Какой ток получают от выпрямителей

Выпрямители тока

Сглаживающий фильтр служит для уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения и ставится на выходе, перед нагрузкой.

Кроме указанных основных элементов в состав выпрямителя тока могут входить стабилизаторы напряжения питающей сети, стабилизаторы выпрямленного напряжения или тока на выходе выпрямителя, устройства, позволяющие регулировать выходное напряжение выпрямителя и предохранять выпрямитель от повреждений при нарушении нормального режима работы.

Выпрямитель тока должен обеспечивать на выходе заданное напряжение при определенном токе в нагрузке и допустимом значении коэффициента пульсации выпрямленного напряжения. Коэффициентом пульсации называется отношение, в процентах, амплитуды напряжения основной частоты на выходе выпрямителя к величине выпрямленного напряжения:

Практическое применение находят схемы выпрямления однофазного и трехфазного тока. Наибольшее распространение получили однофазные схемы выпрямителей мощностью до 1 квт. В зависимости от схем построения различают однополупериодные и двухполупериодные выпрямители тока , а также выпрямители с умножением выпрямленного напряжения.

• Схемы выпрямления — однополупериодная, двухполупериодная, мостовая
• Фазочувствительные выпрямители
• Преобразователи постоянного напряжения

Электрический выпрямитель

Электри́ческий выпрями́тель, преобразователь переменного электрического тока в постоянный . Основной элемент электрического выпрямителя – электрический вентиль , пропускающий ток только или преимущественно в одном направлении. В результате периодической коммутации вентилей на выходе электрического выпрямителя формируется однонаправленный пульсирующий ток.

По типу применяемого вентиля электрические выпрямители разделяют на:

• вакуумные (кенотронные);

• газоразрядные;

• полупроводниковые;

• электроконтактные;

по схеме выпрямления на:

• одно- и двухполупериодные;

• мостовые;

• с нулевым выводом;

по числу фаз питающей сети на:

В зависимости от назначения электрические выпрямители выполняют нерегулируемыми (обычно диодными) или регулируемыми (на основе управляемых вентилей и электрических ключей). Подключение электрических выпрямителей к источнику питания осуществляется непосредственно (прямые электрические выпрямители) или с помощью согласующего трансформатора .

Простейший однофазный однополупериодный электрический выпрямитель содержит полупроводниковый диод , активную нагрузку и источник переменного напряжения (см. рисунок).

Схема однофазного однополупериодного выпрямления. Схема однофазного однополупериодного выпрямления. Напряжение на нагрузке характеризуется средним значением (постоянная составляющая) и пульсацией (переменная составляющая). Для уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения (тока) между выходом электрического выпрямителя и нагрузкой включают сглаживающий фильтр.

Получили распространение однофазные схемы выпрямления с двойным преобразованием энергии, содержащие наряду с выпрямителями и сглаживающими фильтрами высокочастотный инвертор и высокочастотный согласующий трансформатор, что позволяет существенно улучшить выходные показатели (по сравнению с прямыми электрическими выпрямителями). Однофазные электрические выпрямители широко применяются в системах питания радиоаппаратуры, в устройствах автоматики и телемеханики , а электрические выпрямители, в которых наряду с выпрямлением осуществляется умножение выпрямленного напряжения, – в высоковольтных установках, предназначенных для испытания электрической изоляции , в рентгеновской аппаратуре , электронных осциллографах и др.

При трёхфазном источнике питания за счёт увеличения числа фаз согласующего трансформатора и каскадного (параллельного или последовательного) соединения вентильных блоков можно получить многофазные схемы выпрямления (с числом фаз 6, 12, 24 и более). Многофазные электрические выпрямители имеют более низкий уровень пульсации выходного напряжения и лучшую форму потребляемого от сети тока. Кроме того, каскадное соединение вентильных блоков позволяет повысить выходное напряжение (при последовательном соединении) или увеличить допустимый выходной ток (при параллельном соединении). Такие электрические выпрямители применяют в основном для питания мощных промышленных установок.

Ю. К. Розанов. Первая публикация: Большая российская энциклопедия, 2006.

Опубликовано 30 марта 2023 г. в 19:04 (GMT+3). Последнее обновление 20 марта 2024 г. в 15:03 (GMT+3). Связаться с редакцией

Ликбез КО. Лекция №1 Схемы выпрямления электрического тока.

Схемы выпрямления электрического тока.
Выпрямитель электрического тока – электронная схема, предназначенная для преобразования переменного электрического тока в постоянный (однополярный) электрический ток.

