ТРЕХФАЗНЫЙ МОСТОВОЙ УПРАВЛЯЕМЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ. Мостовой выпрямитель схема

ТРЕХФАЗНЫЙ МОСТОВОЙ УПРАВЛЯЕМЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ

Такие УВ наиболее широко распространены в области средних и больших мощностей, что связано с их высокими энергетическими и эксплуатационными характеристиками. Вентили схемы (рис. 4) образуют две группы: катодную (VD1, VD3, VD5) и анодную, и нагрузка оказывается подключенной к двум фазам вторичной обмотки трансформатора. Можно также считать, что нагрузка получает питание от двух последовательно включенных нулевых трехфазных схем выпрямления.

Особенностью схемы управления таким УВ является то, что она должна обеспечивать подачу сигналов управления при включении схемы, а также в некоторых других случаях — одновременно на два тиристора из разных групп. Приработа УВ на активную и индуктивную нагрузку одинакова

и полностью совпадает с режимом неуправляемого выпрямителя; приимеют место различия.

На рис. 5 показаны диаграммы работы трехфазного мостового УВ на активную нагрузку при. Как видно из диаграмм, при

кривыенепрерывны (уголотсчитывается от точки пересечения

фазных напряжений). По мере увеличениязначенияуменьшаются по закону

где

Рис. 4. Трехфазный мостовой УВ

Рис. 5. Диаграммы работы трехфазного мостового УВ на активную нагрузку

при различных углах регулирования

Уголявляется критическим и при дальнейшем его увеличении в

кривыхипоявляются паузы, т. е. наступает режим работы УВ спрерывистым выпрямленным током (при активной нагрузке!). Для обеспечения этого режима на управляющие электроды тиристоров следует подавать либо сдвоенные импульсы с интервалом, либо удлиненные шириной не менее(показано на диаграмме для). Например, для

того чтобы открыть тиристор VD1 в моменти обеспечить цепь тока, необходимо подать такой же сигнал наVD6. После того как разность мгновенных напряженийстанет равной нулю, оба тиристора

закроются, а в момент времени t3 должен вступить в работу VD2, который откроется только при наличии повторного управляющего сигнала на VD1 или при длительности его более

Для режима прерывистых токов

При работе трехфазного мостового УВ на индуктивную нагрузку режим работы существенно изменяется (рис. 6). Так, ток в нагрузке остается (при данном) неизменным, каждый тиристор работает 1/3 периода, но переход тока с одного тиристора на другой происходит не в момент равенства фазных напряжений, а со сдвигом на угол а.Токи во вторичных,a следовательно, и в первичных обмотках представляют собой прямоугольные импульсы длительностью 1/3 периода одного и столько же другого направления. Сигналы управления подаются на тиристоры в соответствии с графиком 6, б, но при запуске схемы необходимо выполнить условие одновременной подачи сигнала на оба тиристора. С увеличениемуменьшаются средние значенияно припереходс кривой

одного линейного напряжения на кривую другого происходит в пределах положительной полярности участков этих линейных напряжений, поэтому кривыеи его среднее значение одинаковы при активной и индуктивной нагрузках.

Рис. 6. Диаграмма работы трехфазного мостового УВ на индуктивную нагрузку.

При в кривой(на рис. 7, показаны кривые линейных напряжений, так как именно они формируют напряжение на нагрузке) появляются участки с отрицательным напряжением, происходит более интенсивное снижениеПриэти площадки равны между собой и

. Поэтому для индуктивной нагрузки, а регулировочная характеристика трехфазной мостовой схемы имеет вид, показанный на рис. 8 (кривая а).

Рис. 7. Диаграммы работы трехфазного мостового УВ при различных углах

регулирования

Рис. 8. Регулировочные характеристики трехфазного УВ

На диаграмме (рис. 6, г) показан график изменения прямого и обратного напряжения на одном из вентилей. Эти напряжения не могут превышать, т.е. определяются линейным напряжением вторичной

обмотки трансформатора. Следует отметить, что в принципе данная схема может применяться без специального трансформатора, получая питание непосредственно от сети.

При работа схемы возможна, но уже в инверторном режиме,

когда происходит преобразование энергии источника постоянного тока,

studfiles.net

14. Мостовой трехвазный выпрямитель.Схема Ларионова

Данная схема состоит из двух трехфазных однополупериодных схем выпрямления, питающихся от одних и тех же вторичных обмоток трансформатора и, работающих на общую нагрузку.

К недостаткам схемы можно отнести:

 Большое падение напряжения на внутреннем сопротивлении выпрями-теля за счет работы двух вентилей, что не позволяет использовать схе-му при высоких значениях тока нагрузки.

