Многофазные схемы выпрямителей

Схема выпрямителей с умножением напряжения

 

Простейшей схемой является схема удвоения напряжения.

 

Рисунок 1

 

Можно построить схему с многократным умножением напряжения.

 

Рисунок 2

 

Качественное выпрямление при небольших пульсациях возможно лишь при слабых потреблениях тока нагрузки.

Для активно-емкостной нагрузки (RC) имеем:

                                                   (1)

                                                     (2)

                                      (3)

                                                        (4)

                                                  (5)

                                               (6)

                                                            (7)

                                                         (8)

                                               (9)

                                            (0)

                                            (10)

                                     (11)

Существует значительное разнообразие схем выпрямителей с умножением напряжения.

Достоинства:

- сравнительная простота, с увеличением умножения по напряжению;

- заменяет исключительно сложный и малонадёжный высоковольтный трансформатор;

- есть возможность получить сетку питания напряжений постоянного тока;

Недостаток:

- невозможность питаниями нагрузок с большими токами: при больших токах емкости существенно разряжаются, следовательно, пульсация на выходе по напряжению растёт и, следовательно, падает значение этого напряжения. Резкая зависимость от потребляемого нагрузкой тока соответствует большему (100-ни Ом) сопротивлению выпрямителя с умножением частоты.

Все схемы для однофазной сети переменного тока имеют общие недостатки:

- с их помощью затруднительно реализовать питание мощных потребителей (более 1 кВт);

- значительная величина коэффициента пульсации (1,57 - в 1п/п, 0,67 – в 2п/п сх.);

- сравнительно меньшей является частота пульсаций 1-й гармоники;

От указанных недостатков свободны многофазные схемы выпрямителей.

Многофазные схемы выпрямителей

 

Источником питания в многофазном выпрямителе является электроэнергетическая сеть трёхфазного переменного тока промышленной частоты 50 Гц с напряжением U=220(фазное)/380(линейное) В.

Схема Миткевича.

 

Рисунок 3

 

Достоинства:

- является простейшей схемой среди многофазных схем;

- вентили могут быть размещены на одном радиаторе;

- минимальное количество вентилей для трехфазной схемы, т.к. в каждый момент времени работы только 1 вентиль;

- существенно меньше Кп в однофазных схемах и существенно выше fп.

Недостатки:

- сравнительно высокое обратное напряжение на вентилях;

Это устройство целесообразно использовать для работы на R,L нагрузки.

 

Таблица 1.

Параметры работы схемы Миткевича на активную (Rн) и активно-индуктивную (LRн) нагрузку

Rн	LRн

 

Схема Ларионова.

 

Рисунок 4

 

Её целесообразно использовать на активную и индуктивную нагрузку. В схеме в каждый момент времени работает пара вентилей: один из группы {1,3,5} и один из {2,4,6}.

В группе {1,3,5} открыт тот вентиль, напряжение на катоде которого отрицательно по отношению к аноду и имеет наименьшую величину в группе. Ток через нагрузку протекает импульсами 6 раз за период, поэтому:

                                               (12)

                                (13)

Обратное напряжение на вентилях при одинаковых выходных напряжениях на нагрузках в схеме Ларионова оказывается в 2 раза меньше, чем в схеме Миткевича.

 

Таблица 2.

Параметры работы схемы Миткевича на активную (Rн) и активно-индуктивную (LRн) нагрузку

Rн	LRн

 

Выпрямление в этой схеме лучше и имеет пульсацию в 6 раз меньшую и постоянная составляющая почти одинакова с выпрямленным напряжением.

Достоинства:

- схема Ларионова наиболее совершенная схема для трёхфазной сети, определяет её широкое распространение, обеспечивает малую величину коэффициента пульсации; высокая частота пульсации по 1-й гармонике; низкое обратное напряжение в вентиле;

- низкие требования к пропускной способности в вентиле по току;

- хорошее использование габаритной мощности трансформатора, отсутствует подмагничивание сердечника.

Недостатки:

- значительное количество вентилей;

- невозможность размещения вентилей на одном радиаторе;

- недостатки из-за повышенной сложности схемы: увеличенная масса, габариты, стоимости, уменьшение надёжности.

Ещё более высокое качество выпрямленного напряжения и лучших электрических показателей трёхфазного выпрямления обеспечивает схема выпрямителя с расщепленной фазой.

Выпрямитель с расщепленной фазой(Для трёхфазной сети).

В схеме имеется 2 системы вторичных обмоток, одна включена звездой, др.- треугольником. В схеме действует 12 импульсов тока за период.

                                              (14)

 

Рисунок 5

 

Достоинства:

- повышенное качество напряжения;

- низкий Кп;

Недостатки:

- высокая сложность, большие габариты, большое кол-во вентилей, пониженная надежность;

В технике электропитания используют сглаживающие фильтры, исключающие остаточную пульсацию, или сглаживающие её.

ЛИТЕРАТУРА

1. Иванов-Цыганов А.И. Электротехнические устройства радиосистем: Учебник. - Изд. 3-е, перераб. и доп.-Мн: Высшая школа, 200

2. Алексеев О.В., Китаев В.Е., Шихин А.Я. Электрические устройства/Под ред. А.Я.Шихина: Учебник. – М.: Энергоиздат, 200– 336 с.

3. Березин О.К., Костиков В.Г., Шахнов В.А. Источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры. – М.: Три Л, 2000. – 400 с.

4. Шустов М.А. Практическая схемотехника. Источники питания и стабилизаторы. Кн. 2. – М.: Альтекс а, 2002. –191 с.