Мостовая схема выпрямления – принцип работы, схемы и т.д.

принцип работы, схемы и т.д.

Мостовой выпрямитель — устройство или контур, проводящее ток в течение обеих половин цикла переменного тока. Поскольку мостовой выпрямитель использует всё вторичное напряжение, на выходе напряжение в два раза больше чем у двухполупериодного выпрямителя.

Схема мостового выпрямителя

Обратите внимание на основы электричества и на приборы электроники.

Принцип действия мостового выпрямителя

Мостовой выпрямитель состоит из четырёх диодов, соединённых в форме «моста», причём вторичная обмотка трансформатора соединяется через противоположные углы «моста», а сопротивление нагрузки соединяется через другие два угла. Выходное напряжение мостового выпрямителя в два раза больше, чем у двухполупериодного выпрямителя, поскольку через «мост» протекает воздействие всего напряжения вторичной обмотки.

В течение первой половины цикла переменного тока, ток протекает от отрицательной стороны вторичной обмотки через диод D1, через сопротивление нагрузки RL, через диод D3, к положительной стороне вторичной обмотки. Этот ток через RL представляет собой положительную полуволну.

Путь тока через мостовой выпрямитель в течение первой половины цикла переменного тока

В течение второй половины цикла переменного тока, ток протекает от отрицательной стороны вторичной обмотки через диод D4, через сопротивление нагрузки RL, через диод D2, к положительной стороне вторичной обмотки. Этот ток через RL представляет собой положительную полуволну.

Путь тока через мостовой выпрямитель в течение второй половины цикла переменного токаСравнение формы кривой выходного сигнала мостового выпрямителя и двухполупериодного выпрямителя

kipiavp.ru

Мостовая схема выпрямителя.

Принципиальная схема и осциллограммы напряжения в различных точках выпрямителя приведены на рисунке.

U2 — Напряжение вторичной обмотки трансформатора

Uн – Напряжение на нагрузке.

Uн0 – Напряжение на нагрузке при отсутствии конденсатора.

Основная особенность данной схемы – использование одной обмотки трансформатора при выпрямлении обоих полупериодов переменного напряжения.

При выпрямлении положительного полупериода переменного напряжения ток проходит по следующей цепи: Верхний вывод вторичной обмотки – вентиль V2 – верхний вывод нагрузки – нагрузка — нижний вывод нагрузки — вентиль V3 – нижний вывод вторичной обмотки – обмотка.

При выпрямлении отрицательного полупериода переменного напряжения ток проходит по следующей цепи: Нижний вывод вторичной обмотки – вентиль V4 – верхний вывод нагрузки — нагрузка – нижний вывод нагрузки – вентиль V1 – верхний вывод вторичной обмотки – обмотка. Как мы видим, в обоих случаях направление тока через нагрузку (выделено курсивом) одинаково.

Преимущества:По сравнению с однополупериодной схемой мостовая схема имеет в 2 раза меньший уровень пульсаций, более высокий КПД, более рациональное использование трансформатора и уменьшение его расчетной мощности. По сравнению с двухполупериодной схемой мостовая имеет более простую конструкцию трансформатора при таком же уровнепульсаций. Обратное напряжение вентилей может быть значительно ниже, чем в первых двух схемах.

Недостатки:

Увеличение числа вентилей

необходимость шунтирования вентилей для выравнивания обратного напряжения на каждом из них.

Многофазные выпрямители.

Многофазные выпрямители применяются, как правило только в промышленной и специальной аппаратуре. Обычно в промышленной аппаратуре применяются трехфазные выпрямители двух типов – трехфазный выпрямитель и выпрямитель Ларионова.

Трехфазный выпрямитель.

Принципиальная схема и осциллограммы напряжения в различных точках выпрямителя приведены на рисунке.

