Презентация на тему Выпрямители. Определение и классификация выпрямителей

удвоением (умножением) напряжения, многофазные и др.
По типу

выпрямительного элемента – ламповые(кенотронные), полупроводниковые, газотронные и др.
По величине выпрямленного напряжения – низкого напряжения и высокого.
По назначению –для питания анодных цепей, цепей экранирующих сеток, цепей управляющих сеток, коллекторных цепей транзисторов, для зарядки аккумуляторов и др.
По мощности – малой, средней, большой

Выпрямитель - это устройство, которое преобразует переменное напряжение питающей сети в постоянное напряжение. Есть выпрямитель, предназначенный
для преобразования переменного напряжения в импульсное напряжение одной полярности.

Наиболее часто в выпрямителях применяются полупроводниковые диоды. Принцип выпрямления переменного напряжения основан на нелинейной вольт-амперной характеристике полупроводникового диодаНаиболее часто в выпрямителях применяются полупроводниковые диоды. Принцип выпрямления переменного напряжения основан на нелинейной вольт-амперной характеристике полупроводникового диода, у которого сопротивление в прямомНаиболее часто в выпрямителях применяются полупроводниковые диоды. Принцип выпрямления переменного напряжения основан на нелинейной вольт-амперной характеристике полупроводникового диода, у которого сопротивление в прямом и обратном включении p-n-перехода сильно отличаются.

Классификация выпрямителей

По частоте – высокочастотны и низкочастотные

По числу фаз – многофазные и однофазные

Определение и классификация выпрямителей

и
напряжения нагрузки

В —

вентильный комплект преобразует переменный ток в ток одного
направления;

Ф — фильтр сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения;

СT — стабилизатор постоянного напряжения обеспечивает постоянство
выходного напряжения при изменении нагрузки, напряжения питающей
сети и т. п.

Структурная схема выпрямителя

напряжения Iн.ср., Uн.ср.;

мощность нагрузочного устройства Рн.ср. = Uн.ср.Iн. ср.;

амплитуда основной гармоники выпрямленного напряжения U осн.m;

коэффициент пульсации выпрямленного напряжения р = Uосн.m/Uн.ср.;

действующие значения тока и напряжения первичной и вторичной
обмоток I1, U1, I2, U2;

типовая мощность трансформатора Sтр = 0,5(S1+S2), где S1 = U1I1; S2 =U2I2

коэффициент полезного действия КПД = Рн.ср./(Рн.ср. + Ртр + Рд), где
Ртр – потери в трансформаторе, Рд – потери в диодах

Основные параметры выпрямителей

Среднее значение выпрямленного
тока:
Действующее значение тока во вторичной обмотке

трансформатора:

Коэффициент пульсаций

2

U2

U2

U2

2

2

Обратное напряжение
на диоде:
Uобр.мах =U2мах = 3,14Uср

Uн=

Однофазный однополупериодный выпрямитель

2

точкой

= 0.78Iн.ср. p = 0.67; S = 1,34Р2
Uобр.мах =1,57Uн.ср
Достоинства

схемы:
частота пульсаций двуполупериодного выпрямителя вдвое больше
удвоенные значения Uср и Iср
вдвое меньший коэффициент пульсаций по сравнению с однополупериодной схемой

Недостатки:
наличие трансформатора с двумя симметричными обмотками (что увеличивает его массогабаритные показатели)
на диодах удвоенное обратное напряжение.

Основные параметры:

Основные параметры:
●среднее значение

напряжения Uн.ср.=0,9U2
Напряжение вторичной обмотки U2 = 1,11Uн.ср.

●расчетная мощность трансформатора Sтр = 1,21 Рн.ср.

Для выбора вентиля: ●максимальное напряжение Uобр.max=U2m
●ток Iв=Iн.ср./2

Коэффициент пульсации
q = 0,67

Двухполупериодный выпрямитель в сравнении с однополупериодным имеет следующие преимущества:
выпрямленные ток и напряжение вдвое больше,
значительно меньший уровень пульсаций ,
вентили выбираются по половине тока нагрузки,
хорошо используется трансформатор и отсутствует вынужденное подмагничивание его сердечника.

Мостовая схема имеет преобладающее применение в выпрямителях небольшой и средней мощности.

На нагрузке работает та фаза, у которой больше значение

положительной полуволны в данный момент
времени. В схеме диоды используются в течении 1/3 периода. При этом необходимо наличие средней точки.

Среднее значение выпрямленного напряжения Uср = 1.17U2
обратное напряжение Uобр.max = 2.1Uср
коэффициент пульсаций q=0.25.

Трехфазный выпрямитель

t4
t5 – t6
t6 – t7
t7 – t8
t8 – t9
VD1
VD1
VD3
VD3
VD5
VD5
VD1
VD1

,VD4
,VD6
,VD6
,VD2
,VD2
,VD4
,VD4
,VD4
Трехфазный

двухполупериодный выпрямитель (схема Ларионова)

нагрузки в сотни ампер.

