Структурная схема выпрямителя
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
ляет наглядно сравнивать значения постоянной составляющей и амплитуд iастотой первой и высших гармоник.
На рисунке, приведённом ниже, показаны спектры входного напряжения и тока, протекающего через диод. Среднее за период значение выпрямленного тока, т.е. постоянная составляющая I0 определяется соотношением:
где Ri-внутреннее сопротивление генератора; Rн - сопротивление нагрузки; Im-амплитуда импульса тока.
Поэтому постоянное напряжение U0 на нагрузке Rн определяется выражением:
Важным параметром выпрямителя является коэффициент пульсаций Кп; где U1m - амплитуда первой гармоники напряжений; U0 -постоянная составляющая напряжений. Т.к. для однополупериодной схемы амплитуда 1-й гармоники имеет значительную величину . Выпрямленное напряжение с такими значительными пульсациями, как правило, не пригодно для практических целей. Для уменьшения коэффициента пульсации используется двухполупериодные схемы выпрямителей.
1.1.2 Однофазный двухполупериодный выпрямитель
Подобный выпрямитель состоит из трансформатора, вторичная обмотка которого состоит из 2-х частей и 2-х полупроводниковых диодов.
Наличие средней точки трансформатора приводит к тому, что напряжение на каждой половине вторичной обмотки w1 и w2 будет приложено к каждому из диодов VD1 и VD2. В течение положительного, для половины обмотки w1, полупериода диод VD1 открывается и возникает ток в цепи этого диода, протекающий через нагрузку. В течение отрицательного полупериода диод VD1 закрыт, и открывается диод VD2. В этом случае также возникает импульс тока через нагрузку. Таким образом, в цепи нагрузки ток протекает в течение обоих половин полупериода. Вследствие этого частота пульсаций тока в цепи нагрузки становится вдвое больше, чем частота синусоидального напряжения, приложенного к выпрямителю. Полученную последовательность импульсов можно представить в виде суммы постоянной составляющей I0 и суммы переменных составляющих iастотами, кратными удвоенному значению частоты выпрямленного напряжения:
Постоянная составляющая тока нагрузки I0 вдвое больше, чем при однополупериодном выпрямлении:
а постоянная составляющая напряжения на нагрузке U0 равна:
Коэффициент пульсаций в двухполупериодной схеме значительно меньше, чем в однополупериодной (Кп=0,67).
Недостатком подобной схемы выпрямителя является увеличенное число витков вторичной обмотки.
1.1.3 Мостовая схема выпрямителя
В течение положительной полуволны входного напряжения открываются диоды VD1 и VD3, и в цепи нагрузки возникает импульс тока. Отрицательная волна напряжения открывает диоды VD2 и VD4, что также приводит к протеканию импульса тока через нагрузку. Мостовая схема имеет характеристики, аналогичные предыдущей схеме. Достоинством мостовой схемы является меньшее число витков вторичной обмотки, чем в предыдущей схеме. В настоящее время в схемах выпрямителя наиболее часто используют не отдельные диоды, а диодные сборки (КЦ 402, КД 405 и т.д.), состоящие из 4-х диодов, образующих мостовую схему.
1.2 Основные параметры и характеристики выпрямительных устройств
. Действующее значение напряжения на вторичной обмотке трансформатора U2.
. Амплитудное значение напряжения на вторичной обмотке трансформатора U2мах.
. Среднее значение выпрямленного напряжения на нагрузке U0.
. Среднее значение выпрямленного тока в нагрузке I0.
. Действующее значение напряжения пульсаций на нагрузке Uп.
. Максимальные изменения напряжения на нагрузке DUвых.
. Коэффициент пульсаций Кп (характеризует степень приближения кривой выпрямленного напряжения к прямой линии).
. Коэффициент сглаживания Кс (это параметр фильтра).
. Коэффициент полезного действия выпрямителя h.
10. Амплитудное значение тока через диод.
11. Обратное напряжение на диоде - наибольшая разность потенциалов, приложенная к диоду в тот момент времени, когда он не пропускает тока.
1.3 Сглаживающие фильтры
При работе схем выпрямителей выпрямленное напряжение всегда является пульсирующим и содержит кроме постоянной переменные составляющие. Поскольку в любой схеме выпрямителя коэффициент пульсаций выходного напряжения во много раз превышает пределы допустимых значений, на выходе выпрямителей включают сглаживающие фильтры. Основными требованиями, предъявляемыми к сглаживающему фильтру, являются уменьшение переменной составляющей и минимальное уменьшение постоянной составляющей выпрямленного напряжения. Последнее связано с тем, что фильтр включают между выпрямителем и нагрузкой и через него проходит весь ток нагрузки. При этом одновременно с уменьшением переменной составляющей за iет потерь в фильтре уменьшается и постоянная составляющая выпрямленного напряжения.
Одним из основных параметров фильтра является коэффициент сглаживания. Коэффициентом сглаживания g называют отношение коэффициента пульсаций на входе фильтра к коэффициенту пульсаций на выходе фильтра: g= Кп вх/Кп вых. Роль простейших сглаживающих фильтров могут играть индуктивны катушки (дроссели), включенные последовательно с нагрузкой, и конденсаторы, включенные параллельно нагрузке.
1.3.1 Выпрямительные устройства с простым емкостным фильтром на выходе
Назначение конденсатора на выход