Выпрямитель представляет собой однополупериодный выпрямитель для каждой из трех фазных вторичных обмоток. Все три вентиля имеют общую нагрузку. Если рассмотреть осциллограммы напряжения на нагрузке при отключенном конденсаторе для каждой из трех фаз, то можно заметить, что напряжение на нагрузке имеет такой же уровень пульсаций, как и в схеме однополупериодного выпрямления. Сдвиг фаз (т.е. сдвиг по времени) напряжений выпрямителей между собой в результате даст в 3 раза меньший уровень пульсаций, чем в однофазной однополупериодной схеме выпрямления.

Достоинства:Низкий уровень пульсаций выпрямленного напряжения.

Недостатки:Так же как и в однофазной однополупериодной схеме выпрямления,

низкий КПД,

нерациональное использование трансформатора.

Схема Ларионова.

Принципиальная схема и осциллограммы напряжения в различных точках выпрямителя приведены на рисунке.

Этот выпрямитель представляет собой мостовые выпрямители для каждой пары трехфазных обмоток, работающие на общую нагрузку.

Соединяя в себе достоинства мостового выпрямителя и трехфазного питания, он имеет настолько низкий уровень пульсаций, что позволяет работать почти без сглаживающего конденсатора или с небольшой его емкостью.

Недостатки:

 Увеличенное количество вентилей.

studfiles.net

Выпрямители. Схемы выпрямления электрического тока

В данной статье расскажем что такое выпрямитель тока, принципы его работы и схемы выпрямления электрического тока.

Выпрямитель электрического тока – электронная схема, предназначенная для преобразования переменного электрического тока в постоянный (одно полярный) электрический ток.

В полупроводниковой аппаратуре выпрямители исполняются на полупроводниковых диодах. В более старой и высоковольтной аппаратуре выпрямители исполняются на электровакуумных приборах – кенотронах. Раньше широко использовались – селеновые выпрямители.

Для начала вспомним, что собой представляет переменный электрический ток. Это гармонический сигнал, меняющий свою амплитуду и полярность по синусоидальному закону.

В переменном электрическом токе можно условно выделить положительные и отрицательные полупериоды. Всё то, что больше нулевого значения относится к положительным полупериодам (положительная полуволна – красным цветом), а всё, что меньше (ниже) нулевого значения – к отрицательным полупериодам (отрицательная полуволна – синим цветом).

Выпрямитель, в зависимости от его конструкции «отсекает», или «переворачивает» одну из полуволн переменного тока, делая направление тока односторонним.

Схемы построения выпрямителей сетевого напряжения можно поделить на однофазные и трёхфазные, однополупериодные и двухполупериодные.

Для удобства мы будем считать, что выпрямляемый переменный электрический ток поступает с вторичной обмотки трансформатора. Это соответствует истине и потому, что даже электрический ток в домашние розетки квартир домов приходит с трансформатора понижающей подстанции. Кроме того, поскольку сила тока – величина, напрямую зависящая от нагрузки, то при рассмотрении схем выпрямления мы будем оперировать не понятием силы тока, а понятием – напряжение, амплитуда которого напрямую не зависит от нагрузки.

На рисунке изображена схема и временная диаграмма выпрямления переменного тока однофазным однополупериодным выпрямителем.

Из рисунка видно, что диод отсекает отрицательную полуволну. Если мы перевернём диод, поменяв его выводы – анод и катод местами, то на выходе окажется, что отсечена не отрицательная, а положительная полуволна.

Среднее значение напряжения на выходе однополупериодного выпрямителя соответствует значению:

U_ср = U_max / π = 0,318 U_max

где: π — константа равная 3,14.

Однополупериодные выпрямители используются в качестве выпрямителей сетевого напряжения в схемах, потребляющих слабый ток, а также в качестве выпрямителей импульсных источников питания. Они абсолютно не годятся в качестве выпрямителей сетевого напряжения синусоидальной формы для устройств, потребляющих большой ток.

Наиболее распространёнными являются однофазные двухполупериодные выпрямители. Существуют две схемы таких выпрямителей – мостовая схема и балансная.

