Главная | Обратная связь

В качестве элемента преобразования переменного тока в постоянный используют в основном полупроводниковые диоды.

Диоды соединяют между собой, трансформатором и с сопротивлением нагрузки с помощью определенной схемы. В зависимости от схемы при одном и том же питающем напряжении изменяются величины токов через выпрямительные диоды, обмотки трансформатора и сопротивление нагрузки, величина и частота пульсаций выпрямленного напряжения.

 

Все схемы выпрямителей могут быть разделены на две группы: однотактные и двухтактные.

Тактность схемы определяется изменением направления протекания тока во вторичной обмотке трансформатора выпрямителя:

- если на одной и той же вторичной обмотке трансформатора ток протекает только в одном направлении, то такая схема называется

однотактной;

- если в обоих направлениях – двухтактной.

 

 

Различных схем существует достаточно много, но в выпрямительных устройствах военных установок связи находят применение пять следующих схем:

- Однополупериодная схема выпрямления переменного тока;

- Двухполупериодная схема выпрямления однофазного тока;

- Мостовая схема выпрямления однофазного тока (схема Греца).

- Однополупериодная схема выпрямления трехфазного тока;

- Мостовая схема выпрямления трехфазного тока

(схема Ларионова).

Первая, вторая и четвертая схемы являются однотактными, третья и пятая – двухтактными.

 

 

Однополупериодная схема выпрямления однофазного тока.

Однополупериодная схема выпрямления однофазного тока являет­ся простейшей схемой.

Однополупериодные выпрямители применяют при мощности в наг­рузке до 5-10 Вт и тогда, когда не требуется малый коэффициент пульсаций (отношение амплитуды первой гармоники составляющей выпрямленного напряжения к его постоянной составляющей).

Схема однополупериодного выпрямителя применяется с одним выпрямительный диодом VD₁ ( рис 1а).

Трансформатор TP₁ служит для повышения или понижения переменного напряжения Uвх. Напряжение на выходах вторичной обмотки (3-4) трансформатора периодически меняется по знаку. Допустим, что во время положительного полупериода входного напряжения потенциал верхнего (по рис.1,а) вывода обмотки 3-4 трансформатора положителен, а потенциал нижнего вывода на этой же обмотки отрицателен. Диод VD₁ включен в прямом направлении и в цепи: (+, верхний вывод обмотки 3-4 трансформатора; диод VD₁; сопротивление нагрузки Rн; (-);нижний вывод обмотки трансформатора протекает ток.

Во время отрицательного полупериода входного напряжения потенциал верхнего вывода обмотки 3-4 трансформатора отрицателен, а нижний вывод этой же обмотки имеет положительный потенциал. Во время этого полупериода диод VD₁ включен в обратном направлении, ток через диод практически не протекает (только малый обратный ток Iобр, обуслов­ленный движением не основных носителей тока). Таким образом, ток через нагрузку (в данном случае через Rн) протекает не непрерывно, а периодически, и только в течение одного полупериода (импульсы пунктирной линией на рис.1,в.

Так как падение напряжения на Rн прямо пропорционально току через нагрузку и сопротивлению нагрузки, то на выходе выпрямите­ля получается пульсирующее напряжение с частотой 50 Гц (при пита­нии выпрямителя от сети переменного тока с частотой 50 Гц).

Для питания большинства электронных схем подобное напряжение непригодно. Поэтому все выпрямители, являющиеся вторичными источ­никами питания, имеют сглаживающие фильтры, предназначенные для уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения. Сглаживающие филь­тры имеют в качестве основных элементов конденсаторы, катушки ин­дуктивности с сердечником (дроссели) и резисторы.Простейший фильтр состоит из конденсатора (обычно электролитического), включенного параллельно резистору нагрузки (С₁ на рис.1,а).

Сглаживание пульсаций выпрямленного напряжения осуществляет­ся следующим образом: в течение полупериода, когда диод открыт, ток протекает через Rн и одновременно заряжается конденсатор С₁ почти до амплитудного значения переменного напряжения. В следующий период, когда диод закрыт, конденсатор разряжается через Rн. В ре­зультате пульсации становятся меньше (сплошная линия на рис.1в). Чем больше емкость конденсатора С₁ и сопротивление нагрузки Rн, тем медленнее разряжается конденсатор, и соответственно, уменьшаются пульсации. Более эффективное сглаживание пульсаций выпрямленного напряжения осуществляется при включении в цепь фильтрации резисто­ра и еще одного конденсатора (рис.2).

в)

а)

б)

Рис.1. Схема однополупериодного выпрямителя (а) и временные диаграммы напряжений (б и в).

 

Рис.2. Схема однополупериодного выпрямителя со сглаживающим фильтром R.С.

Достоинстваоднополупериодного выпрямителя:

- минимальное число элементов, прост в изготовлении;

- невысокая стоимость;

- возможность работы без трансформатора (при использовании полупроводниковых диодов).

 

Недостатки:

- большая величина и низкая частота пульсаций выпрямленного напряжения;

- не рациональное использование трансформатора ( трансформатор «работает» только в течение половины периода);

- большие значения величины обратного напряжения на диоде и амплитуды тока через диод, затрудняющие выбор диода.

Ввиду серьезных недостатков схема однополупериодного выпрями­теля мало применяется в устройствах электропитания и то только в весьма маломощных цепях.