Выпрямители. Цель лекции: рассмотреть вопросы: схемы выпрямителей однофазного тока

Лекция 13.

Цель лекции: рассмотреть вопросы: схемы выпрямителей однофазного тока.

СХЕМЫ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ ОДНОФАЗНОГО ТОКА

Выпрямители однофазного тока применяют для питания выпрямленным током различных систем и устройств промышленной и транспортной информационной электроники, реша­ющих задачи управления, регулирования, переработки и отображения информации. Такие выпрямители рассчитаны на небольшие мощнос­ти (до нескольких сот ватт). В тяговом электроприводе на электро­подвижном составе (электровозах и моторных вагонах электропоез­дов), получающим питание от контактной сети однофазного тока, применяются мощные однофазные выпрямители от нескольких сотен киловатт до нескольких мегаватт.

Нулевая схема выпрямления

Диоды VD1 и VD2 про­водят ток поочередно, когда по­тенциал их анода положителен относительно средней (нулевой) точки вторичной обмотки транс­форматора Т. Потенциал этой точки принимается равным нулю. Ток i_d замыкается через на­грузку R_d в течение обоих полу­периодов, а вторичные обмотки проводят ток i’₂ и i"₂ поочередно втечение одного полупериода. Магнитная цепь трансформатора работает без вынужденного намагничивания, так как намагни­чивающие силы i'w и i"w направлены встречно. Первичная обмотка нагружена током оба полупериода.

Определим основные расчетные соотношения, воспользовавшись временными диаграммами.

Среднее значение выпрямленного напряжения

(6.1)

где U₂ — эффективное напряжение вторичной обмотки трансформатора. Из выражения (6.1) следует

(6.2)

По аналогии с выражением (6.1) среднее значение тока плеча (диода)

(6.3)

Поскольку

Обратное напряжение плеча

(6.4)

Эффективные значения токов вторичной и первичной обмоток соответственно

Расчетные мощности вторичных и первичной обмоток Матора соответственно

(6.7)

(6.8)
Расчетная, или типовая, мощность преобразовательного трансфор­матора определяется как полусумма мощностей первичной и вторич­ных обмоток:

(6.9)
Коэффициент использования трансформатора

(6.8)

Кривая выпрямленного напряжения u_d содержит постоянную со­ставляющую U_d и переменную составляющую u_d представляющую собой сумму высших гармонических составляющих. Разложение в ряд Фурье кривой u_d_ позволяет определить коэффициенты ряда.

Постоянная составляющая

Синусная составляющая ряда отсутствует, потому что U_d функция четная, а косинусная составляющая имеет только четные гармоничес­кие.

Амплитуда гармонической составляющей порядка п = 2, 4, 6

(6.11)

Эффективнее значение переменной составляющей выпрямленного напряжения

Мостовая схема выпрямления

Диоды VD1 и VD3 (рис. 6.5) об­разуют катодную, а диоды VD2 и VD4 — анодную группы прибо­ров в схеме однофазного моста. К одной диагонали моста подключена вторичная обмотка трансформатора Т, а другая, образую­щая общие катодную и анодную точки, является выводами положи­тельного и отрицательного полюсов выпрямителя.

проводят ток попарно: VD1, VD2 — в течение положитель­ных, a VD3, VD4 — в течение отрицательных полупериодов питаю­щего напряжения. В каждую пару входят диоды катодной и анодной групп. На соответствующих интервалах они совместно с вторичной обмоткой и резистором нагрузки R_d образуют замкнутую цепь тока. В каждый момент времени ток проводит пара диодов: диод катодной группы с более высоким потенциалом на аноде и диод анодной груп­пы с более низким потенциалом катода относительно потенциалов других диодов соответствующей группы

Среднее значение выпрямленного напряжения

где U₂ — эффективное напряжение вторичной обмотки трансформатора.

Среднее значение тока и максимальное значение обратного напря­жения диодов соответственно

Эффективное значение тока вторичной и первичной обмоток трансформатора

Расчетная мощность обмоток трансформатора

Расчетная (типовая) мощность трансформатора

(6.19)

При этом коэффициент использования трансформатора по мощ­ности

Дата добавления: 2014-01-07