Рассмотрим мостовую схему однофазного двухполупериодного выпрямителя и его работу.

Если ток вторичной обмотки трансформатора течёт по направлению от точки «А» к точке «В», то далее от точки «В» ток течёт через диод VD3 (диод VD1 его не пропускает), нагрузку R_н, диод VD2 и возвращается в обмотку трансформатора через точку «А».

Когда направление тока вторичной обмотки трансформатора меняется на противоположное, то вышедший из точки «А», ток течёт через диод VD4, нагрузку R

н, диод VD1 и возвращается в обмотку трансформатора через точку «В».

Таким образом, практически отсутствует промежуток времени, когда напряжение на выходе выпрямителя равно нулю.

Рассмотрим балансную схему однофазного двухполупериодного выпрямителя.

По своей сути это два однополупериодных выпрямителя, подключенных параллельно в противофазе, при этом начало второй обмотки соединено с концом первой вторичной обмотки. Если в мостовой схеме во время действия обоих полупериодов сетевого напряжения используется одна вторичная обмотка трансформатора, то в балансной схеме две вторичных обмотки (2 и 3) используются поочерёдно.

Среднее значение напряжения на выходе двухполупериодного выпрямителя соответствует значению:

U_ср = 2*U_max / π = 0,636 U_max

где: π — константа равная 3,14.

Представляет интерес сочетание мостовой и балансной схемы выпрямления, в результате которого, получается двухполярный мостовой выпрямитель, у которого один провод является общим для двух выходных напряжений (для первого выходного напряжения, он отрицательный, а для второго — положительный):

Трёхфазные выпрямители электрического тока (Схема Ларионова)

Трёхфазные выпрямители обладают лучшей характеристикой выпрямления переменного тока – меньшим коэффициентом пульсаций выходного напряжения по сравнению с однофазными выпрямителями. Связано это с тем, что в трёхфазном электрическом токе синусоиды разных фаз «перекрывают» друг друга. После выпрямления такого напряжения, сложения амплитуд различных фаз не происходит, а выделяется максимальная амплитуда из значений всех трёх фаз входного напряжения.

На следующем рисунке представлена схема трёхфазного однополупериодного выпрямителя и его выходное напряжение (красным цветом), образованное на «вершинах» трёхфазного напряжения.

За счёт «перекрытия» фаз напряжения, выходное напряжение трёхфазного однополупериодного выпрямителя имеет меньшую глубину пульсации. Вторичные обмотки трансформатора могут быть использованы только по схеме подключения «звезда», с «нулевым» выводом от трансформатора.

На следующем рисунке представлена схема трёхфазного двухполупериодного мостового выпрямителя (схема Ларионова) и его выходное напряжение (красным цветом).

За счёт использования положительной и перевернутой отрицательной полуволны трёхфазного напряжения, выходное напряжение (выделено красным цветом), образованное на вершинах синусоид, имеет самую маленькую глубину пульсаций выходного напряжения по сравнению со всеми остальными схемами выпрямления. Вторичные обмотки трансформатора могут быть использованы как по схеме подключения «звезда», без «нулевого» вывода от трансформатора, так и «треугольник».

При конструировании блоков питания

Для выбора выпрямительных диодов используют следующие параметры, которые всегда указаны в справочниках:

— максимальное обратное напряжение диода – U_обр ;

— максимальный ток диода – I_max ;

— прямое падение напряжения на диоде – U_пр .

Необходимо выбирать все эти перечисленные параметры с запасом, для исключения выхода диодов из строя.

Максимальное обратное напряжение диода U_обр должно быть в два раза больше реального выходного напряжения трансформатора. В противном случае возможен обратный пробой p-n, который может привести к выходу из строя не только диодов выпрямителя, но и других элементов схем питания и нагрузки.

Значение максимального тока I_max выбираемых диодов должно превышать реальный ток выпрямителя в 1,5 – 2 раза. Невыполнение этого условия, также приводит к выходу из строя сначала диодов, а потом других элементов схем.

