|
| |
|
Главная Журналы Схема однополупериодного выпрямителя приведена на рис. III-2. Первичная обмотка трансформатора Тр включается в сеть переменного тока. Во вторичную обмотку последовательно включены вентиль В и нагрузка. Вентиль вклю-  Рис. 111-1. Струнтуриая схема выпрямительного устройства и графики его работы чают чаще всего катодом к нагрузке, а анодом - к обмотке трансформатора. В простейшем случае нагрузкой слунсит активное сопротивление В. Когда в цепи действует переменное напряжение, на вторичной обмотке трансформатора индуктируется переменная э. д. с. е, под действием которой ток в цепи может проходить только в течение тех полунериодов, когда анод вентиля имеет положительный потенциал относительно катода. Вентиль пропускает ток в первый полупериод и не пропускает тока во второй, когда потенциал анода становится отрицательным. Благодаря этому ток во вторичной цени протекает только в одном направлении, но с перерывами. Кроме того, величина тока в течение полунериода изменяется по величине от нуля до максимального значения bmjkl. а затем опять спадает до нуля. Ток, который протекает в одном направлении, но из1меняется по величине, называется пульсирующим (рис. II1-2, г). Для практики важно знать среднее значение выпрямленного тока /„, протекающего по сопротивлению нагрузки за период. Оказывается, что при однонолупериодном выпрямлении среднее значение выпря.мленного тока /в в 3,14 раза меньше максимального: 2 в макс Среднее значение выпрямленного напряжения также в 3,14 раза меньше максимального. .Мощность выпрямителя определяется как произведение средних значений а Uc  I I I 0 ti * 2tt 31 1b макс напряжения и тока. Для характеристики схемы выпрямления имеет важное значение максимальное обратное напряжение на вентиле. Оно достигает амплитуды э. д. с. вторично!! обмотки транс-форматора (рис. I1I-2, б) и, следовательно, более чем в 3,14 раза выше среднего значения напряжения на нагрузке. Без знания этих соотношений и величин нельзя подобрать необходимый вентиль для выпрямителя, работающего на заданную нагрузку. При использовании схемы однополупериодного выпрямления вентиль должен допускать амплитудное значение тока и максимальное напряжение, но крайней мере в 3,14 раза превышающее средние значения тока и напряжения на нагрузке. Из рис. II1-2, виг видно также, что частота пульсаций напряжений на вентиле и на нагрузке равна частоте сети, т. е. 50 гц. Если обозначить отношение величины макси.мального значения первой гармоники к среднему значению выпрямленного напряжения коэффициентом пульсаций, то для схемы однополупериодного выпрямления эти относительные пульсации составляют 157%. Гис. Ш-2. Схема (а) однополупериодного выпрямителя и графики (б, в, г), иллюстрирующие его работу Из рассмотрения работы такого выпрямителя нетрудно видеть, что в схеме плохо используется трансформатор, так как ток во вторичной обмотке протекает в течение лишь одного полупериода за период. Таким образом, однополупериодная схема выпрямления имеет ряд иринциниальных недостатков: 1) низкое использование трансформатора; 2) большую величину относительных пульсаций выпрямленного напряжения и тока, составляющую 157% при частоте пульсаций, равной частоте сети, что требует применения громоздких фильтров для их сглаживания; 3) большую величину обратного напряжения на вентиле, в три с лишним раза превышающего среднее значение выпрямленного напряжения. Все эти недостатки ограничивают использование схем однонолупериодного выпрямления, и они применяются только тогда, когда потребляемый ток очень мал. § 2. двухполупериодный выпрямитель Рассмотрим схему двухполупериодного выпрямителя с выводом нулевой точки от вторичной обмотки трансформатора и графики, поясняющие его работу (рис. III-3). Первичная обмотка трансформатора включается в сеть однофазного неременного тока. Вторичная обмотка имеет вывод от средней точки и благодаря этому создает две э. д. с. равной величины, но противоположные по фазе. Потенциал средней точки равен нулю, почему и сама точка получила название нулевой. В этой схеме используются два вентиля. Нагрузка - активное сопротивление - включена между катодами вентилей и нулевой точкой. Когда в цени действует неременное напряжение, вентили и В работают поочередно: в течение первого иолупериода положительный потенциал имеет анод вентиля В, ток проходит через этот вентиль и сопротивление нагрузки к нулевой точке О трансформатора и далее через верхнюю половину его обмотки к аноду вентиля - цень замкнута. В течение второго иолупериода положительный потенциал возникает на аноде вентиля В и через этот вентиль и сопротивление нагрузки в том же самом направлении - а и, в направлении к нулевой точке трансформатора. После нулевой точки ток протекает по второй половине обмотки трансформатора к аноду вентиля В. Особенностью двухполупериодного выпрямителя является то, что выпрямленный ток проходит в нем в течение обоих нолунериодов неременного тока и каждая половина вторичной обмотки трансформатора нагружена токомтоль-ко половину периода. Среднее значение выпрямленного тока /в, протекающего по сопротивлению нагрузки за период, равно: 2 макс "