Достоинства:
схема экономична
имеет низкие пульсации.
Недостатки:
Увеличенное

количество вентилей.
Выпрямитель также не может быть применен для работы в однофазной бытовой сети.

Uн.ср = 2.34U2
Uобр.max = 1.05Uн.ср
p = 0.057

Основные параметры:

тиристоры. Известно, что для включения тиристора необходимо подать на

его анод положительное напряжение (положительную полуволну напряжения
сети), а на управляющий электрод – сигнал управления iу. Если сигнал
управления совпадает с моментом перехода через нуль выпрямляемого
напряжения (моментом естественного отпирания диода в неуправляемом
выпрямителе), то среднее значение выпрямленного напряжения будет
таким же, как и на выходе неуправляемого выпрямителя.
Если сигнал управления задержать относительно момента естественного
отпирания, то тиристор откроется позже, напряжение на выходе
выпрямителя уменьшится. В этом заключается суть управления.

Количественно задержка управляющего сигнала относительно момента
естественного отпирания оценивается углом сдвига по фазе α. Этот угол
называется углом управления.

Управляемый выпрямитель

= const
α
Uнср
α=30°
α=60°
Iн
Регулировочная характеристика
Uн.ср. = f
(α)
Uнср
α
180
Изменяя α можно регулировать

Uн.ср. от 0,9U2 до 0, где Uнср − среднее значение выпрямленного напряжения на нагрузке: при α = 0 имеет максимальное значение; при α =180 Uн.ср. = 0.

Характеристики управляемого выпрямителя

высокоомной
нагрузкой RH. При низкоомной нагрузке необходимо применять комбинированные

фильтры.

Коэффициент сглаживиния фильтра: SC = рвх/рвых = Iв/IН, где рвх =Iв/I0;
рвых = IН / I0,
Для хорошего сглаживания ХС « RН, то Iв = IC ,
Тогда IC/IН = RН/1/mωCФ; SC = Pвх/Pвых = RНmωCФ

CФ = SC/RНmω

10−2.

При U2 > Uc конденсатор заряжается через открытый VD (t1 – t2 ) до амплитуды U2m. Затем разряжается, когда U2< Uс (t2 − t3). Коэффициент пульсаций р меньше 0.01. Подбором Сф можно обеспечить требуемое значение коэффициента пульсации.

Ёмкостной фильтр включается параллельно нагрузке и представляет большое сопротивление для постоянной составляющей тока.

t1

t2

t3

T

IB

Ic

Iн

VD

Ёмкостной фильтр

U2

представляет большое сопротивление для переменной составляющей тока.





   



Индуктивный

фильтр эфффективен в сочетании с низкоомной нагрузкой (большими
нагрузочными токами).

SL = рвх/рвых = ULф-Rн/URН,

где рвх = ULф-Rн /Uн.ср; рвых = URН, / Uн. ср.,

ULф-Rн =I

URН = IRН

Для хорошего сглаживания необходимо:

т. е.

.
Коэффициент сглаживания

. LФ = SLRН/mω

Uвх

Uвых

Индуктивный фильтр

U

(высокий коэффициент сглаживания),то применяют Г-образный или П-образный фильтры.
   
Г-образный

фильтр
работает по тому же принципу, что и простейшие фильтры.







   

Необходимое условие:

П-образный фильтр представляет
собой последовательное включение
емкостного и Г-образного фильтров

Sп = SгScф

ωL>>Rн >>1/ωC

Г - образный и П - образный фильтры

= f (Iн)
Uн
Iн

= const
α
Uнср
α=30°
α=60°
Iн
Регулировочная характеристика
Uн.ср. = f
(α)
Uнср
α
180
Изменяя α можно регулировать

Uн.ср. от 0,9U2 до 0, где Uнср − среднее значение выпрямленного напряжения на нагрузке: при α = 0 имеет максимальное значение; при α =180 Uн.ср. = 0.

Характеристики управляемого выпрямителя

блоков.
Сравните основные параметры неуправляемых одно и двухполупериодных однофазных выпрямителей.

Используя графики выходных напряжений, объясните разницу в значениях параметров.
3. Определите коэффициент трансформации n трансформатора, если
известно, что Rн = 600 Ом, действующее значение тока нагрузки Iн = 200
мА, а напряжение на входе первичной обмотки U1 = 220 В.
4. Чему равно среднее значение выпрямленного тока в сопротивлении
нагрузки Rн = 400 Ом однополупериодного выпрямителя, если
напряжение первичной обмотки трансформатора U1 = 220 В, а
коэффициент трансформации n = 0,045?
5. В каких пределах можно изменять среднее значение выпрямленного
напряжения на выходе управляемых выпрямителей?
6. Какие физические процессы положены в основу построения
сглаживающих фильтров?
7. В схеме однополупериодного однофазного выпрямителя Rн = 500 Ом.
Определите коэффициент сглаживания и параметры емкостного
сглаживающего фильтра, обеспечивающего Кп = 0,1, если выпрямитель
питается от сети.

Контрольные вопросы и задачи