Схемы выпрямления (стр. 1 из 3)

Федеральное агентство по образованию

Федеральное государственное образовательное учреждение среднего профессионального образования

Чебоксарский электромеханический колледж

Письменная экзаменационная работа

Схемы выпрямления

2010

Введение

Основные направления экономического и социального развития предусматривают интенсивное развитие автоматизации и роботизации всего народного хозяйства страны, повышение энерговооруженности труда.

Решение этих задач непосредственно связано с совершенствованием электрооборудования промышленных установок, со степенью автоматизации технологических линий и участков производства, с качеством обслуживания, от которого зависят бесперебойность и ритмичная работа предприятия.

Политика нашей страны направлена на то, чтобы совершенствовать систему образования с учётом потребностей ускорения социально-экономического развития, требований выдвигаемых прогрессом науки и техники.

Чтобы обслуживать электрооборудование, соответствующее современному уровню развития науки и техники, электромонтёр должен обладать знаниями по устройству электрических двигателей, аппаратов защиты и управления, иметь представление об особенностях работы полупроводниковой техники и устройств автоматики, уметь разбираться в системах электрооборудования технологических установок и устройств и т.д. Цель выпускной квалификационной работы – овладеть необходимым комплексом знаний в области монтажа и обслуживания преобразовательной полупроводниковой техники.

1. Полупроводниковые схемы выпрямления на диодах

1.1 Понятие полупроводникового выпрямителя

Выпрямитель электрического тока — механическое, электровакуумное, полупроводниковое или другое устройство, предназначенное для преобразования переменного входного электрического тока в постоянный выходной электрический ток.

Большинство выпрямителей создаёт не постоянные, а пульсирующие однонаправленные напряжение и ток, для сглаживания пульсаций которых применяют фильтры.

1.2 Полупроводниковый диод

Рисунок 1.2.1 - Вольтамперная характеристика диода

Полупроводниковые диоды работают на принципе односторонней электропроводимости и имеют один электрический переход и два вывода. Вольтамперная характеристика диода (рисунок 1.2.1.) показывает зависимость проходящего через него тока от приложенного напряжения.

Если к анодному выводу приложен положительный потенциал, то сопротивление электрического перехода мало и ток проходящий через прибор, ограничивается только сопротивлением нагрузки RH. Падение напряжения на диоде при прохождении номинального тока составляет 0,5-1В.

Если к анодному выводу приложен отрицательный потенциал, то диод имеет большое сопротивление и через прибор проходит обратный ток составляющей десятые доли ампера, т.е. можно считать, что ток в обратном Если обратное приложенное напряжение превышает номинально допустимое то диод выходит из строя.

1.3 Применение схем выпрямления

1) выпрямление электрического тока; 2) блоки питания аппаратуры; 3) выпрямители электросиловых установок; 4) сварочные аппараты;

1.4 Выпрямление электрического тока

Выпрямители обычно используются там, где нужно преобразовать переменный ток в постоянный ток.

1.5 Блоки питания аппаратуры

1) блоки питания промышленной и бытовой радио- и электроаппаратуры (в т.ч.,так называемые, адаптеры);

2) блоки питания бортовой радиоэлектронной аппаратуры транспортных средств.

1.6 Выпрямители электросиловых установок

1) выпрямители питания главных двигателей постоянного тока автономных транспортных средств и буровых установок;

2) преобразователи бортового электроснабжения постоянного тока автономных транспортных средств: автотракторной, железнодорожной, водной, авиационной и другой техники.

1.7 Сварочные аппараты

В сварочных аппаратах постоянного тока применяются чаще всего мостовые схемы на мощных кремниевых выпрямительных диодах — вентилях (клапанах), с целью получения постоянного сварочного напряжения и тока. Он отличается от переменного тем, что при использовании его сильнее нагревается область дуги около положительного (+) её полюса, что позволяет либо осуществлять щадящую сварку свариваемых деталей преимущественно плавящимся сварочным электродом, либо экономить электроды, осуществляя резку металла электродуговой сваркой.