В полупроводниковой аппаратуре выпрямители исполняются на полупроводниковых диодах. В более старой и высоковольтной аппаратуре выпрямители исполняются на электровакуумных приборах – кенотронах. Раньше широко использовались – селеновые выпрямители.

Для начала вспомним, что собой представляет переменный электрический ток. Это гармонический сигнал, меняющий свою амплитуду и полярность по синусоидальному закону.

В переменном электрическ.

10 июля 2013, среда 10:35
OQtagooi [ ] для раздела Блоги

реклама

Схемы выпрямления электрического тока.
Выпрямитель электрического тока – электронная схема, предназначенная для преобразования переменного электрического тока в постоянный (однополярный) электрический ток.

В полупроводниковой аппаратуре выпрямители исполняются на полупроводниковых диодах. В более старой и высоковольтной аппаратуре выпрямители исполняются на электровакуумных приборах – кенотронах. Раньше широко использовались – селеновые выпрямители.

Для начала вспомним, что собой представляет переменный электрический ток. Это гармонический сигнал, меняющий свою амплитуду и полярность по синусоидальному закону.

В переменном электрическом токе можно условно выделить положительные и отрицательные полупериоды. Всё то, что больше нулевого значения относится к положительным полупериодам (положительная полуволна – красным цветом), а всё, что меньше (ниже) нулевого значения – к отрицательным полупериодам (отрицательная полуволна – синим цветом).

Выпрямитель, в зависимости от его конструкции «отсекает», или «переворачивает» одну из полуволн переменного тока, делая направление тока односторонним.

Схемы построения выпрямителей сетевого напряжения можно поделить на однофазные и трёхфазные, однополупериодные и двухполупериодные.

Для удобства мы будем считать, что выпрямляемый переменный электрический ток поступает с вторичной обмотки трансформатора. Это соответствует истине и потому, что даже электрический ток в домашние розетки квартир домов приходит с трансформатора понижающей подстанции. Кроме того, поскольку сила тока – величина, напрямую зависящая от нагрузки, то при рассмотрении схем выпрямления мы будем оперировать не понятием силы тока, а понятием – напряжение, амплитуда которого напрямую не зависит от нагрузки.

На рисунке изображена схема и временная диаграмма выпрямления переменного тока однофазным однополупериодным выпрямителем.

Из рисунка видно, что диод отсекает отрицательную полуволну. Если мы перевернём диод, поменяв его выводы – анод и катод местами, то на выходе окажется, что отсечена не отрицательная, а положительная полуволна.

Среднее значение напряжения на выходе однополупериодного выпрямителя соответствует значению:
Uср = Umax / π = 0,318 Umax

где: π — константа равная 3,14.
Однополупериодные выпрямители используются в качестве выпрямителей сетевого напряжения в схемах, потребляющих слабый ток, а также в качестве выпрямителей импульсных источников питания. Они абсолютно не годятся в качестве выпрямителей сетевого напряжения синусоидальной формы для устройств, потребляющих большой ток.

Наиболее распространёнными являются однофазные двухполупериодные выпрямители. Существуют две схемы таких выпрямителей – мостовая схема и балансная.

Рассмотрим мостовую схему однофазного двухполупериодного выпрямителя и его работу.

Если ток вторичной обмотки трансформатора течёт по направлению от точки «А» к точке «В», то далее от точки «В» ток течёт через диод VD3 (диод VD1 его не пропускает), нагрузку Rн, диод VD2 и возвращается в обмотку трансформатора через точку «А». Когда направление тока вторичной обмотки трансформатора меняется на противоположное, то вышедший из точки «А», ток течёт через диод VD4, нагрузку Rн, диод VD1 и возвращается в обмотку трансформатора через точку «В».

Таким образом, практически отсутствует промежуток времени, когда напряжение на выходе выпрямителя равно нулю.

Рассмотрим балансную схему однофазного двухполупериодного выпрямителя.

По своей сути это два однополупериодных выпрямителя, подключенных параллельно в противофазе, при этом начало второй обмотки соединено с концом первой вторичной обмотки. Если в мостовой схеме во время действия обоих полупериодов сетевого напряжения используется одна вторичная обмотка трансформатора, то в балансной схеме две вторичных обмотки (2 и 3) используются поочерёдно.