Рис III-3. Схема (а) и графики (б, в, г, д), иллюстрирующие работу двухполупериодного выпрямителя с выводом нулевой точки Т. е. величина выпрямленного тока в два раза больше по сравнению с выпрямленным током однонолупериодного выпрямителя при одинаковых амплитудных значениях тока. Среднее значение вьшрям-.ленного напряжения также в 1,57 раза (374) меньше максимального. Величина обратного напряжения на вентиле в двух- иолупериодном выпрямителе может быть найдена из рассмотрения рис. III-3, б и близка к величине, в два раза превышающей амплитуду фазной э. д. с. вторичной обмотки. Обратное напряжение на вентиле более чем в 3,14 раза превышает среднее значение выпрямленного напряжения. В схеме двухнолунериодного выпрямления лучше иснользуется трансформатор, так как в течение периода то по одной половине, то ио второй протекает ток. Из графиков рис. III-3, д видно, что частота пульсаций выпрямленного тока в два раза выше частоты переменного тока питающей сети. Относительные пульсации при двух-полупериодном выпрямлении составляют 67%, что зна- чительно упрощает создание сглаживающих фильтров по сравнению с фильтрами для однополупериодны\ схем выпрямления. Таким образом, двухполупериодная схема имеет но сравнению с однополупериодной схемой выпрямления следующие преимущества; 1) лучшее использование трансформатора; 2) меньшую величину и в два раза более высокую частоту пульсаций выпрямленного напряжения; 3) в два раза большую величину среднего выпрямленного тока при одинаковом его амплитудном значении. В отношении величины обратного напряжения на вентиле однополупериодная схема и схема с нулевым выводом равноценны, так как в обеих обратное напряжение в 3,14 раза больше среднего значения выпрямленного напряжения. В двухполунериодной схеме выпрямления с нулевым выводом обычно используются двуханодные вентили: кенотроны, низковольтные газотроны и др. Двухполупериодная схема выпрямления является наиболее расиро-страненной. § 3. МОСТОВАЯ СХЕМА ВЫПРЯМЛЕНИЯ Помимо схемы двухполупериодного выпрямителя с выводом нулевой точки от вторичной обмотки трансформатора двухполупериодное выпрямление можно получить, используя мостовую схему. Рассмотрим однофазную мостовую схему и графики, поясняющие работу такого выпрямителя (рис. 111-4). Первичная обмотка трансформатора включается в сеть переменного тока. К вторичной обмотке подключается мост, составленный из четырех вентилей, причем э. д. с, развиваемая вторичной обмоткой трансформатора, воздействует на диагональ моста а - в, а нагрузка включается в другой его диагонали - между точкой соединения катодов двух вентилей (положительный нолюс выпрямителя) и точкой соединения анодов двух других вентилей (отрицательный полюс). Путь тока во вторичной цени показан на схеме стрелками; сплошной - за один и пунктирной - за другой полупериод. Как видно из схемы, вентили пропускают ток попарно: при положительном потенциале точки а ток  проводят вентили и включенные последовательно, а в следующий полупериод работают вентили 5, и В Среднее значение выпрямленного (1апря;кения и тока взятых но отношению к максимальньш, вычисляется, как и для схемы с выводом нулевой точки. Обратное напряжение на вентиле в мостовой схеме при холостом ходе (при наихудших условиях) достигает амплитуды э.д.с. вторичной обмотки трансформатора. В этой схеме полностью используется трансформатор, так как по вторичной обмотке ток проходит в течение обоих полунериодов, причем кривая тока синусои-да.льна. Мостовая схема позволяет сделать выпрямитель без трансформатора, если подводимое к ней неременное напряжение соответствует напряжению, которое должно быть подано на вход выпрямителя. Мостовые схемы выпрямителей находят все более и более широкое применение в звуковоспроизводящей аппаратуре п обычно собираются на полупроводниковых вентилях. Рис. [11-4. Схема (я) п графики (б, в, г, а, с), иллюстрирующие работу однофазного мостового выпрямителя § 4. СГЛАЖИВАЮЩИЕ ФИЛЬТРЫ Рассматривая схемы выпрямителей и графики, поясняющие работу схе.м, мы видим, что на нагрузке протекает пульсирующий ток. Однако он практически не находит применения. Для питания усилительных устройств необходимо иметь источник высокого постоянного напряжения с пульсациями, которые не должны превышать сотых и даже тысячных долей процента. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 [ 13 ] 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 |