1.8 Однофазная мостовая схема

Схема состоит из 4-х диодов V1-V4, соединенных по схеме моста и подключенных к сети переменного тока через трансформатор или напрямую. Трансформатор позволяет согласовать напряжение сети и выпрямленное напряжение нагрузки. В одну диагональ моста (точки 1 и 3) включен источник переменного напряжения, а в другую(точки 2 и 4) – нагрузка RH.

Диоды работают поочерёдно парами V1,V3 и V2,V4. В положительный полупериод напряжения U2ф потенциал точки 1 положителен, а точки 3-отрицателен. Диоды V1 и V3 включены в прямом направлении, а V2 и V4- в обратном. Ток от положительного зажима вторичной обмотки трансформатора проходит через диод V1, нагрузку к открытому диоду V3 и к отрицательному зажиму вторичной обмотки трансформатора.

В отрицательный полупериод (полярность напряжения указана в скобках) диоды V2 и V4 проводят ток, а V1и V3 закрыты. Ток от положительного зажима проходит через диод V2 и нагрузку к открытому диоду V4 и к отрицательному зажиму вторичной обмотки трансформатора. Таким образом, ток в цепи нагрузки каждый период проходит в одном направлении.

1.9 Недостатки однофазной мостовой схемы

Однофазные мостовые схемы из-за больших пульсаций выпрямленного напряжения применяют в электроустановках малой мощности.

1.10 Трехфазная нулевая схема

Схема состоит из 3-х диодов и трансформатора, первичная обмотка

которого соединена в звезду или треугольник, а вторичная - в звезду. Анодные выводы диодов подключают к обмоткам трансформатора, а катодные к общей точке. Нагрузку включают между нулевой точкой трансформатора и общей точкой диодов.

При активной нагрузке Rн ток через каждый диод протекает в течение 1/3 периода частоты сети, когда напряжение в одной фазе трансформатора больше чем в двух других, а выпрямленный ток проходит по нагрузке непрерывно. В момент пересечения положительных значений напряжений каждой фазы трансформатора в точках а, б и в, называемых точками естественной коммутации диодов, ток прекращает проходить в одном диоде и начинает протекать через другой.

1.11 Достоинства и недостатки трехфазной нулевой схемы

Схема позволяет получать выпрямленное напряжение более сглаженной формы, чем однофазная мостовая.

Недостаток- прохождение тока через вторичные обмотки только в одном направлении, что создаёт магнитный поток подмагничивания, вызывающий дополнительный нагрев трансформатора.

Поэтому схему широко применяют только в выпрямительных установках с трансформаторами, ток вторичной обмотки которых не превышает 100 ампер.

1.12 Трёхфазная мостовая схема

Схема состоит из 6 диодов, которые образуют 2группы: с общим катодным выводом(V1,V3 и V5) и общим анодным выводом(V2,V4 и V6). В нечётной группе (V1,V3 и V5) диоды в течении каждой трети периода работают с наиболее высоким потенциалом анодного вывода.

В чётной группе (V2,V4 и V6) в этот период времени работает тот диод у которого катодный вывод имеет наиболее отрицательный потенциал (интервал а-г для диода V6 и г-б для диодаV2) по отношению к общей точке анодных выводов.

Таким образом в интервале а-г ток проходит от фазы а трансформатора через диод V1, нагрузку Rн, диод V6 к фазе б трансформатора. В интервале г-б ток проходит через диод V1 нагрузку Rн, и диод V2.

В схеме в любой момент времени при активной нагрузке ток проходит через 2 диода, один из нечётной, а другой - из чётной группы. Диоды нечётной группы коммутируются в момент пересечения положительных участков синусоид(а, б, в) а чётные группы – в момент пересечения отрицательных участков(г, д, е).

1.13 Достоинства и недостатки трёхфазной мостовой схемы

Небольшой коэффициент пульсации выпрямленного напряжения.

Отсутствие дополнительного нагрева.

Таблица

Схема выпрямления	Число фаз выпрямления m	Коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения
Однофазная мостоваяТрёхфазная нулеваяТрёхфазная мостовая	236	0,670,250,057