Среднее значение напряжения на выходе двухполупериодного выпрямителя соответствует значению:
Uср = 2*Umax / π = 0,636 Umax

где: π — константа равная 3,14.
Представляет интерес сочетание мостовой и балансной схемы выпрямления, в результате которого, получается двухполярный мостовой выпрямитель, у которого один провод является общим для двух выходных напряжений (для первого выходного напряжения, он отрицательный, а для второго — положительный):

Трёхфазные выпрямители

Трёхфазные выпрямители обладают лучшей характеристикой выпрямления переменного тока – меньшим коэффициентом пульсаций выходного напряжения по сравнению с однофазными выпрямителями. Связано это с тем, что в трёхфазном электрическом токе синусоиды разных фаз «перекрывают» друг друга. После выпрямления такого напряжения, сложения амплитуд различных фаз не происходит, а выделяется максимальная амплитуда из значений всех трёх фаз входного напряжения.

На следующем рисунке представлена схема трёхфазного однополупериодного выпрямителя и его выходное напряжение (красным цветом), образованное на «вершинах» трёхфазного напряжения.

За счёт «перекрытия» фаз напряжения, выходное напряжение трёхфазного однополупериодного выпрямителя имеет меньшую глубину пульсации. Вторичные обмотки трансформатора могут быть использованы только по схеме подключения «звезда», с «нулевым» выводом от трансформатора.

На следующем рисунке представлена схема трёхфазного двухполупериодного мостового выпрямителя (схема Ларионова) и его выходное напряжение (красным цветом).

За счёт использования положительной и перевернутой отрицательной полуволны трёхфазного напряжения, выходное напряжение (выделено красным цветом), образованное на вершинах синусоид, имеет самую маленькую глубину пульсаций выходного напряжения по сравнению со всеми остальными схемами выпрямления. Вторичные обмотки трансформатора могут быть использованы как по схеме подключения «звезда», без «нулевого» вывода от трансформатора, так и «треугольник».
При конструировании блоков питания для выбора выпрямительных диодов используют следующие параметры, которые всегда указаны в справочниках:

— максимальное обратное напряжение диода – Uобр ;

— максимальный ток диода – Imax ;

— прямое падение напряжения на диоде – Uпр .

Необходимо выбирать все эти перечисленные параметры с запасом, для исключения выхода диодов из строя.

Максимальное обратное напряжение диода Uобр должно быть в два раза больше реального выходного напряжения трансформатора. В противном случае возможен обратный пробой p-n, который может привести к выходу из строя не только диодов выпрямителя, но и других элементов схем питания и нагрузки.

Значение максимального тока Imax выбираемых диодов должно превышать реальный ток выпрямителя в 1,5 – 2 раза. Невыполнение этого условия, также приводит к выходу из строя сначала диодов, а потом других элементов схем.

Прямое падение напряжения на диоде – Uпр, это то напряжение, которое падает на кристалле p-n перехода диода. Если по пути прохождения тока стоят два диода, значит это падение происходит на двух p-n переходах. Другими словами, напряжение, подаваемое на вход выпрямителя, на выходе уменьшается на значение падения напряжения.

Схемы выпрямителей предназначены для преобразования переменного — изменяющего полярность напряжения в однополярное — не изменяющее полярность. Но этого недостаточно для превращения переменного напряжения в постоянное. Для того, чтобы оно преобразовалось в постоянное необходимо применение сглаживающих фильтров питания, устраняющих резкие перепады выходного напряжения от нуля до максимального значения.

Какой ток получают от выпрямителей

• Полезные советы
• О дереве и лесе
• Строение дерева и древесины
• Характеристика пород
• Свойства древесины
• Пороки древесины
• Пиломатериалы
• Сушка древесины
• Интересное о дереве
• Тайны древесного ствола

• Шиповые соединения брусков
• Оборудование рабочего места
• Пиление
• Строгание
• Сверление
• Соединение гвоздями
• Соединение шурупами
• Соединение на клею
• Отделка поверхности изделий
• Выжигание по дереву
• Выпиливание лобзиком
• Резьба по дереву
• Инкрустация по дереву
• Токарные работы по дереву

• Точение деталей цилиндрической формы
• Подготовка к точению
• Устройство токарного станка
• Изготовление деталей вручную

• Интересное о металлах
• Станки по обработке металлов
• Оборудование рабочего места
• Металлы и сплавы
• О свойствах металлов
• Сортовой прокат

• Нарезание внутренней резьбы
• Нарезание наружной резьбы
• Опиливание металла
• Рубка металла
• Пиление слесарной ножовкой
• Измерение штангенциркулем
• Измерение микрометром
• Разметка проката
• Виды проката

• Отделка изделий
• Гибка металла
• Правка заготовок
• Разметка заготовок
• Графическое изображение
• Резание металла ножницами
• Сверление отверстий
• Соединения заклёпками
• Процесс изготовления деталей
• Изделия из проволоки
• Тонколистовой металл и проволока

