Название: Вторичные источники питания - методические указания (В. Н. Рогов)

Жанр: Радиотехнический

Просмотров: 1194


Лабораторная работа №1 «выпрямители переменного напряжения»

 

Цель работы:

−          Исследование работы выпрямителей переменного напряжения на примере схем: однополупериодной, двухполупериодной со сред- ней точкой, однофазной мостовой.

Сведения из теории:

Выбор той или иной схемы источника напряжения вторичного питания

обусловлен        параметрами        питающей        сети,        требованиями        к выходным электрическим параметрам, конструктивными особенностями уст- ройства, температурным диапазоном работы, сроком службы, гарантированной надежностью и перечнем разрешенных к применению или имеющихся в распо- ряжении разработчика элементов. Выбор схемы, удовлетворяющей поставлен- ным требованиям, является задачей, имеющей множество решений.

В зависимости от мощности, напряжения, допустимой пульсации и т.

д. применяются различные схемы выпрямления.

Однополупериодная схема является простейшей схемой выпрямителя.

Из-за низкого коэффициента использования выпрямительного трансформатора полной величины коэффициента пульсации (сглаживание пульсации осуществ-

ляется включенной на выход выпрямителя емкостью или    П-образным CRC-

 

 
фильтром). Эта схема, хотя и применяет-

ся в некоторых случаях для выпрямлен- ных напряжений до нескольких сотен вольт, при токах в нагрузке до 10 мА и нежестких требованиях (десятые доли процента) к пульсации широкого рас- пространения не получила.

Рис. 2.1 Однополупериодная схема

 

Двухполупериодная схема с выводом средней точки дает несколько больший коэффициент использования выпрямительного трансформатора и меньшую по сравнению со схемой однополупериодного выпрямителя пульса- цию вдвое большей частоты тока питающей сети. Двухполупериодный выпря- митель применяют для получения выпрямленных напряжений до нескольких сотен вольт при токах нагрузки до нескольких сотен миллиампер.

Фильтр выпрямителя может быть как с емкостной (ток нагрузки до 200 –

300 мА), так и с индуктивной реакцией. При высоких напряжениях в двухполу-

периодных выпрямителях часто применяют двуханодные кенотроны. Для по- лучения выпрямленных напряжений в несколько десятков вольт при токах на- грузки до нескольких десятков миллиампер целесообразно применение двухпо- лупериодной схемы с полупроводниковыми вентилями. По сравнению с одно- фазной мостовой схемой здесь получается выигрыш в количестве вентилей.

 

 

Рис. 2. 2. Двухполупериодная схема

 

Однофазная мостовая  схема  находит  наиболее  широкое  применение при питании от однофазной сети. Обычно эта схема выполняется на полупро- водниковых вентилях. Следовательно, для этой схемы необходимо минимум четыре вентиля. Обратное напряжение, приходящееся на каждый вентиль, и напряжение вторичной обмотки трансформатора при этой схеме примерно в 2 раза меньше, чем в двухполупериодной схеме.

Коэффициент использования выпрямительного трансформатора высок и достигает 0,9 при фильтре с индуктивной реакцией. Величина и частота первой

гармоники пульсации здесь такие же, как в схеме двухполупериодного выпря- мителя. Однофазную мостовую схему выпрямителя используют для получения выпрямленных напряжений до нескольких сотен вольт при   токах в нагрузке

до сотен ампер.

 

 

Рис. 2.3. Однофазная мостовая схема

 

Схема удвоения напряжения используется для получения высоких на- пряжений (до нескольких десятков киловольт) при небольших (до десятков миллиампер) значениях тока нагрузки. По сравнению с однополупериодной схемой схема удвоения имеет лучший коэффициент использования трансфор- матора. Эта схема при одном и том же значении выпрямленного напряжения имеет примерно в 2 раза меньшее напряжение на вторичной обмотке выпрями- тельного трансформатора и соответственно вдвое меньшее обратное напряже- ние на вентиле.

В качестве вентилей в схеме удвоения в основном используются полу- проводниковые диоды. Пульсация на выходе выпрямителя имеет частоту, рав- ную удвоенной частоте тока питающей сети.

 

Рис. 2.4. Схема удвоения

 

Трехфазная схема дает сравнительно низкий коэффициент использова- ния выпрямительного трансформатора. Ее преимущество по сравнению с од- нофазными схемами заключается в равномерной загрузке фаз трехфазной сети, меньшей величине пульсации и в том, что частота пульсации равна утроенной частоте тока питающей сети. Данная схема не находит широкого применения.

Трехфазная мостовая схема включается в трехфазную сеть переменного тока, обеспечивая равномерную загрузку ее. Она находит применение для по-

лучения как низких, так и высоких напряжений при токах в нагрузке от сотен миллиампер до десятков и даже сотен ампер. Трехфазная мостовая схема явля- ется энергетически наиболее экономичной; обратное напряжение, приходящее-

ся на вентиль, в этой схеме примерно равно величине выходного напряжения выпрямителя; пульсация (на входе LC-фильтра или при отсутствии его) состав- ляет теоретически 5,7\% величины выпрямленного напряжения при частоте, равной ушестеренной частоте напряжения питающей сети. Однако практически

даже при симметричной питающей сети трехфазного тока пульсация достигает

10 – 12 \% вследствие неизбежной асимметрии напряжений на зажимах вторич-

ных обмоток трансформатора.

Разработка той или иной схемы выпрямителя включает в себя выбор и расчет схемы и ее элементов (выпрямительного трансформатора, вентилей, фильтра и устройств регулировки включения, контроля работы и защиты).

При   выборе схемы   и   расчете  выпрямителей  особое внимание должно быть обращено на следующие специфические особенности:

1.         При работе  выпрямителя  на  фильтр  с емкостной реакцией ве-

личина действующего значения тока через вентиль не должна превышать

1,57 Iов, где Iов – допустимое для выбранного типа вентиля среднее значение тока, указанное в ТУ на него.