Однофазные и трехфазные выпрямители

Однофазные и трехфазные выпрямители

Выпрямитель электрического тока

устройство, предназначенное для преобразования переменного тока в постоянный ток

Области, использующие постоянный ток:

• железнодорожная тяга
• городской электротранспорт;
• электролиз;
• питание приводов прокатных станов;
• возбуждения генераторов электростанций.

Силовой диодный выпрямитель электровоза ВЛ80С, построенный по схеме полного моста

Блок питания

устройство, предназначенное для преобразования переменного тока в постоянный ток, а так же понижения напряжения и уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения

• Блоки питания промышленной и бытовой радио- и электроаппаратуры (в том числе так называемые адаптеры.)
• Блоки питания бортовой радиоэлектронной аппаратуры транспортных средств.

Условное обозначение, применяемое в функциональных и структурных схемах

U 1 (t)

U 0 (t)

Структурная схема ВУ

ДБ

СФ

СН

Z н

• Тр - трансформатор преобразует U 1 в нужный на нагрузке уровень напряжения U 2 .
• ДБ- диодный блок (вентиль) преобразует переменное напряжения U 2 в постоянное напряжение U 0 .
• СФ - сглаживающий фильтр снижает уровни пульсаций напряжения до требуемого уровня.
• СН - стабилизатор напряжения- получение напряжения с заданной точностью.
• Z н - нагрузка.

Диодный блок (вентиль)

• это набор диодов, собранный по одной из однофазных или трёхфазных схем выпрямления.
• В управляемых выпрямителях для этой цели служат тиристоры.

ПАРАМЕТРЫ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ:

U н.ср .  среднее выпрямленное напряжение на нагрузке;

I н.ср .  средний выпрямленный ток в нагрузке;

 коэффициент пульсации;

f п  частота основной гармоники выпрямленного напряжения.

Однополупериодный однофазный выпрямитель

• Простейшая схема так как состоит из одного диода или тиристора.
• Для работы требуются сглаживающие фильтры с большими величинами ёмкости и индуктивности.
• Используется в импульсных блоках питания с частотой переменного напряжения свыше 10 кГц.

График напряжения по времени

до выпрямления

после выпрямления

f п = f

Двухполупериодные однофазные выпрямители

«мостовая схема»

«со средней точкой»

«с удвоением напряжения»

«с удвоением тока»

Двухполупериодный выпрямитель со средней точкой

• Во время одного полупериода ток в нагрузку проходит с одной половины вторичной обмотки через один вентиль, в другом полупериоде - с другой половины обмотки, через другой вентиль.
• Недостатком схемы является более сложная и менее рациональная конструкция трансформатора с выводом от средней точки вторичной обмотки

График напряжения по времени

до выпрямления

после выпрямления

f п = 2 f

Двухполупериодный мостовой выпрямитель

График напряжения по времени

• На четырёх диодах,
• изобретён немецким физиком Лео Гретцем.

до выпрямления

после выпрямления

f п = 2 f

Трёхфазные выпрямители

схема Миткевича В. Ф

на трёх диодах

1901 г.

Схема Ларионова А. Н.

на шести диодах

1923 г.

Трехфазный однополупериодный выпрямитель

• Три четвертьмоста параллельно (схема Миткевича)
• С нейтральной точкой и вторичной обмоткой трансформатора, включенной звездой.

f п =3 f

Трехфазный двухполупериодный выпрямитель

• Три полумоста параллельно, объединённые звездой («звезда-Ларионов») (шестипульсный)
• применяется в генераторах электроснабжения бортовой сети почти на всех средствах транспорта (автотракторных, водных, подводных, воздушных и др.).

f п =6 f

схема

Однофазный однополупериодный

0,45

Однофазный двухполупериодный

Трехфазный однополупериодный

0,9

0,7

0,6

1,57

Трехфазный двухполупериодный

1,17

2,34

0,67

1

0,29

0,18

0,25

2

0,057

3

6

ПАРАМЕТРЫ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ:

U н.ср .  среднее выпрямленное напряжение на нагрузке;

I н.ср .  средний выпрямленный ток в нагрузке;

 коэффициент пульсации;

f п  частота основной гармоники выпрямленного напряжения.

Выпрямительный блок (диодный мост)

Принципиальная схема

Сглаживающий фильтр 

устройство для сглаживания пульсаций после выпрямления переменного тока

Емкостный CФ 

конденсатор, включаемый параллельно нагрузке

Индуктивный СФ 

катушка с ферромагнитным сердечником (дроссель), включаемую последовательно с нагрузкой

Инвертор

устройства, предназначенные для преобразования постоянного тока в переменный с регулируемыми напряжением и частотой

Инвертор автомобильный. Преобразует постоянное напряжение бортовой сети (12 В) в переменное напряжение бытовой электросети (220 В)

• В результате преобразования необходимо получить напряжение синусоидальной формы, амплитуду и частоту которого можно регулировать.

применяются в источниках бесперебойного питания, при индукционном нагреве, для регулирования скорости вращения электродвигателей переменного тока.

Инверторы способные работать синхронно с промышленной сетью.

• В системах с «зелеными» источниками электроэнергии (солнечные батареи, ветряки) для подачи электроэнергии напрямую в общую сеть, применяют Grid-tie – инверторы.

основана на том, что ток в ветвях периодически прерывается с помощью вентилей. В качестве вентилей используют тиристоры, МОП-транзисторы, биполярные транзисторы с изолированным затвором.

Типовые схемы инверторов на полупроводниках

маломощные ИБП

до 500 ВА с напряжением на аккумуляторе 12 или 24 вольта.

УБП мощностью от 500 ВА, автомобильные инверторы

мощные источники бесперебойного питания