• Электродвигатели
• Источники и проводники
• Оснащение рабочего места
• Электробезопасность
• Электроарматура и светильнии
• Монтаж и ремонт
• Измерительные приборы
• Однофазный переменный ток
• Трёхфазный переменный ток
• Выпрямители переменного тока
• Электромагниты
• Электрозвонок и электрореле
• Электроцепь и электросхема

• Пять заблуждений о клееном брусе
• Светодиодные экраны и электронное табло
• Чем нарезать резьбу
• Трансформаторы
• Вышивка бисером
• Функции станков с ЧПУ
• Стандартизация
• Освещение
• Техэкспертиза
• Обработка стекла
• Робототехника
• Деревообработка
• Изготовление окон
• Строительство
• Вальцовочное оборудование
• Стабилизаторы напряжения для дома
• Технология токарных работ в промышленности
• Алюминиевые сплавы
• Искусственное старение древесины
• Упругость и прочность металла
• Всё о плазменной резке
• Использование станков в производстве
• Особенности гибки металла
• Пресс-ножницы
• Сушильные камеры
• Листовая штамповка – основные ее преимущества
• Железное кружево
• Термовоздушная станция – современная альтернатива паяльнику
• Ядерный взрыв или атака инопланетян. О новых технологиях обработки материалов.
• Страхование

Выпрямители переменного тока

• Печать
• E-mail

Выпрямители переменного тока

Электростанции вырабатывают переменный ток. Однако 25-30% электрической энергии используется в устройствах, работающих на постоянном токе. Для преобразования переменного тока в постоянный ток применяют выпрямители.
Для выпрямления переменного тока раньше использовались электромагнитные преобразователи, ртутные, ионные, электронные лампы. В настоящее время в основном применяются полупроводниковые выпрямители. Они проще по конструкции, меньше по размерам, надежнее при эксплуатации, удобнее при обслуживании и имеют более высокий КПД.

Полупроводники по электропроводимости занимают промежуточное место между проводниками и изоляторами. Для них характерно наличие двух типов проводимости: электронной, или n -проводимости, за счет свободных электронов; дырочной, или p -проводимости, за счет валентных электронов (дырок). Введение определенных примесей позволяет получать полупроводники проводимости n — или p -типа. Если полупроводник имеет две зоны с различными типами проводимости, то на их границе образуется n — p -переход, обладающий односторонней проводимостью электрического тока.

Действительно, при подключении положительного полюса источника к зоне с проводимостью р -типа, а отрицательного — к зоне с проводимостью n -типа дырки будут отталкиваться положительным потенциалом источника тока, а электроны — отрицательным. В результате этого они движутся навстречу друг другу, частично рекомбинируя в зоне перехода, а затем притягиваются к электродам источника питания, обеспечивая прохождение электрического тока через диод (рис. справа, а). Если же последний подключить иначе (рис. справа, б), то зона перехода обедняется носителями зарядов, а его сопротивление резко возрастает и ток через диод не проходит.

Одностороннюю проводимость диода демонстрируют с помощью установки, схематически изображенной на рис. слева.

Такая конструкция диода имеет специфическую зависимость тока от напряжения и имеет вид «клюшки». Для резистора вольт-амперная характеристика имеет вид прямой линии.

Для наблюдения
осциллограммы вольт-амперной характеристики диода, выражающей зависимость величины проходящего через него тока от приложенного напряжения, собирают установку, изображенную на рис. справа, а. Используя вольт-амперную характеристику диода, можно объяснить его свойство выпрямлять переменный ток, нарисовав графики тока и напряжения (рис. справа, б). Если включить генератор развертки осциллографа в установке, то можно наблюдать осциллограмму выпрямленного тока.

Для проводника развернутая диаграмма тока имеет вид синусоиды.

С помощью выпрямителей получают пульсирующий ток, направление которого не меняется, а меняется величина. Для того, чтобы сгладить пульсацию тока, последовательно с диодом включают дроссель (катушка с сердечником), а параллельно — конденсаторы большой емкости (рис. слева). Дроссель и конденсаторы представляют собой фильтр, который сглаживает пульсацию тока. На выходе выпрямителя получают постоянный ток по величине и направлению.

Для выпрямления переменного тока используют три вида выпрямителей: однополупериодный (рис. справа, а), двухполупериодный со средней точкой (рис. справа, б) и двухполупериодный по мостовой схеме (рис. справа, в).
Полупроводниковые диоды разнообразны по конструкции и назначению. Для сильных токов применяют плоскостные диоды, а для слабых токов — точечные диоды.