Однофазный однополупериодный выпрямитель

Выпрямитель – это устройство, преобразующее электрическую энергию переменного тока в постоянный.

Основой выпрямителя являются полупроводниковые приборы: диоды, тиристоры, транзисторы. В зависимости от используемых полупроводников выпрямитель может быть неуправляемым и управляемым.

Неуправляемый однополупериодный выпрямитель

Простейший выпрямитель состоит из одного диода и называется однофазным однополупериодным выпрямителем.

Схема и диаграмма неуправляемого однополупериодного выпрямителя

На данной схеме к выпрямителю подключена активная нагрузка в виде резистора R, а на первичную обмотку трансформатора подано переменное синусоидальное напряжение. На вторичной обмотке трансформатора, также образуется синусоидальное напряжение Uab.

В момент, когда потенциал точки a выше, чем точки b (данный процесс соответствует точкам на диаграмме 0,2π,4π…), к аноду диода приложено положительное напряжение Uab, что вызывает ток id, который проходит через диод и нагрузка R оказывается под напряжением Ud.

Когда потенциал точки a меньше, чем точки b (соответствует точкам на диаграмме 3π, 5π…), к аноду диода приложено отрицательное напряжение Uab, что вызывает запирание диода. Ток id становится равным нулю.

Таким образом, диод пропускает ток только одну половину периода, отсюда и название – однополупериодный выпрямитель.

Среднее значение выпрямленного напряжения Ud  равно интегралу функции взятой за период 2π, но так как одну половину периода диод не пропускает ток, она равна нулю, значит Ud принимает вид:

Однофазный однополупериодный выпрямитель - формула 1

где U2 действующее значение напряжения на вторичной обмотке трансформатора.

На диаграмме среднее значение выпрямленного напряжения Ud представлено в виде площади прямоугольника (оранжевая штриховка) с высотой Ud и основанием 2π. Эта площадь равна площади выпрямленной полуволны (зеленая штриховка).

Ток id повторяет по форме напряжение ud, потому как нагрузка в данном случае активная.

Среднее значение выпрямленного тока:

Однофазный однополупериодный выпрямитель - формула 2

Управляемый однополупериодный выпрямитель

Для реализации управления величиной выпрямленного напряжения в схеме вместо диода используют тиристор.

Схема и диаграмма управляемого однополупериодного выпрямителя

Работа схема во многом аналогична схеме с диодом. В данном случае ток через нагрузку R будет проходить только при открытии тиристора VS. Открытие тиристора VS происходит при подаче на него управляющего импульса, и при условии, что к аноду тиристора приложено положительное (относительно катода) напряжение uab.

Задерживая подачу управляющего импульса на угол α относительно нулевого значения напряжения uab, можно изменять выпрямленное напряжение ud. Нетрудно заметить, что чем больше угол α, тем позже открывается тиристор VS, а следовательно, меньше значение выпрямленного напряжения ud. При угле α=0, схема полностью аналогична схеме с диодом.

Однофазная однополупериодная схема выпрямителя на практике не получила широкого распространения. Это связано с тем, что в результате выпрямления диодом тока во вторичной обмотке, образуется постоянная составляющая Id, которая оказывает подмагничивающее действие на магнитопровод трансформатора. В результате этого, при расчетах приходилось выбирать трансформатор завышенной мощности, что приводило к увеличению его массы и габаритов, и было нецелесообразно экономически.

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0.00 (0 Голоса)
  • Просмотров: 168