Прямое падение напряжения на диоде – U_пр, это то напряжение, которое падает на кристалле p-n перехода диода. Если по пути прохождения тока стоят два диода, значит это падение происходит на двух p-n переходах. Другими словами, напряжение, подаваемое на вход выпрямителя, на выходе уменьшается на значение падения напряжения.

---

Схемы выпрямителей электрического тока предназначены для преобразования переменного — изменяющего полярность напряжения в однополярное — не изменяющее полярность. Но этого недостаточно для превращения переменного напряжения в постоянное. Для того, чтобы оно преобразовалось в постоянное необходимо применение сглаживающих фильтров питания, устраняющих резкие перепады выходного напряжения от нуля до максимального значения.

 

meanders.ru

6.3. Однофазный мостовой выпрямитель

Схема однофазного мостового выпрямителя представлена на рис.6.4. Силовой трансформатор не является обязательным элементом схемы и вводится при необходимости изменения величины переменного напряжения, подводимого к мосту. Каждое плечо моста содержит диод.

Рисунок 6.4. Схема однофазного мостового выпрямителя

На рис.6.5 приведены временные диаграммы напряжений и токов для случая активного сопротивления нагрузки R_Н на выходе моста. К мосту подводится напряжение u₂, амплитуда которого связана с амплитудой напряжения u₁ на входе выпрямительного устройства, показанного на рис.6.5,а, через коэффициент трансформации. Как и в случае выпрямителя с нулевым отводом, рассматриваются состояния схемы при положительном и отрицательном полупериодах напряжения u₁. Полярности напряжений на вторичной обмотке трансформатора для интервала фаз 0на рис.6.4 указаны без скобок, для интервала фазв скобках.

В интервале фаз 0положительное напряжение подводится к аноду диода Д₁ и к катоду диода Д ₄, отрицательное напряжение подводится к аноду диода Д ₃ и к катоду диода Д ₂. Следовательно, диоды Д ₁ и Д ₂ будут находиться в открытом состоянии, а диоды Д ₃ и Д ₄ – в закрытом. Ток вторичной цепи будет протекать через два открытых диода и нагрузку R _Н.

Рисунок 6.5. Временные диаграммы, иллюстрирующие работу

однофазного мостового выпрямителя

В интервале фаз изменяется полярность подводимого к мосту напряжения, что приводит к открытию диодов Д₃ и Д ₄ и к закрытию диодов Д ₁ и Д ₂ . Ток будет протекать через открытые диоды Д ₃ и Д ₄ , и напряжение в нагрузке R _Н будет иметь ту же полярность, что и в интервале фаз . Цифры на рис. 6.5,б соответствуют номерам диодов, через которые протекает ток в определенные полупериоды подводимого напряжения. Таким образом, и при положительном и отрицательном полупериодах напряженияu₁ на выходе моста напряжение будет положительным, что отражено на рис. 6.5,б. При пренебрежении потерями в открытых диодах амплитуды импульсов напряжения на выходе выпрямителя равны амплитуде импульсов напряжения на вторичной обмотке трансформатора.

На рис. 6.5,в приведена временная зависимость выпрямленного тока, которая согласно закону Ома определяется зависимостью , а на рис.6.5,г и 6.5,д – временные зависимости токов, протекающих через соответствующую пару диодов.

Сравнение временных диаграмм на рис. 6.5,б – 6.5,д, и на рис. 6.3,в –6.3,е показывает их полную идентичность. В обеих схемах выпрямление осуществляется в течение двух полупериодов подводимого напряжения. Обе эти схемы выпрямителей являются двухполупериодными. Вследствие идентичности временных зависимостей выпрямленного напряжения, а также выпрямленного тока и токов диодов, для мостового выпрямителя справедливыми будут соотношения (6.2) – (6.5) и (6.8), которые были получены для схемы с нулевым отводом. Только входящая в эти соотношения величина является действующим значением напряжения, снимаемая с вторичной обмотки трансформатора (не имеющей нулевой отвод).

