Параметри і схеми випрямлячів

Випрямляч - статичне пристрій, що служить для перетворення змінного струму джерела електроенергії (мережі) в незмінний. Випрямляч складається з трансформатора, вентильной групи і фільтра, що згладжує (рис. 1).

Трансформатор Тр робить кілька функцій: змінює напругу мережі Uвх до значення U1 потрібного для випрямлення, електрично відокремлює навантаження Н від мережі, конвертує число фаз змінного струму.

Вентильна група ВГ конвертує змінний струм в пульсуючий односпрямований. Згладжує фільтр СФ зменшує пульсації випрямленої напруги (струму) до значення, допустимого для роботи навантаження. Трансформатор Тр і згладжує фільтр СФ не є обов`язковими елементами схеми випрямляча.

Мал. 1. Структурна схема випрямляча

Основними параметрами, що характеризують якість роботи випрямляча, є:

• середні значення випрямленої (вихідного) напруги Uср і струму Iср,

• частота пульсацій fп вихідної напруги (струму),

• коефіцієнт пульсацій р, що дорівнює відношенню амплітуди напруги пульсацій до середнього значення вихідної напруги. Замість коефіцієнта пульсацій р нерідко використовують коефіцієнт пульсацій по першої гармоніці дорівнює відношенню амплітуди першої гармоніки вихідного напруги до його середнього значення,

• зовнішня риса - залежність середнього значення випрямленої напруги від середнього значення випрямленого струму,

• к. п. д. η = Pполезн / Pпотр = Pполезн / (кор + РТР + РВГ + Росії), де РТР, РВГ, Росії - потужність потреь в трансформаторі, в вентильной групі і згладжує фільтрі.

Робота випрямляча (вентильної групи) заснована на властивості вентилів - нелінійних двополюсників, пропускають струм в більшій мірі в одному (прямому) напрямку.

Як вентилів вживають зазвичай напівпровідникові діоди. Вентиль, що володіє нульовим опором для прямого струму і має нескінченно великий опір для оборотного струму, називають бездоганним.

Вольт-амперні властивості реальних вентилів наближаються до ст. а. х. бездоганного вентиля. Для роботи в випрямлячах вентилі вибирають за експлуатаційними характеристиками, до яких відносяться:

• більший (прямий) робочий струм I срmaх - максимально допустимий середнє значення випрямленого струму, що протікає через вентиль при його роботі в однополупернодной схемою на активне навантаження (при звичайних для даного вентиля умовах охолодження і температури, що не перевищує граничного значення),

• найбільше допустиме зворотне напруга (амплітуда) Uобрmaх - оборотне напруга, яке вентиль витримує протягом довгого часу. Зазвичай, напруга Uобрmaх дорівнює половині напруги пробою,

• пряме падіння напруги Uпр - середнє значення прямого напруги в однополупернодной схемою випрямлення, що працює на активне навантаження при номінальному струмі.

• оборотний струм Iобр - значення струму, що протікає через вентиль, при додатку до нього допустимого оборотного напруги,

• найбільша потужність Рmах - максимально допустима потужність, яка може бути розсіяна вентилем.

схеми випрямлення

Найбільш поширені схеми випрямлення показані на малюнках, де прийняті наступні позначення: mс - число фаз напруги мережі, m1 - число фаз напруги на вході схеми випрямлення (на виході трансформатора), m = fп / fc - коефіцієнт, що дорівнює відношенню частоти пульсації вихідної напруги до частоті напруги мережі. Як вентилів всюди зображені напівпровідникові діоди.

Найпоширеніші схеми випрямлення і форми вихідної напруги при роботі на активне навантаження:

Однофазовая однонапівперіодна схема випрямлення (mc = 1, m1 = 1, m = 1)

Однофазовая двонапівперіодна схема випрямлення (бруківка схема випрямлення mc = 1, m1 = 1, m = 2)

Однофазовая схема випрямлення з висновком середньої точки (mc = 1, m1 = 2, m = 2)

Трифазна схема випрямлення з висновком нейтрали (mc = 3, m1 = 3, m = 3)

Трифазна мостова схема випрямлення (mc = 3, m1 = 3, m = 6)

Головні співвідношення для схем випрямлення при роботі на активне навантаження Rн в припущенні ідеальності трансформатора і вентилів наведені в таблиці:

Школа для електрика