Выпрямители с удвоением напряжения

В устройствах, где необходимо создать высокий потенциал с малой нагрузкой применяются схемы с удвоением напряжения (умножением) рис. 9. В первый полупериод ток заряжает конденсатор С1 до напряжения , во второй полупериод ток заряжает конденсатор С2 до такого же напряжения. Общее напряжение, действующее на конденсаторах, равно сумме напряжений, действующих на С1 и С2

.

При бесконечно большом сопротивлении нагрузки общее напряжение на конденсаторах стремится к удвоенному значению напряжения вторичной обмотки

,

где – действующее значение напряжения вторичной обмотки трансформатора.

ТРЁХФАЗНАЯ СХЕМА ВЫПРЯМЛЕНИЯ

Одной из лучших схем трёхфазного выпрямления является схема, предложенная. А.Н.Ларионовым (рис.10). По принципу работы она является мостовой двухтактной схемой. В этой схеме в каждый момент времени ток проходит через нагрузку и те два вентиля, к которым приложено наибольшее напряжение. Например, в интервале времени t₁-t₂ ток проходит через вентиль 1, резистор R_Н и вентиль 4, так как к вентилям 1 и 4 приложено линейное напряжение U_ав,которое в рассматриваемый интервал времени больше других линейных напряжений.

В момент времени t₂-t₃ наибольшим будет линейное напряжение U_ac, поэтому ток будет проходить через вентиль 1, резистор R_H и вентиль 6. В следующие интервалы времени работать будут вентили 3 и 6, 3 и 2, 5 и2 и т.д. Направление тока через нагрузку R_H остаётся одним и тем же.

На рис.11а приведены временные диаграммы напряжений, действующих на зажимах вторичной обмотки трёхфазного трансформатора. На рис.11б приведены кривые выпрямленных напряжений и токов в цепи нагрузки R_H.

Среднее значение выпрямленного напряжения

Обратное напряжение , т.е. обратное напряжение примерно равно среднему выпрямленному напряжению.

a

Большим преимуществом подобной схемы по сравнению с другими является малая пульсация выпрямленного тока (к = 0,057), что в ряде случаев позволяет обходиться без фильтров. Частота пульсации в шесть раз больше частоты тока сети, т. е. обратное напряжение примерно равно среднему выпрямленному напряжению.

б

Недостатком её является постоянное присутствие в цепи нагрузки двух последовательно включенных вентилей, что, как и в однофазной мостовой схеме, влечет за собой увеличение потерь в вентилях и снижение КПД установки.

в

Применяется трёхфазная мостовая схема для получения постоянного напряжения в установках большой мощности.

г

СГЛАЖИВАЮЩИЕ ФИЛЬТРЫ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ

Простейшими сглаживающими фильтрами являются фильтры, состоящие либо из одной индуктивности, включённой последовательно с нагрузкой рис.12а, либо из одной ёмкости, включённой параллельно нагрузке рис.12б.

Работа этих фильтров основана на накоплении энергии в магнитном поле катушки индуктивности или электрическом поле конденсатора во время увеличения напряжения U₀ на нагрузке R_H с последующей её отдачей в цепь.

Для лучшего сглаживания пульсаций необходимо, чтобы индук­тивное сопротивление дросселя было значительно больше, чем соп­ротивление нагрузки, а ёмкостное сопротивление конденсатора значительно меньше, чем сопротивление нагрузки,

Индуктивный фильтр обеспечивает хорошее сглаживание пульсаций при малых сопротивлениях нагрузки, т.е. при больших токах, поэтому его применяют главным образом, в мощных выпрямитель­ных установках.

Ёмкостный фильтр обеспечивает хорошее сглаживание пульса­ций при больших сопротивлениях нагрузки, т.е. при малых токах, поэтому его применяют, главным образом, в выпрямительных уста­новках малой мощности.

Рассмотренные выше простейшие фильтры не могут обеспечивать хорошей фильтрации, поэтому на практике применяются различные схемы, в которых индуктивности и ёмкости используются вместе.

Рис. 13. Схема Г-образного фильтра

Наиболее простым является Г -образный фильтр, изображённый на рис.13. Он состоит из дросселя и конденсатора, причём первым (входным) элементом является индуктивность. Если вы­полняется условие X_С<<R_H<<X_L то дроссель и конденсатор при совместном включении использу­ется значительно лучше, чем каждый из элементов схемы. Это приводит к значительному уменьшению пульсаций выпрямленного тока. Очень большое распространение получил П -образный фильтр, который можно рассматривать как сочетание двух простых фильтров: ёмкостного, состоящего из конденсатора С₁ и Г -образного, состоящего из дрос­селя L и конденсатора С₂. В тех случаях, когда необходимо получить низкий коэффициент пульсаций, применяются сложные многозвенные фильтры, состоящие из нескольких последовательно соединенных Г -образных звеньев.

Дата добавления: 2015-07-08