Отличаются только соотношения, определяющие величину обратного напряжения на диоде. К диодам мостовой схемы, находящимся в закрытом состоянии, подводится напряжение с отводов вторичной обмотки трансформатора, то есть . Например, к катоду закрытого диода Д₁ подводится положительное напряжение через открытый в это время диод Д ₃. Следовательно, максимальное обратное напряжение, которое должен выдерживать диод в однофазном мостовом выпрямителе, равно

U_{в max} = U₂ = 0,5π U_d, (6.9)

то есть вдвое меньшее, чем в выпрямителе с нулевым отводом.

Рисунок 6.6. Схема мостового выпрямителя с нулевым отводом

В схеме мостового выпрямителя можно использовать трансформатор с нулевым отводом. Такой выпрямитель, схема которого приведена на рис. 6.6, обеспечивает получение на выходе двух одинаковых по величине, но разнополярных напряжений (относительно нулевого отвода), что необходимо, в частности, для питания операционных усилителей. Схему на рис. 6.6. можно рассматривать как сочетание двух схем выпрямителя с нулевым отводом: одна – на диодах Д₁и Д₃, вторая – на диодах Д₂и Д₄. Величины разнополярных напряженийu_d1иu_d2 равны 0,5 u_d– половине суммарного выходного напряжения.

studfiles.net

Трехфазная мостовая схема выпрямления

Трехфазные выпрямители по сравнению с однофазными выпрямителями имеют меньшую пульсацию выпрямленного на­пряжения и могут использоваться без фильтров. Кроме этого трех­фазные выпрямители имеют более высокие энергетические по­казатели.

Наибольшее распространение получила трехфазная мос­товая схема выпрямления, исследуемая в данной лаборатор­ной работе (рис. 2.5,а), Схема трехфазного мостового выпря­мителя (схема Ларионова) содержит выпрямительный мост из шести вентилей. Вентили V2, V4, Vб, у которых электри­чески соединены анода, образуют анодную группу. Вентили V1, VЗ, V5 с объединенными катодами образуют катодную группу. Нагрузку включают между точками соединения като­дов и анодов вентилей.

В любой момент времени работают два вентиля. В катодной группе в открытом состоянии будет находиться вентиль с наи­большим положительным потенциалом на аноде, в анодной группе работает вентиль, катод которого имеет наиболее отри­цательный потенциал. Например, после момента времени ωt₁ наибольший положительный потенциал имеет фаза а, поэто­му в катодной группе работает вентиль V1, а наибольший от­рицательный потенциал имеет фаза «b», поэтому в анодной группе работает вентиль V4 (рис. 2.5,6). Отметим на временных диаграммах фазных напряжений (рис. 2.5,6) интервалы прово­димости вентилей: на интервале ωt₁ — ωt₂ проводят вентили VI, V4, на интервале ωt₂ — ωt₃ — вентили V1, Vб, на интервале, ωt₃ — ωt₄ — вентили V6, VЗ, на интервале и ωt₄— ωt₅ — вентили V3, V2 и т.д. Таким образом, интервал проводимости каждого вентиля составляет 2π/3, а интервал совместной работы двух вентилей равен 2π/6. За период напряжения питания происхо­дят шесть переключений вентилей, т. е. частота пульсации вып­рямленного напряжения U₀ равна 6f сети (300 Гц).

Среднее значение выпрямленного напряжения определяют по формуле:

U₂ — фазное напряжение питания, U_2л — линейное напряжение.

Максимальное обратное напряжение в данном случае равно амплитудному значению линейного напряжения

U_{o6p max}=U_2лm=√6U₂=l,045U₀.

Коэффициент пульсации выпрямленного напряжения оп­ределяют по формуле:

где т = 6 — число фаз.