 Наличие двух радиаторов для анодной и катодной групп.

Достоинствами схемы выпрямления являются:

 Высокое значение коэффициента выпрямления К0 и малый уровень обратного напряжения, что позволяет использовать схему при высоких уровнях напряжения.

 Малое значение коэффициента пульсаций по сравнению со схемой с нулевым выводом, что уменьшает габариты сглаживающего фильтра.

 Возможность использования различных способов соединения обмоток трансформатора во вторичной цепи.

 Отсутствие одностороннего намагничивания сердечника трансформа-тора (ток во вторичной цепи трансформатора - двухполярный).

 Хорошее использование трансформатора (ток во вторичной цепи трансформатора протекает 2/3 периода), что увеличивает КПД устрой-ства.

В связи свышеперечисленным рядом достоинств данная схема нашла очень широкое распространение.

15.Сглаживающие фильтры

Сглаживающие фильтры (СФ) - устройства, предназначенные для подавления пульсаций выпрямленного напряжения до уровня, при котором происходит нормальная работа потребителя. СФ бывают активные и пассивные. Простейшим может являться катушка индуктивности (дроссель), но уже последовательно с нагрузкой. Критерием качества сглаживающих свойств фильтров является коэффициент сглаживания S.

1. Индуктивный фильтр - это катушка индуктивности (дроссель), включенная последовательно с нагрузкой. Катушка индуктивности (КИ) - это отрезок проводника, намотанный на что-то там, обладающий свойством накапливать магнитную энергию при протекании по нему электрического тока. Дроссель низкой частоты - это катушка индуктивности с магнитопроводом, предназначенная для использования в электрических цепях в качестве индуктивного сопротивления.

2.Емкостной сглаживающий фильтр представляет собой кондер, включенный параллельно нагрузке.

Индуктивно- емкостный (L-C) сглаживающий фильтр

Фильтр используется при большой мощности нагрузки. К достоинствам фильтра относится: малые габаритные размеры. Недостатки : высокий уровень перенапряжения, возникающего во время переходного процесса и большое время его установления. (не полностью все схемы)

16.Стабилизаторы постоянного напряжения.

Стабилизатор напряжения — преобразователь электрической энергии, позволяющий получить на выходе напряжение, находящееся в заданных пределах при значительно больших колебаниях входного напряжения и сопротивления нагрузки. По типу выходного напряжения стабилизаторы делятся на стабилизаторы постоянного тока и переменного тока

Стабилизаторы бывают параметрические (ПСН) и компенсационные (КСН). Параметрический стабилизатор наиболее простой. Его работа основана на свойствах полупроводникового диода, а точнее на одной из его разновидностей - стабилитрона. Типичная наипростейшая схема параметрического стабилизатора приведена на рисунке 1. К основным параметрам стабилизаторов напряжения относятся: выходное сопротивление, коэффициент стабилизации, коэффициент полезного действия стабилизатора.

Выходное сопротивление стабилизатора напряжения равно отношению изменения выходного напряжения к соответствующему изменению тока нагрузки.

Коэффициент стабилизации равен отношению относительного изменения входного напряжения к относительному изменению выходного напряжения: Kcт = ΔUвхUвых/ΔUвыхUвх ,

Коэффициент полезного действия – это отношение номинальной мощности в нагрузке к номинальной входной мощности.

Коэффициент сглаживания пульсаций:

g = Uвх.m1Uвых/Uвых.m1Uвх

Стабилизация напряжения необходима, если нужно добиться на устройстве неизменяемости напряжения питания при изменнениях напряжения на первичных источниках (сеть, батарея).Добится идеальной стабилизации нельзя, можно только ослабить дестабилизирующие воздействие на напряжение источника питания.

studfiles.net

6.3. Однофазный мостовой выпрямитель

Схема однофазного мостового выпрямителя представлена на рис.6.4. Силовой трансформатор не является обязательным элементом схемы и вводится при необходимости изменения величины переменного напряжения, подводимого к мосту. Каждое плечо моста содержит диод.

Рисунок 6.4. Схема однофазного мостового выпрямителя

На рис.6.5 приведены временные диаграммы напряжений и токов для случая активного сопротивления нагрузки RН на выходе моста. К мосту подводится напряжение u2, амплитуда которого связана с амплитудой напряжения u1 на входе выпрямительного устройства, показанного на рис.6.5,а, через коэффициент трансформации. Как и в случае выпрямителя с нулевым отводом, рассматриваются состояния схемы при положительном и отрицательном полупериодах напряжения u1. Полярности напряжений на вторичной обмотке трансформатора для интервала фаз 0на рис.6.4 указаны без скобок, для интервала фазв скобках.

В интервале фаз 0положительное напряжение подводится к аноду диода Д1 и к катоду диода Д 4, отрицательное напряжение подводится к аноду диода Д 3 и к катоду диода Д 2. Следовательно, диоды Д 1 и Д 2 будут находиться в открытом состоянии, а диоды Д 3 и Д 4 – в закрытом. Ток вторичной цепи будет протекать через два открытых диода и нагрузку R Н.

Рисунок 6.5. Временные диаграммы, иллюстрирующие работу

однофазного мостового выпрямителя

В интервале фаз изменяется полярность подводимого к мосту напряжения, что приводит к открытию диодов Д3 и Д 4 и к закрытию диодов Д 1 и Д 2 . Ток будет протекать через открытые диоды Д 3 и Д 4 , и напряжение в нагрузке R Н будет иметь ту же полярность, что и в интервале фаз . Цифры на рис. 6.5,б соответствуют номерам диодов, через которые протекает ток в определенные полупериоды подводимого напряжения. Таким образом, и при положительном и отрицательном полупериодах напряженияu1 на выходе моста напряжение будет положительным, что отражено на рис. 6.5,б. При пренебрежении потерями в открытых диодах амплитуды импульсов напряжения на выходе выпрямителя равны амплитуде импульсов напряжения на вторичной обмотке трансформатора.

На рис. 6.5,в приведена временная зависимость выпрямленного тока, которая согласно закону Ома определяется зависимостью , а на рис.6.5,г и 6.5,д – временные зависимости токов, протекающих через соответствующую пару диодов.

Сравнение временных диаграмм на рис. 6.5,б – 6.5,д, и на рис. 6.3,в –6.3,е показывает их полную идентичность. В обеих схемах выпрямление осуществляется в течение двух полупериодов подводимого напряжения. Обе эти схемы выпрямителей являются двухполупериодными. Вследствие идентичности временных зависимостей выпрямленного напряжения, а также выпрямленного тока и токов диодов, для мостового выпрямителя справедливыми будут соотношения (6.2) – (6.5) и (6.8), которые были получены для схемы с нулевым отводом. Только входящая в эти соотношения величина является действующим значением напряжения, снимаемая с вторичной обмотки трансформатора (не имеющей нулевой отвод).

Отличаются только соотношения, определяющие величину обратного напряжения на диоде. К диодам мостовой схемы, находящимся в закрытом состоянии, подводится напряжение с отводов вторичной обмотки трансформатора, то есть . Например, к катоду закрытого диода Д1 подводится положительное напряжение через открытый в это время диод Д 3. Следовательно, максимальное обратное напряжение, которое должен выдерживать диод в однофазном мостовом выпрямителе, равно

Uв max = U2 = 0,5π Ud, (6.9)

то есть вдвое меньшее, чем в выпрямителе с нулевым отводом.

Рисунок 6.6. Схема мостового выпрямителя с нулевым отводом

В схеме мостового выпрямителя можно использовать трансформатор с нулевым отводом. Такой выпрямитель, схема которого приведена на рис. 6.6, обеспечивает получение на выходе двух одинаковых по величине, но разнополярных напряжений (относительно нулевого отвода), что необходимо, в частности, для питания операционных усилителей. Схему на рис. 6.6. можно рассматривать как сочетание двух схем выпрямителя с нулевым отводом: одна – на диодах Д1и Д3, вторая – на диодах Д2и Д4. Величины разнополярных напряженийud1иud2 равны 0,5 ud– половине суммарного выходного напряжения.

studfiles.net

Полупроводниковый мостовой выпрямитель

Мостовая схема

Мостовая схема выпрямления изображена на рис и состоит из трансформатора Т и четырех диодов VD-VD4. Диагональ АВ моста подключена к вторичной обмотке трансформатора, а диагональ CD - к нагрузке. Полярность напряжения на вторичной обмотке изменяется каждую половину периода,

Рис. 8.8

в результате чего при более высоком потенциале точки А (+) по сравнению с потенциалом точки В (-) ток проходит в течение полупериода по пути

, а в следующий полупериод по пути

Таким образом, выпрямленный ток идет через нагрузку R в течение всего периода переменного тока, поэтому мостовая схема является двухполупериодной. В мостовой схеме выпрямленный ток и напряжение имеют такую же форму, как и в двухполупериодной схеме со средней точкой

значение выпрямленного тока равно:

(8.3)

а выпрямленного напряжения:

(8.4)

Без нагрузки (10 =0) напряжение на зажимах выпрямителя будет равно:

(8.5)

Однополупериодный выпрямитель использует только одну полуволну переменного напряжения. Как следствие, постоянное напряжение низкое по величине и имеет значительные пульсации.

Этого недостатка удается избежать в случае мостового выпрямителя со схемой (рис. 8.9). Здесь полуволны противоположной полярности суммируются, и среднее значение выпрямленного напряжения увеличивается в два раза.

Рис. 8.9.

Трехфазные схемы выпрямления

Простейшая трехфазная схема выпрямления тока с нейтральной точкой изображена на рисунке 8.10, а. В ней схеме первичные обмотки трехфазного трансформатора соединяются звездой или треугольником, а вторичные — звездой, причем в каждую вторичную обмотку включено по диоду. В этом случае в каждый момент, выпрямленный ток проходит только через тот диод, анод которого соединен с зажимом обмотки, имеющим наибольший положительный потенциал по отношению к нейтральной точке трансформатора. Поэтому выпрямленное напряжение будет изменяться по кривой, являющейся огибающей положительных полуволн фазных напряжений вторичных обмоток трансформатора (рис. 8.10, б). Переключение диодов происходит в моменты, соответствующие пересечению положительных полусинусоид напряжения. В нагрузке R н токи, походящие через три диода, суммируются.

Рис. 8.10 а) б)

Существенным недостатком этой схемы является то, что проходящие только через вторичные обмотки токи одного направления (выпрямленный ток) создают во взаимно связанных стержнях трехфазного трансформатора дополнительный постоянный магнитный поток. Чтобы не допустить насыщения магнитной системы за счет этого дополнительного потока, приходится увеличивать сечение стержней и габариты трансформатора. Трехфазную схему выпрямления с нейтральной точкой применяют только в маломощных силовых установках.

Мостовая трехфазная схема выпрямления переменного тока изображена на рисунке 8.11. В ней сочетаются принципы мостовой схемы и схемы многофазного выпрямления. В этой схеме нулевая точка трансформатора для выпрямления не нужна и поэтому первичные и вторичные обмотки могут быть соединены как звездой, так и треугольником.

Рис. 8.11

Шесть диодов образуют две группы — нечетную D1, D3 и D5 и четную Д, D4n Dg .У нечетной группы катоды соединены вместе и служат точкой вывода выпрямителя с положительным потенциалом, а у четной группы — аноды соединены вместе и служат точкой вывода с отрицательным потенциалом. При работе этой схемы выпрямляются обе полуволны переменных напряжений всех вторичных обмоток трансформатора, благодаря чему пульсации выпрямленного напряжения значительно уменьшаются.

Выпрямленное напряжение будет изменяться с двойной частотой пульсаций (рис. 8.12).

Рис. 8.12

В мощных выпрямителях в основном используется мостовая трехфазная схема. Она получила широкое применение в управляемых выпрямителях, в которых, регулируя моменты открывания и закрывания диодов (тиристоров), можно в широких пределах регулировать среднее значение выпрямленного тока.

Сглаживающие фильтры

Рассмотренные схемы выпрямления переменного тока позволяют получать выпрямленное, но пульсирующее напряжение. Для питания электронных приборов пульсирующее напряжение непригодно: оно создает фон переменного тока, вызывает искажения сигналов и приводит к неустойчивой работе приборов. Для устранения пульсаций (сглаживания) применяют сглаживающие фильтры.

Сглаживающий фильтр состоит из реактивных элементов: конденсаторов и катушек индуктивности (дросселей). Сущность работы сглаживающего фильтра состоит в разделении пульсирующего тока i(t) на постоянную 10 и переменную /_ составляющие (рис. 8.13). Постоянная составляющая направляется в нагрузку, а нежелательная переменная, замыкается через конденсатор, минуя нагрузку.

Рис. 8.13

Физическая сущность работы в фильтре конденсатора и дросселя состоит в том, что конденсатор (обычно большой емкости), подключенный параллельно нагрузке, заряжается при нарастании импульсов выпрямленного напряжения и разряжается при их убывании, сглаживая тем самым его пульсации. Дроссель, наоборот, при нарастании импульсов выпрямленного тока в результате действия ЭДС самоиндукции задерживает рост тока, а при убывании импульсов задерживает его убывание, сглаживая пульсации тока в цепи нагрузки. С другой стороны, конденсатор и дроссель можно рассматривать как некие резервуары энергии. Они запасают ее, когда ток в цепи нагрузки превышает среднее значение, и отдают, когда ток стремится уменьшиться ниже среднего значения. Это и приводит к сглаживанию пульсаций.

Экспериментальная часть

Задание 1

Снять вольтамперную характеристику полупроводникового диода в прямом и обратном направлениях.

lektsia.com

Каталог товаров