Главная | Обратная связь

Мостовая схема выпрямления однофазного тока (схема Греца)

 

Широкое применение находит двухполупериодный выпрямитель, в котором используются четыре диода, включенные по мостовой схеме (рис.4,а).

Эта схема двухтактная, так как в ней по вторичной об­мотке трансформатора ток протекает в обоих направлениях. Допустим, что время положительного полупериода входного напряжения (рис.4,б), верхний по рис.4,а вывод обмотки 3-4 трансформатора имеет положительный потенциал, а нижний вывод имеет отрицательный потенциал, «работают» диоды VD_З и VD2 , которые включены в прямом направлении. Диоды VD₁ и VD₄ в это время не «работают», так как включены в обратном направлении. Через нагрузку (Rн) протекает ток по цепи: (+) верхний вывод об­мотки 3-4 трансформатора; диод VD_З; L_ф; Rн; диод VD₂; (-) нижний вывод обмотки 3-4 трансформатора.

 

г)

в)

б)

а)

Рис.4. Схема двухполупериодного выпрямителя по схеме Греца

и временные диаграммы напряжений.

 

 

Во время отрицательного полупериода входного напряжения, когда верхний вывод обмотки 3-4 трансформатора имеет отрицательный потенциал, а нижний положительный, «работают» диоды VD₄ и VD₁. Через нагрузку Rн протекает ток по цепи: (+) обмотки 3-4 трансформатора ( нижний вывод); диод VD_4; Lф; Rн;; диод VD₁; (-) обмотки 3-4 трансформатора (верхний вывод). В результате в каждом полупериоде ток через нагрузку протекает в одном направлении, т.е. осуществляется двухпериодное выпрямление. Выходное напряжение пульсирует с частотой 100 Гц (при питании выпрямителя от сети переменного тока с часто­той 50 Гц). Рис.4,в отображает пульсации выпрямленного напря­жения без фильтрации, т.е. без применения фильтра Lф,С_1,С₂.

Таким образом, на выходе двухполупериодного выпрямителя по схеме Греца напряжение тоже пульсирующее, хотя импульсы следуют с удвоенной частотой (по сравнению с частотой питающего выпрямитель напряжения).

В качестве сглаживающего фильтра можно применить в этом выпря­мителе фильтры, описанные выше (рис.1а; 2), однако следует иметь в виду, что RC фильтры работают хорошо при небольших токах нагрузки, так как при этом напряжение на обкладках конденсатора меняется незначительно. При больших токах нагрузки вместо резисто­ра ставится катушка индуктивности с сердечником (дроссель) (фильтр L_ф,С_1,С₂ на рис.4,а). Сглаживание пульсаций связано с тем, что дроссель представляет собой большое сопротивление для меняющего тока и малое для постоянного тока, то есть вместе с конденсатором он работает как эффективный фильтр низких частот.

Сглаживающий фильтр действует тем лучше, чем выше частота пульсаций, так как тогда возрастает индуктивное сопротивление дросселя и уменьшается емкостное сопротивление конденсатора. Поэтому лучше сглаживаются пульсации при двухполупериодном выпрямлении, когда их частота удваивается по сравнению с частотой переменного тока на входе выпрямителя. Диаграмма напряжения на выходе выпрямителя и применением сглаживающего фильтра типа LC представлена на рис.4,г.

 

Мостовая схема выпрямления однофазного тока обладает следующими достоинствами:

- хорошее использование мощности трансформатора(до 100 Вт и более);

- повышенная частота пульсаций выпрямленного напряжения;

- отсутствие искажения формы кривых первичного и вторичного токов;

- низкая величина обратного напряжения на диодах;

- возможность использования схемы выпрямления без трансформатора.

 

К недостаткам относятся:

- необходимость, как минимум, четырех выпрямительных диодов;

- повышенное падение напряжений на выпрямительных диодах

и потери в них.

Сравнивая рассмотренные схемы выпрямления однофазного тока, можно прийти к заключению, что лучшей из них является схема Греца, при которой самое высокое использование трансформатора и самая маленькая величина обратного напряжения на диод. Эта схема наиболее часто применяется выпрямительных устройствах военных установок связи.

г)

в)

 

1.1.4.Однополупериодная схема выпрямления трехфазного тока (трехфазная схема выпрямления с нулевым выводом - схема Миткевича)

 

Схема, изображенная на рис.7,а, впервые была предложена в 1901г. академиком В.Ф. Миткевичем и поэтому в литературе часто име­нуется схемой Миткевича.

Вторичная обмотка трехфазного трансформатора соединяется в звезду. Первичная обмотка может соединяться и в звезду, и в треу­гольник. К свободным концам каждой из фаз вторичной обмотки подк­лючаются аноды выпрямительных диодов. Сопротивление нагрузки Rн подсоединяется к нулевому выводу вторичной обмотки и к соединенным вместе катодам диодов.

 

 

Диаграммы напряжений показаны на рис.5,б. Напряжение фаз вторичной обмотки сдвинуты друг относительно друга на 120 . В лю­бой момент открыт только один выпрямительный диод, анод которого находится под наибольшим положительным потенциалом. За период вторичного напряжения все три диода будут откры­ваться и закрываться поочередно. «Работа каждой фазы» будет прохо­дить в течение 1/3 периода. Поскольку выпрямительные диоды включе­ны последовательно с обмотками фаз, ток в фазах будет протекать только одного направления. т.е. схема однотактная

 

а)

.

в)

б)

Рис.5. Однополупериодная схема выпрямления трехфазного то­ка.

а) – электрическая схема; б) – временная диаграмма напряжения на вторичной обмотке трансформатора; в) – временная диаграмма на нагрузке Rн.

По сравнению с однофазными схемами выпрямления схема Митке­вича обеспечивает лучшее соотношение между действующим значени­ем вторичного напряжения трансформатора U₂ и средним значением выпрямленного напряжения (U₀вых).

Достоинства однополупериодной схемы выпрямления трехфазного то­ка:

- меньшая величина пульсаций выпрямленного напряжения;

- большая частота пульсаций выпрямленного напряжения;

К не­достаткам относятся:

- большая величина обратного напряжения на диодах;

- относительно плохое использование трансформато­ра, пос­кольку каждая фаза «работает» только 1/3 периода.

Из-за серьезных недостатков эта схема применяется весьма ограниченно.