Выпрямители тока

Выпрямитель или преобразователь электрического тока переменного направления в ток постоянного направления широко используется в электротехнике, так как многие электрические устройства на городском и железно-дорожном транспорте, в химической и радиотехнической промышленности, в цветной металлургии и др. работают на постоянном токе. Как уже указывалось выше, в простейшем случае переменный ток выпрямляется электрическим вентилем, пропускающим ток (например, синусоидальный) только или преимущественно в одном направлении. По видам применяемых вентилей выпрямители подразделяют на электроконтактные, кенотронные, газотронные, тиратронные, ртутные, полупроводниковые, тиристорные.

Различают схемы выпрямителей тока однополупериодные, двухполупериодные с нулевым выводом и мостовые. На рис. 3.4 (а) приведена однополупериодная схема выпрямителя однофазного тока. Основные элементы выпрямителя: трансформатор (Тр), вентиль (В) и сглаживающий фильтр (С). Напряжение , обычно синусоидальное, от источника переменного тока через трансформатор Тр подается на вентиль В. Токв нагрузкетечет только при положительной полярности подводимого напряжения, т.е. при открытом состоянии В. КонденсаторС заряжается положительными полуволнами пульсирующего тока, а в паузах соответствующих по времени отрицательным полуволнам, разряжается на нагрузку и пульсирующий ток сглаживается, усредняется. Такие схемы применяют в маломощных устройствах.

В двухполупериодной схеме выпрямителя применяют трансформатор со средней точкой во вторичной обмотке (см. рис. 3.4, б). Благодаря такому соединению обмотки с вентилями выпрямленный ток формируется из обоих полуволн тока. Частота пульсаций выпрямленного тока при этом возрастает в два раза по сравнению с однополупериодным выпрямителем, что облегчает сглаживание.

Мостовая схема выпрямителя (рис. 3.4, в) также двухполупериодная, но вторичная обмотка трансформатора выполнена без средней точки и имеет в два раза меньше количество витков по сравнению со вторичной обмоткой трансформатора тока на рис. 3.4. (б).

Дополнительное сглаживание выпрямленного тока в этих схемах обеспечивается индукционно-емкостными либо резистивно-емкостными фильтрами. Указанные схемы широко использовались в устройствах автоматики и телемеханики.

В трехфазных цепях для питания особо мощных промышленных установок, во избежании несимметричности нагрузки на сеть электроснабжения, применяют схемы трехфазных выпрямителей тока.

Рис. 3.4. Схемы выпрямителей однофазного тока: а) однополупериодная; б) двухполупериодная; в) мостовая.	Рис. 3.5. Схемы выпрямителей трехфазного тока: а) однополупериодная; б) двухполупериодная мостовая.

Первичная обмотка трансформатора в таких выпрямителях соединяется в звезду или треугольник. В зависимости от числа вторичных обмоток трансформатора различают 3-, 6-, 12-, 18-фазные и т.д. однополупериодные и мостовые выпрямители трехфазного тока. На рис. 3.5, (а) приведена трехфазная однополупериодная схема. Первичная обмотка трансформатора соединена треугольником, а вторичная – звездой. Фазные токи выпрямляются и суммируются, образуя выпрямленный выходной ток. В мостовой трехфазной схеме (см. рис. 3.5, б) обе обмотки трансформатора соединены звездой. Данная схема выпрямления широко используется во многих отраслях техники. Это объясняется ее хорошими технико-экономическими показателями: эффективным использованием трансформатора, малой величиной обратного напряжения на вентиле, сравнительно малым коэффициентом пульсаций, высоким КПД и др. Трехфазная мостовая схема выпрямления используется так же, как элемент более сложных комбинированных схем выпрямления.Показанные на рис. 3.4 и 3.5 схемы носят познавательный характер, поскольку они наглядно показывают принципы построения одно-, трехфазных выпрямителей при различном исполнении (одно-, двухполупериодные, мостовые).

Трехфазная мостовая схема выпрямления широко используется во многих отраслях техники. Это объясняется ее хорошими технико-экономическими показателями: эффективным использованием трансформатора, малой величиной обратного напряжения на вентиле, сравнительно малым коэффициентом пульсаций, высоким КПД и др. Трехфазная мостовая схема выпрямления используется так же, как элемент более сложных комбинированных схем выпрямления.