Однополупериодный выпрямитель

Схема однополупериодного выпрямителя рис. 10.5, слайды 157, 53 состоит из вентиля и трансформатора. Ток через нагрузи протекает только в “+” полупериод, “-” равен нулю. Среднее значение напряжения U_СР определяется высотой прямоугольника "авсо" (S _{+ ПОЛУПЕРИОД” =} S_АВСО)

U_М - амплитуда выпрямленного напряжения.

U₂ - действующее значение напряжения вторичной обмотки трансформатора.

Среднее значение тока в нагрузке равно

Амплитуда тока в нагрузке равна:

Подставив значение U_M = pU_СР, получим I_М = pI_СР=3.14I_СР

Когда вентиль не работает, т.е. в отрицательный полупериод к его электродам приложено напряжение U_ОБР, т.е. U_ОБР в 3,14 раза больше U_СР (выпрямленного напряжения).

По заданным U_СР и I_СР можно выбрать необходимый вентиль для схемы.

Конденсаторы C1 и С2 заряжаются поочередно через вентили В1 и В2 соответственно. Напряжение на R_Н равно сумме напряжения последовательно включенных конденсаторов CI и С2.

Схема удвоения применяется в выпрямителях, рассчитанных на малые токи (до 30-40 мА) и большие напряжения (более 1000 В).

Схемы выпрямления трехфазного тока

Для выпрямления трехфазного тока получили распространение две схемы:

а) Трехфазная однотактная схема.

(слайды 161, 57)

Фазные напряжения А Б С сдвинуты на 120. В трехфазной схеме каждый вентиль работает 1/3 периода. U_СР = 1,17 U₂; U_ОБР = 2,09 U_СР

Трехфазная однотактная схема применяется чаще всего с ионными вентилями в установках средней и большой мощности.

 

б) Трехфазная двухтактная схема (схема Ларионова)

(слайды 162, 58)

Мы рассмотрели схемы выпрямителей, работающих на постоянное активное сопротивление R_Н; при этом выпрямленное напряжение имеет пульсирующий характер. Для уменьшения пульсации между выпрямителем и потребителем ставится специальное устройство, называемое сглаживающим фильтром. Сглаживающие фильтры состоят из индуктивных катушек с железом (дросселей) и конденсаторов. Дроссели включаются последовательно, а конденсаторы - параллельно к нагрузке.

Рассмотрим работу выпрямителей на L и С нагрузки.

Индуктивный фильтр

(Рис 10.11, слайды 163, 59)

Известно, что при изменении тока, протекающего через индуктивную катушку, в ней индуктируется ЭДС самоиндукции, препятствующая изменению тока. Величина индуктивного сопротивления пропорциональна частоте тока, т.е. X_L = Lw.

Выпрямленный ток можно рассматривать как сумму постоянного и переменного тока. Индуктивное сопротивление не оказывает влияния на постоянный ток. Переменная составляющая тока обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи:

Следовательно, включением дросселя в цепь нагрузки можно уменьшить переменную составляющею тока, оставив без изменения постоянную составляющею. Чем больше L, тем меньше пульсация.

Емкостной фильтр

Принцип действия емкостного фильтра заключается в том, что емкость заряжается до некоторого напряжения, а затем поддержива­ет его почти постоянным, подзаряжаясь при увеличении выпрямленного напряжения и немного разряжаясь на нагрузку, когда напряжение должно уменьшиться (рис. 10.12, слайд 60).

Скорость заряда и разряда С зависит от его емкости и сопротивления в цепи заряда и разряда.

Чем больше С и больше сопротивление вентилей и R_Н, тем сглаживание лучше. Поэтому емкостные фильтры целесообразно применять в выпрямителях на большие напряжения и малые токи (R_Н = 20-30 кОм и более). Лучшее сглаживание получается при применении комбинированных или сложных Г и П-образных фильтров.

 

Стабилизаторы напряжений:

электронные, ферромагнитные и феррорезонансные

Некоторые блоки в радиотехнической аппаратуре могут работать удовлетворительно только при поддержании напряжения постоянным с высокой степенью точности (до 0,1 - 0,01 %). Стабилизация питающих напряжений осуществляется с помощью схем стабилизаторов напряжения. Стабилизаторы напряжения бывают электронные, ферромагнитные и феррорезонансные. Общий принцип работы всех стабилизаторов заключается в том, что в цепь последовательно с нагрузкой включается дополнительное сопротивление, падение напряжение на котором изменяется соответствующим образом. Это сопротивление входит в стабилизатор и называется регулирующим элементом.

 

В зависимости от схем построения различают два типа стабилизаторов: с разомкнутой цепью и замкнутой цепью стабилизации (рис. 10.13, слайды 164, 61).

1 - регулирующий элемент; 2 - измерительный элемент;

3 - управляющий элемент.

В стабилизаторах с разомкнутой цепью применяются нелинейные элементы, т.е. элементы, сопротивление которых изменяется при изменении протекающего тока и при изменении напряжения (бареттеры, стабиливольты).

В стабилизаторах с замкнутой цепью применяется обычно управляемые электронные лампы, при помощи которых и изменяется напряжение U_Р.

Схема включает в себя две электронные лампы Л1 и Л2, эталонное напряжение Э1, потенциометр Rп и сопротивление R_А в анодной цепи лампы Л1. Сетка лампы Л1 соединена с потенциометром Rп в точке "а", где Uп пропорциональна U_Э. Напряжение на сетке JI1 равно разности Uп - U_Э. Любое изменение стабилизированного напряжения U_СТАБ, воздействуя на сетку Л1 изменяет ее ток I_а1 и, следовательно, сеточное напряжение U_C2 лампы Л2 в таком направлении, что при уменьшении U_СТАБ сопротивление лампы Л2 уменьшается (Uр ¯), а при увеличении напряжения U_СТАБ сопротивление увеличивается (Uр ­), т.е. U₁ - U_P = U_СТАБ = const.

Четвертый учебный вопрос