Описание работы

При исследовании одно- и трехфазных выпрямителей в ра­боте измеряют и рассчитывают основные параметры, снимают осциллограммы напряжений и внешние характеристики при чисто активной нагрузке и с емкостным фильтром, делают вы­воды.

Исследование однофазных выпрямителей. В работе использу­ют следующие блоки стенда: ИсН1, АВ1, АВ2, ИзмВ, а также сменную панель 17Л-03/18 и съемные элементы V1 — V4 — дио­ды типа КД103А, резисторы R_н = 100 Ом, 200 Ом, 360 Ом, 620 Ом, 750 Ом, I кОм и осциллограф типа CI-55. Для исследования однофазного выпрямителя, выпол­ненного по мостовой схеме, собирают цепь, схема которой при­ведена на рис, 2.6 (конденсатор С_ф не устанавливают).

В качестве источника питания используют блок ИсН1. На­пряжение U₂, снимают о гнезд «15 В» и «Общ» и измеряют ИзмВ, установив переключатель блока в положение «Исh2».

Для измерения тока используют прибор АВ1, который работа­ет в режиме амперметра постоянного тока. Для измерения на­пряжения U₀ на нагрузке параллельно ей включают АВ2, кото­рый работает в режиме вольтметра постоянного тока.

Для измерения среднего значения выпрямленного напря­жения U_Q, амплитудного значения напряжения U_2m, максималь­ного обратного напряжения U_{обр max}и снятия осциллограмм уста­навливают резистор R_H = 360 Ом. Измерения этих напряжений выполняют c помощью осциллографа. Результаты измерений заносят в табл. 2.1

В табл. 2.1 заносят результаты расчета U_2m,U₀, иU_обрmax по следующим формулам:

U_2m=√2U₂;

U₀ =0,636 U_2m,

U_{обр mах} = 1,57 U₀;

U_{обр max} =U_2m

где U_2m — амплитудное значение напряжения U₂, измеренное по осциллографу

	U2m,B	Uo, В	U*обр max
	при U2= В
Расчетное значение
Показания осциллографа
Показания вольтметра АВ2

Таблица 2.1

Определение амплитудного, среднего и обратного значений напряжений

U*_{обр max} — два значения напряжения, вычисленные по выше приведенным формулам.

В табл. 2.1 заносят результат измерения U₀ по вольтметру АВ2.

Осциллограмму выпрямленного напряжения зарисовывают на кальку. На осциллограмме указывают амплитудное и среднее значения напряжения.

Внешнюю характеристику однофазного выпрямителя сни­мают для 5—6 значений сопротивления нагрузки R_н (200 Ом, 360 Ом, 620 Ом, 750 Ом, I кОм)

Таблица 2.2

Внешние характеристики

Характер нагрузки	Rн, Ом	1000	750	620	360	200	100
Активная	U0,B Iо, ма, U2,В
Актвно-емкостная Сф = 50 мкФ	U0, B Iо, ма U0,B

Осциллограмму выпрямителя с емкостным фильтром сни­мают на кальку при R_H =360 Ом, на которой обозначают: U₀; U_max; U_min.

Для определения коэффициента пульсаций выпрямителя с емкостным фильтром по осциллографу измеряют U_max и U_min. Коэффициент пульсаций определяется для трех значений Rн и вычисляется по формуле:

U_max и U_min— показания осциллографа.

Результаты измерений заносят в табл. 2.3.

Таблица 2.3

Определение коэффициента пульсаций выпрямителя с емкостным фильтром

Rн, Ом	Показания осциллографа
	Umax, В	Umin,B	U0, B
100
360
1000

studfiles.net

Мостовая схема выпрямителя

Принципиальная схема и осциллограммы напряжения в различных точках выпрямителя приведены на рис. 3.3:

Рисунок 3.3- Принципиальная схема и осциллограммы напряжения в различных точках выпрямителя

Где, U2 –Напряжение вторичной обмотки трансформатора

Uн – Напряжение на нагрузке.

Uн0 – Напряжение на нагрузке при отсутствии конденсатора.

Основная особенность данной схемы – использование одной обмотки трансформатора при выпрямлении обоих полупериодов переменного напряжения.

При выпрямлении положительного полупериода переменного напряжения ток проходит по следующей цепи: Верхний вывод вторичной обмотки – вентиль V2 – верхний вывод нагрузки – нагрузка — нижний вывод нагрузки — вентиль V3 – нижний вывод вторичной обмотки – обмотка.

При выпрямлении отрицательного полупериода переменного напряжения ток проходит по следующей цепи: Нижний вывод вторичной обмотки – вентиль V4 – верхний вывод нагрузки — нагрузка – нижний вывод нагрузки – вентиль V1 – верхний вывод вторичной обмотки – обмотка. Как мы видим, в обоих случаях направление тока через нагрузку (выделено курсивом) одинаково.

Преимущества: по сравнению с однополупериодной схемой мостовая схема имеет в 2 раза меньший уровень пульсаций, более высокий КПД, более рациональное использование трансформатора и уменьшение его расчетной мощности. По сравнению с двухполупериодной схемой мостовая имеет более простую конструкцию трансформатора при таком же уровне пульсаций. Обратное напряжение вентилей может быть значительно ниже, чем в первых двух схемах.

Недостатки: увеличение числа вентилей и необходимость шунтирования вентилей для выравнивания обратного напряжения на каждом из них.

Эта схема выпрямителя наиболее часто применяется в самых различных устройствах. На основе этой схемы, при наличии среднего вывода с вторичной обмотки трансформатора можно получить еще два варианта схем выпрямления (рис. 3.4):

Рисунок 3.4.- Два варианта схем выпрямления при наличии среднего вывода с вторичной обмотки трансформатора

На левой схеме отвод от средины вторичной обмотки позволяет получить еще одно напряжение, меньше основного в 2 раза. Таким образом, основное напряжение получается с мостовой схемы выпрямления, дополнительное – с двухполупериодной.

На правой схеме получается двухполярное напряжение амплитудой в 2 раза меньше чем получаемое в основной схеме. Оба напряжения получаются с помощью двуполупериодных схем выпрямления.

Схема удвоения напряжения

Принципиальная схема и осциллограммы напряжения в различных точках выпрямителя приведены на рис.3.5:

Рисунок 3.5- Принципиальная схема удвоения напряженния и осциллограммы напряжения в различных точках выпрямителя

Где, U2 –Напряжение вторичной обмотки трансформатора

Uн – Напряжение на нагрузке.

Отличительной особенностью данной схемы является то, что в одном полупериоде переменного напряжения от вторичной обмотки трансформатора “заряжается” один конденсатор, а во втором полупериоде от той же обмотки– другой. Поскольку конденсаторы включены последовательно, то результирующее напряжение на обоих конденсаторах (на нагрузке) в два раза выше, чем можно получить от той же вторичной обмотки в схеме с однополупериодным выпрямителем.

Преимущества: вторичную обмотку трансформатора можно рассчитывать на значительно меньшее напряжение.

Недостатки: значительные токи через вентили выпрямителя, Уровень пульсаций значительно выше, чем в схемах двуполупериодных выпрямителей.

Эта же схема может использоваться еще в двух вариантах (рис. 3.6):

Рисунок 3.6.- Дополнительные варианты схемы

Левая схема предназначена для получения двух напряжений питания одной полярности, правая – для получения двуполярного напряжения с общей точкой.

Во втором варианте схемы характеристики выпрямителя соответствуют характеристикам однополупериодного выпрямителя.

studfiles.net

Трехфазная мостовая схема выпрямления

(Схема Ларионова)

Данная схема состоит из двух трехфазных выпрямителей, питающихся от одних и тех же вторичных обмоток трансформатора, работающих на общую нагрузку (рис.2,а).

