5.2. ВЫПРЯМИТЕЛИ И ИНВЕРТОРЫ

Полупроводниковые устройства делят на 3 группы: преобразовательные (в т. ч. выпрямительные), усилительные и импульсные (в т. ч. логические).

Преобразовательные устройства осуществляют преобразование напряжения и тока источника энергии в напряжение и ток, необходимые приемнику энергии. Выпрямительные устройства служат для преобразования синусоидальных напряжений и токов в постоянные. Обратное преобразование реализуют инверторы, а изменение значений постоянного напряжения и частоты синусоидального тока – преобразователи напряжения и частоты. При помощи импульсных устройств обеспечивается необходимая временная программа, при помощи логических - необходимая логическая программа совместной работы отдельных частей объекта управления.

Неуправляемые выпрямители

Структурная схема выпрямительного устройства содержит трансформатор Т, выпрямитель В, сглаживающий фильтр Ф и стабилизатор выпрямленного напряжения Ст.

Трансформатор служит для изменения синусоидального напряжения сети С до необходимого уровня, которое затем выпрямляется. Сглаживающий фильтр уменьшает пульсации выпрямленного напряжения. Стабилизатор поддерживает неизменным напряжение на приемнике П при изменении напряжения сети.

По числу фаз источника выпрямленного синусоидального напряжения различают однофазные и многофазные выпрямители, по схемотехническому решению – с выводом нулевой точки трансформатора и мостовые, по возможностям регулирования выпрямленного напряжения – неуправляемые и управляемые. В неуправляемых выпрямителях для выпрямления синусоидального напряжения включаются диоды, т. е. неуправляемые вентили, а для сглаживания выпрямленного напряжения – емкостные фильтры.

В однофазном выпрямителе с нулевым выводом трансформатора приемник подключается к выводу от середины вторичной обмотки трансформатора.

Рассмотрим работу выпрямителя без фильтра (ключ К разомкнут).

Ток в каждой половине обмотки и в каждом диоде будет синусоидальным в течение положительного полупериода и равен нулю в течение отрицательного полупериода (рис. а).

В приемнике положительные направления обоих токов совпадают

(рис. б)

Постоянная составляющая тока нагрузки

Его действующее значение

Ток в первичной обмотке трансформатора i совпадает по фазе с синусоидальным напряжением сети u (рис. в).

Рассмотрим работу выпрямителя с фильтром (ключ К замкнут).

Начиная с момента времени t₁, когда диод VD1 закрывается, напряжение на приемнике будет изменяться по экспоненциальному закону (рис. а)

В момент времени t₂ напряжение на конденсаторе u_C и на выходе выпрямителя u₂ будут равны и откроется диод VD2. далее процесс будет периодически повторяться и будет происходить зарядка конденсатора фильтра током i_C от источника энергии и его последующая разрядка на цепь приемника. (рис. б)

Включение сглаживающего фильтра увеличивает постоянную составляющую U₀ и уменьшает гармонические составляющие в кривой выпрямленного напряжения.

Зависимость среднего значения выпрямленного напряжения U₀ от среднего значения выпрямленного тока I₀ называется внешней характеристикой выпрямителя.

1- однофазный выпрямитель без фильтра

2- с фильтром.

При уменьшении сопротивления нагрузки и увеличении выпрямленного тока напряжение U₀ снижается, т. к. возрастает падение напряжения на диоде.

Однофазная мостовая схема выпрямления. Четыре диода образуют четыре плеча выпрямительного моста.

Одну половину периода проводят диоды VD1 и VD3, при этом VD2 и VD4 заперты. Вторую половину периода проводят VD2 и VD4, а VD1 и VD3 заперты.

Ток нагрузки выпрямленный

(рис. б)

Ток источника синусоидальный

(рис. а)

12 Следующая ⇒