НГТУ.
ФЭН. АЭЭС. Григоркин Б.О.
стр.
Лабораторная работа 5.2. Однофазные выпрямители
Цель работы. Изучение принципов работы, определение основных характеристик выпрямителей, умножителей напряжения. Файлы для моделирования выпрямителей расположены в папке Lab_5_2\Модели.
Основные теоретические положения
Элементами схем выпрямления являются:
- источник переменной ЭДС (генератор переменного тока, трансформатор);
- вентильная группа, преобразующая переменный ток в выпрямленный;
- сглаживающий фильтр, необходимый для уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения (используется при необходимости).
Схемы выпрямления различают:
- по числу фаз первичной обмотки трансформатора (однофазные, трехфазные и т.д.);
- по количеству используемых полупериодов переменного напряжения (однополупериодные и двухполупериодные);
- по соотношению между входным и выходным напряжением выпрямителя (схемы удвоения, учетверения напряжения и др.).
1 Однофазный однополупериодный выпрямитель
Однофазные выпрямители применяются в электроэнергетике для испытания изоляции электрооборудования, в блоках питания и других устройствах.
Однополупериодный выпрямитель (рис. 1) состоит из трансформатора T, к вторичной обмотке которого подключен диод VD, нагрузочный резистор RН и, при необходимости, сглаживающий фильтр (C).
Трансформатор осуществляет электрическую развязку источника выпрямляемого напряжения и нагрузочного устройства, которые гальванически не связанны друг с другом. После трансформатора переменное напряжение преобразуется в пульсирующее напряжение с помощью диода. При выборе диода учитывается максимально допустимый средний прямой ток и амплитудное значение обратного напряжения.
Рис. 1 Схема однополупериодного выпрямления
В выпрямленном напряжении присутствует постоянная и переменная составляющая. Для снижения пульсаций используется сглаживающий фильтр. Если необходимо получить неизменное значение выпрямленного напряжения на сопротивлении RН, то применяется стабилизатор напряжения.
В зависимости от условий работы и требований, предъявляемых к выпрямительным устройствам, отдельные его блоки могут отсутствовать.
В первый полупериод, когда U2>0 диод открыт и на RН падает напряжение UR. Во второй полупериод, при U2<0 диод закрыт. Среднее значение напряжения Ud, выпрямленный ток (среднее значение) в нагрузке Id и обратное напряжение на диоде UОБР:
Достоинством однополупериодного выпрямителя является его простота, недостатки: большие пульсации и малые значения выпрямленного напряжения и тока.
Кроме того, ток во вторичной обмотке трансформатора протекает только в одном направлении (когда диод открыт) и, следовательно, имеет постоянную составляющую.
Это вызывает подмагничивание сердечника трансформатора, уменьшается его магнитная проницаемость, снижается индуктивность обмоток трансформатора.
Следствием является рост холостого хода, увеличение потерь в трансформаторе и снижение кпд выпрямителя.
Однополупериодный выпрямитель обычно применяют для питания нагрузок, мощностью не более 15 Вт.