Общая электротехника Однофазный переменный ток Трехфазные цепи Машины постоянного и переменного тока Трансформаторы и выпрямители Электроника Теория электросвязи Анализ электрических цепей Мощность трехфазной цепи

Примеры выполнения курсовых работ по электротехнике и электронике

Двухполупериодный выпрямитель

Лучшими свойствами обладает двухполупериодный выпрямитель, который бывает двух типов: с выводом от средней точки вторичной обмотки трансформатора и мостовой.

Мостовой выпрямитель (рис. 118) имеет четыре диода.

Расчет Г-образного индуктивно-емкостного фильтра Сглаживание пульсаций выпрямленного напряжения осуществляется более эффективно при помощи фильтров, составленных из повторяющихся Г-образных или П-образных звеньев. Для Г-образного LC-фильтра совместно с цепью нагрузки полное комплексное сопротивление

 


Рис. 118. Электрическая схема и форма напряжений

и токов однофазного мостового выпрямителя

В мостовой выпрямительной схеме диоды работают попарно через полпериода. Соответствующая пара диодов открыта, когда к каждому из них приложено напряжение в прямом направлении (см. рис. 118). В это время другая пара диодов закрыта.

Под действием обеих полуволн входного напряжения через сопротивление нагрузки ток всегда протекает в одном направлении независимо от полярности этого напряжения (см. рис. 118).

i=i1+i2.  (249)

Среднее значение напряжения на нагрузке в этой схеме в два раза больше, чем в схеме однополупериодного выпрямителя,

U0≈0,9U2, (250)

а коэффициент пульсаций

Кп≈0,67. (251)

Мостовые выпрямители являются наиболее распространенными.

Мощные выпрямители обычно выполняются по многофазным схемам, преимуществом которых являются равномерная загрузка фаз питающей сети и малые значения коэффициента пульсаций. Одной из самых распространенных выпрямительных схем такого рода является трехфазная мостовая схема (рис. 119).

 


Выпрямитель состоит из шести диодов. В любой момент времени ток проводят два диода, на анодах которых в данный момент времени будет максимальный положительный потенциал, а на катодах – максимальный отрицательный потенциал (см. рис. 119). Из приведенной временной диаграммы видно, что каждый диод проводит ток в течение одной трети периода.

Постоянная составляющая выпрямленного напряжения для такой схемы

U0≈1,35U2.  (252)

Из всех рассмотренных выпрямителей трехфазный мостовой выпрямитель имеет наименьший коэффициент пульсаций

Кп≈0,057, (253)

что позволяет применять такой выпрямитель без сглаживающего фильтра.

7.2.4. Сглаживающие фильтры

Однофазные выпрямители обычно снабжаются сглаживающими фильтрами, снижающими коэффициент пульсаций до допустимого значения. Эффективность фильтра оценивается коэффициентом сглаживания

,  (254)

где Кп – коэффициент пульсаций выпрямителя без фильтра; Кпф – коэффициент пульсаций выпрямителя с фильтром.

Простейший емкостный фильтр состоит из конденсатора, включенного на выходе выпрямителя параллельно нагрузке (рис. 120).

 


 а) б)

 в) г)

Рис. 120. Электрические схемы сглаживающих фильтров:

емкостного (а); дроссельного (б); П-образного LC-фильтра (в)

и форма напряжения на нагрузке двухполупериодного

выпрямителя с емкостным сглаживающим фильтром (г)

Действие конденсатора как элемента фильтра заключается в том, что в интервалы времени от 0 до , от π до , когда пульсирующее напряжение на выходе выпрямителя нарастает, конденсатор заряжается (см. рис. 120). При спаде выпрямленного напряжения (интервалы от  до π, от  до 2π) конденсатор, отдавая накопленную энергию, разряжается через нагрузку. Ток разряда конденсатора по направлению совпадает с током нагрузки в интервалы времени от 0 до , от π до  и тем самым компенсирует уменьшение тока нагрузки, вызванное спадом выпрямленного напряжения. Чем больше емкость конденсатора, тем больше время разряда и тем меньше пульсации.

Чем больше частота питающего напряжения на входе выпрямителя, тем лучше протекает процесс сглаживания, так как емкостное сопротивление по переменным составляющим выпрямленного тока становится меньше. Эти составляющие тока протекают через конденсатор.

Сглаживающее действие дросселя (см. рис. 120) основано на том, что его индуктивное сопротивление для основной гармоники переменной составляющей выпрямленного тока во много раз больше сопротивления нагрузки. Поэтому основная часть переменной составляющей выпрямленного тока уменьшается дросселем. По постоянной составляющей сопротивление дросселя незначительно. Следовательно, напряжение нагрузки Uн будет определяться в основном постоянной составляющей. Дроссельный фильтр более эффективен при больших токах нагрузки.

Лучшими сглаживающими свойствами обладают комбинированные сглаживающие фильтры (Г-образные и П-образные), в которых процесс сглаживания осуществляется одновременно как дросселем, так и конденсаторами (см. рис. 120).


Преимущества цифровой обработки сигналов