Диоды VD₁, VD₂, VD₃, соединенные катодами образуют первый выпрямитель.

Диоды VD₄, VD₅, VD₆, соединенные анодами образуют второй выпрямитель.

Диоды первой группы проводят ток только в те промежутки времени, когда в аноде потенциал положительный и наибольший, причем каждый из диодов проводит ток в течение 1/3 периода, что соответствует графикам их работы в данной схеме (рис.2,б, графики i₁, i₂, i₃).

Диоды анодной группы (VD₄—VD₆) открываются отрицательным и наибольшим (по абсолютной величине) потенциалом катода. Поскольку таким потенциалом в каждый момент времени (в течение 1/3 периода) будет обладать один из диодов анодной группы (рис. 2,б, графики u_A, и_B,, и_C), то именно этот диод открывается (проводит ток), а два других диода группы будут закрыты, так как потенциал анодов этих диодов, как видно из рис.2,б, будет ниже потенциала катодов. Графики токов диодов анодной группы обозначены (i₄, i₅, i₆).

Поскольку в данной схеме (рис.2, а) имеют место одновременно как наибольший положительный, так и отрицательный и наибольший по абсолютному значению потенциалы фазовых напряжений, то в выпрямителе будут одновременно открыты два диода: один — из катодной группы (VD₁ — VD₃), а другой — из анодной группы (VD₄ — VD₆).

Рис.2.Трехфазная мостовая схема выпрямления (а),

диаграммы напряжений и токов в схеме (б).

Например, в момент времени t₁ наибольший и положительный потенциал имеет точка А (фазовое напряжение и_A), а отрицательный, но наибольший по абсолютному значению потенциал — точка В (фазовое напряжение и_в). В соответствии с указанными выше условиями работы диодов будут открыты (проводят ток) диоды: VD₁ (катодная группа) и VD₅ (анодная группа). Ток в схеме протекает в направлении, показанном стрелками (от точки A→VD₁→R_H→VD₅→точкa В→фазовая обмотка U_B→фазовая обмотка U_A→точка А). Подобным образом работает схема и в следующие моменты времени при попеременном включении диодов обеих групп, через которые на нагрузку работают две соответствующие фазовые обмотки трансформатора.

Поскольку на нагрузку работают две последовательно соединенные фазовые обмотки трансформатора, то график выпрямленного напряжения u₀ представляет собой сумму огибающих фазовых напряжений работающих обмоток трансформатора.

При выводе общей точки вторичных обмоток трансформатора (пунктир на рис.2, а) можно получить два напряжения (от каждого из упомянутых выше выпрямителей), т.е. u₀/2. Если, нет необходимости получения двух напряжений, то вторичные обмотки трансформатора могут соединяться треугольником.

Токи в идеализированной схеме определяются выражением u₀/R_Н, причем это относится в равной мере как к току в нагрузке i₀, так и к токам диодов и обмоток трансформатора. При этом важно отметить, что ток в каждой из вторичных обмоток через половину периода меняет направление, поэтому вынужденного подмагничивания в схеме нет.

Преимущества данной схемы по сравнению с трехфазной однополупериодной состоят в следующем:

1. меньше габаритные размеры и масса трансформатора вследствие лучшего использования обмоток трансформатора;

2. отсутствие вынужденного подмагничивания в трансформаторе и связанного с этим увеличения намагничивающего тока;

3. возможность получения двух напряжений, равных половине выпрямленного напряжения; значительное уменьшение габаритных размеров и массы сглаживающего фильтра вследствие увеличения основной частоты пульсации в 2 раза и уменьшения коэффициента пульсации более чем в 4 раза.

К недостаткам схемы можно отнести:

1. увеличенное число диодов;

2. невозможность заземлить вторичную обмотку трансформатора, если заземлен один из полюсов нагрузки.

Трехфазная мостовая схема выпрямления применяется и ИВЭП, потребляющих значительные мощности от сети (1 кВ-А и выше).

studfiles.net