенциалом точки В (-) ток проходит в течение полупериода по пути

, а в следующий полупериод по пути

Таким образом, выпрямленный ток идет через нагрузку R в течение всего периода переменного тока, поэтому мостовая схема является двухполупериодной. В мостовой схеме выпрямленный ток и напряжение имеют такую же форму, как и в двухполупериодной схеме со средней точкой

значение выпрямленного тока равно:

(8.3)

а выпрямленного напряжения:

(8.4)

Без нагрузки (1₀ =0) напряжение на зажимах выпрямителя будет равно:

(8.5)

Однополупериодный выпрямитель использует только одну полуволну переменного напряжения. Как следствие, постоянное напряжение низкое по величине и имеет значительные пульсации.

Этого недостатка удается избежать в случае мостового выпрямителя со схемой (рис. 8.9). Здесь полуволны противоположной полярности суммируются, и среднее значение выпрямленного напряжения увеличивается в два раза.

 

Рис. 8.9.

 

Трехфазные схемы выпрямления

Простейшая трехфазная схема выпрямления тока с нейтральной точкой изображена на рисунке 8.10, а. В ней схеме первичные обмотки трехфазного транс­форматора соединяются звездой или треугольником, а вторичные — звездой, причем в каждую вторичную обмотку включено по диоду. В этом случае в каждый момент, выпрямленный ток проходит только через тот диод, анод которого соединен с зажимом обмотки, име­ющим наибольший положительный потенциал по от­ношению к нейтральной точке трансформатора. По­этому выпрямленное напряжение будет изменяться по кривой, являющейся огибающей положительных по­луволн фазных напряжений вторичных обмоток транс­форматора (рис. 8.10, б). Переключение диодов проис­ходит в моменты, соответствующие пересечению поло­жительных полусинусоид напряжения. В нагрузке R _н токи, походящие через три диода, суммируются.

Рис. 8.10 а) б)

Существенным недостатком этой схемы являет­ся то, что проходящие только через вторичные обмот­ки токи одного направления (выпрямленный ток) со­здают во взаимно связанных стержнях трехфазного трансформатора дополнительный постоянный маг­нитный поток. Чтобы не допустить насыщения маг­нитной системы за счет этого дополнительного пото­ка, приходится увеличивать сечение стержней и га­бариты трансформатора. Трехфазную схему выпрям­ления с нейтральной точкой применяют только в ма­ломощных силовых установках.

Мостовая трехфазная схема выпрямления пере­менного тока изображена на рисунке 8.11. В ней со­четаются принципы мостовой схемы и схемы много­фазного выпрямления. В этой схеме нулевая точка трансформатора для выпрямления не нужна и поэто­му первичные и вторичные обмотки могут быть со­единены как звездой, так и треугольником.

Рис. 8.11

Шесть диодов образуют две группы — нечетную D₁, D₃ и D₅ и четную Д, D₄n D_g.У нечетной группы катоды соединены вместе и служат точкой вывода выпрямителя с положительным потенциалом, а у чет­ной группы — аноды соединены вместе и служат точкой вывода с отрицательным потенциалом. При ра­боте этой схемы выпрямляются обе полуволны пере­менных напряжений всех вторичных обмоток транс­форматора, благодаря чему пульсации выпрямленно­го напряжения значительно уменьшаются.

Выпрямленное напряжение будет из­меняться с двойной частотой пульса­ций (рис. 8.12).

Рис. 8.12

В мощных выпрямителях в основном использу­ется мостовая трехфазная схема. Она получила ши­рокое применение в управляемых выпрямителях, в которых, регулируя моменты открывания и закрыва­ния диодов (тиристоров), можно в широких пределах регулировать среднее значение выпрямленного тока.

 

Сглаживающие фильтры

Рассмотренные схемы выпрямления переменно­го тока позволяют получать выпрямленное, но пуль­сирующее напряжение. Для питания электронных приборов пульсирующее напряжение непригодно: оно создает фон переменного тока, вызывает искажения сигналов и приводит к неустойчивой работе прибо­ров. Для устранения пульсаций (сглаживания) при­меняют сглаживающие фильтры.

Сглаживающий фильтр состоит из реактивных элементов: конденсаторов и катушек индуктивности (дросселей). Сущность работы сглаживающего фильтра состоит в разделении пульсирующего тока i(t) на постоянную 1₀ и переменную /_ составляющие (рис. 8.13). Постоянная составляющая направляется в нагрузку, а нежелательная переменная, замыкается через конденсатор, минуя нагрузку.

Рис. 8.13

Физическая сущность работы в фильтре конден­сатора и дросселя состоит в том, что конденсатор (обыч­но большой емкости), подключенный параллельно нагрузке, заряжается при нарастании импульсов вып­рямленного напряжения и разряжается при их убы­вании, сглаживая тем самым его пульсации. Дрос­сель, наоборот, при нарастании импульсов выпрямлен­ного тока в результате действия ЭДС самоиндукции задерживает рост тока, а при убывании импульсов за­держивает его убывание, сглаживая пульсации тока в цепи нагрузки. С другой стороны, конденсатор и дрос­сель можно рассматривать как некие резервуары энер­гии. Они запасают ее, когда ток в цепи нагрузки пре­вышает среднее значение, и отдают, когда ток стре­мится уменьшиться ниже среднего значения. Это и приводит к сглаживанию пульсаций.

 

Экспериментальная часть

 

Задание 1

Снять вольтамперную характеристику полупроводникового диода в прямом и обратном направлениях.

 

⇐ Предыдущая9101112131415161718Следующая ⇒

Поделиться: