Переменные составляющие характеризуют величину пульсаций тока и напряжения

Для оценки пульсаций при какой-либо схеме выпрямления вводится понятие коэффициента пульсаций q, под которым понимается отношение амплитуды Am наиболее резко выраженной гармонической составляющей, входящей в кривые выпрямленного тока или напряжения, к постоянной составляющей Aв тока\напряжения в выходной цепи выпрямителя: q=Am/AB.

Для схемы однополупериодного выпрямителя: q=0.5Im/(1/π ∙ Im)=π/2.

В течение половины периода, когда анод диода имеет отрицательный относительно катода потенциал, диод тока не проводит. Напряжение, воспринимаемое диодом в непроводящий полупериод, называется обратным напряжением Uобр. Обратное напряжение на диоде будет определяться напряжением на вторичной обмотке. Максимальное значение напряжения Uобрm=U2m. Значит, вентиль надо выбирать так, чтобы [Umax обр]>=U2m.

Недостатки такой схемы выпрямления: большие пульсации выпрямленного тока и напряжения, а также плохое использование трансформатора, поскольку по его вторичной обмотке протекает ток только в течение половины периода. Такую установку используют в маломощных системах, когда выпрямленный ток мал.

16. Двухполупериодный выпрямитель, принцип действия, коэффициент пульсации выпрямленного тока.

Переменные составляющие характеризуют величину пульсаций тока и напряжения - student2.ru Переменные составляющие характеризуют величину пульсаций тока и напряжения - student2.ru

Д1     RH   UH     Д2
U1 U2 - +
Переменные составляющие характеризуют величину пульсаций тока и напряжения - student2.ru Переменные составляющие характеризуют величину пульсаций тока и напряжения - student2.ru Переменные составляющие характеризуют величину пульсаций тока и напряжения - student2.ru Переменные составляющие характеризуют величину пульсаций тока и напряжения - student2.ru Переменные составляющие характеризуют величину пульсаций тока и напряжения - student2.ru Переменные составляющие характеризуют величину пульсаций тока и напряжения - student2.ru Переменные составляющие характеризуют величину пульсаций тока и напряжения - student2.ru Переменные составляющие характеризуют величину пульсаций тока и напряжения - student2.ru Переменные составляющие характеризуют величину пульсаций тока и напряжения - student2.ru Переменные составляющие характеризуют величину пульсаций тока и напряжения - student2.ru Переменные составляющие характеризуют величину пульсаций тока и напряжения - student2.ru Переменные составляющие характеризуют величину пульсаций тока и напряжения - student2.ru Переменные составляющие характеризуют величину пульсаций тока и напряжения - student2.ru Переменные составляющие характеризуют величину пульсаций тока и напряжения - student2.ru Переменные составляющие характеризуют величину пульсаций тока и напряжения - student2.ru Переменные составляющие характеризуют величину пульсаций тока и напряжения - student2.ru Схема двухполупериодного однотактного выпрямителя:

Переменные составляющие характеризуют величину пульсаций тока и напряжения - student2.ru i1

i2

Рассматриваемое ВУ фактически представляет собой сочетание двух однополупериодных выпрямителей с общей нагрузкой. При этом напряжение U2 на каждой половине вторичной обмотки можно рассматривать как два независимых синусоидальных напряжения, сдвинутых относительно друг друга на 1800. Поскольку каждый диод проводит ток только в течение той половины периода, когда анод диода становится положительным относительно катода, то при заданном направлении напряжения на вторичной обмотке трансформатора проводить ток будет только диод Д1. При изменении направления напряжения на вторичной обмотке проводящим становится диод Д2. Таким образом, диоды Д1 и Д2 будут находиться в проводящем состоянии в различные полупериоды вторичного, а, следовательно, и первичного напряжения на обмотках трансформатора.

Кривую выпрямленного тока, протекающего по нагрузке при двухполупериодном выпрямлении также можно разложить в гармонический ряд Фурье:

i=Im(2/π-4/3π cos2wt-4/15π cos4wt-…)

Также, как и для предыдущей схемы, наряду с переменными составляющими тока, гармонический ряд содержит и постоянную составляющую I0=2/π Im. В этом случае постоянная напряжения на нагрузке

U0=2U2m/π=2√2 ∙ U2/π.

Следует отметить, что пульсация тока при двухполупериодной схеме выпрямления значительно уменьшается по сравнению со схемой однополупериодного выпрямления, так как коэффициент пульсаций в данном случае

q=(4/3π Im)/(2/π Im)=2/3.

Максимальное значение обратного напряжения в этой схеме: Uобр.m=2U2m.

Переменные составляющие характеризуют величину пульсаций тока и напряжения - student2.ru Переменные составляющие характеризуют величину пульсаций тока и напряжения - student2.ru Переменные составляющие характеризуют величину пульсаций тока и напряжения - student2.ru По сравнению со схемой однополупериодного выпрямителя в двухполупериодном выпрямителе ток в первичной обмотке не будет содержать постоянной составляющей, так как в этой обмотке ток протекает в течение всего периода намагничивание сердечника будет отсутствовать тепловые потери . Поэтому, если необходимо получить большие выпрямленные токи\напряжения, улучшенные условия фильтрации и более высокий КПД, то лучше использовать двухполупериодную схему.

17,18. Емкостной и индуктивный электрические фильтры в выпрямительной схеме и их влияние на коэффициент пульсации выпрямленного тока.

Коэффициент пульсации выпрямленного напряжения можно значительно снизить (до 0,002-0,02), если на выходе выпрямителя включить сглаживающие фильтры. Простейшими сглаживающими фильтрами являются конденсатор, включаемый параллельно нагрузке, и дроссель, включаемый последовательно с нагрузкой.

       
  Переменные составляющие характеризуют величину пульсаций тока и напряжения - student2.ru   Переменные составляющие характеризуют величину пульсаций тока и напряжения - student2.ru

Выпрямитель Нагрузка Выпрямитель Нагрузка

При использовании простейшего емкостного фильтра сглаживание пульсаций выпрямленного тока\напряжения происходит за счёт периодической зарядки конденсатора фильтра Сф (когда напряжение на выходе выпрямителя превышает напряжение на нагрузке) и последующей его разрядки на нагрузку. Конденсатор не пропускает постоянной составляющей тока и обладает тем меньшим сопротивлением для переменных составляющих, чем выше их частота.

Простейший индуктивный сглаживающий фильтр состоит из индуктивной катушки-дросселя, включаемой последовательно с нагрузкой. В результате пульсаций выпрямленного тока в катушке индуктивности возникает ЭДС самоиндукции eL=±L di/dt, которая в силу закона электромагнитной инерции стремится сгладить пульсации тока\напряжения в цепи нагрузки. Индуктивные фильтры обычно применяются в схемах с большими значениями выпрямленного тока, т.к. в случае увеличивается эффективность сглаживания.

С помощью комбинированных (Г- и П-образных) фильтров, состоящих из индуктивностей и ёмкостей, можно получить значительно меньшие коэффициенты пульсаций напряжений\токов в цепи нагрузки, чем при раздельном использовании фильтров. Такие фильтры обладают свойствами и простейших емкостных, и индуктивных фильтров.

       
    Переменные составляющие характеризуют величину пульсаций тока и напряжения - student2.ru
  Переменные составляющие характеризуют величину пульсаций тока и напряжения - student2.ru
 

Г-образный фильтр П-образный фильтр

Наши рекомендации