Выпрямители.Понятие.Виды.Классификация
презентация к уроку на тему
Предмет: Основы электроники и цифровой схемотехники
Скачать:
| Вложение | Размер |
|---|---|
 vypryamiteli.pptx | 1.14 МБ |
Предварительный просмотр:
Подписи к слайдам:
-Это преобразователь электрической энергии. -Это полупроводниковое или другое устройство, предназначенное для преобразования переменного входного электрического тока в постоянный выходной электрический ток. Большинство выпрямителей создают непостоянный, а пульсирующий ток для сглаживания пульсации применяют фильтры. Устройство, выполняющее обратную функцию – преобразование постоянного тока в переменный – инвертор . Из-за принципа обратимости электрических машин выпрямитель и инвертор являются двумя разновидностями одной и той же электрической машины. Выпрямители классифицируют: по виду переключателя выпрямляемого тока. Механические, синхронные, контакты с контактным переключателем (с выпрямителем) тока. Механические синхронные с щёточно-комплекторным коммуникатором тока. С электронной управляемой коммутацией тока (например, терристорные .)
Электронные и синхронные (например, транзисторные) – как разновидность выпрямителей с управляемой коммутацией; С электронной пассивной коммутацией тока (например, диодные); По мощности бывают: 1)силовые выпрямители. 2) Выпрямители сигнала По степени использования полупериодов переменного напряжения. 1)Однополупериодные – пропускают в нагрузку только одну полуволну. 2) Двухполупериодные – пропускают в нагрузку обе полуволны. 3) Неполноволновые - неполностью используют синусоидальные полуволны. 4)Полуволновые – полностью используют синусоидальные полуволны.
По схеме выпрямления: мостовые с умножением напряжения трансформаторы с гальванической развязкой и безтрансформаторные . По количеству используемых фаз – однофазную, двухфазную, трёхфазные и др. По типу электрического винтеля : полупроводниковые, диодные, полупроводниковые терристорные , ламповые диодные ( пенотронные ) газотронные , электрохимические. По управляемости – неуправляемые (диодные) управляемые ( терристорные ). По количеству каналов – одноканальные, многоканальные. По величине выпрямляемого напряжения – низковольтные (до 100 В), средневольтные (от 100 до 1000 В), высоковольтные (свыше 100 В). По значению – сварочные, для питания микроэлектронной схемы, для питания ламповых анодных цепей, для гольваники . По степени полноты мостов – полномостовые , полумостовые и четвертьмостовые . По наличию устройств стабилизации – стабилизированные, нестабилизированные.
По управлению выходными параметрами – регулированные и нерегулированные. По индикации выходных параметров – безиндикации , с индикацией (аналоговый, цифровой). По способу соединения – параллельные последовательные, параллельно – последовательные. По способу объединения – раздельные, объединенные звёздами, объединенные кольцами. По частоте выпрямляемого тока – низкочастотные, среднечастотные, высокочастотные. Применение Выпрямление электрического тока Выпрямители используются там, где нужно преобразовать переменный ток в постоянный. Приемником электроэнергии с ниленейными характеристиками является всевозможные преобразовательные установки, использующая различные винтели . Сюда относятся выпрямительные установки для: железнодорожной тяги, городского электротранспорта, электролиза (производство аллюминия , хлора). Питание привода прокатных станков. Возбуждение генераторов электростанции.
В качестве винтелей до последнего времени использовались ртутные выпрямители (управляемые, неуправляемые). Настоящее время преимущественно кремневые и полупроводниковые выпрямители. Внедряются терристорные выпрямители. Блоки питания аппаратуры. Применение выпрямителей в блоках питания радио и электроаппаратуры обусловлено тем, что в системах электроснабжения в поездах или транспортных средств применяется переменный ток и выходной ток любого электромагнитного трансформатора, для гальванической развязки цепей или для понижения напряжения, всегда переменный, тогда как в большинстве случаев электронные схемы и электродвигатели целевой аппаратуры расчитаны на питание постоянным током. Также в блоках питания промышленной и бытовой радио и электроаппаратуры (адаптеры). Блоки питания в бортовой аппаратуры транспортных средств. Выпрямители питания главных двигателей постоянного тока автономных транспортных средств: автотракторной, железнодорожной, водной, авиационной и другой техникой. Генерация электроэнергии производятся генераторы переменного тока, но для питания бортовой аппаратуры необходим постоянный ток. Например, в легковых автомобилях применяются электромеханические и полупроводниковые выпрямители.
Сварочные аппараты. В сварочных аппаратах постоянного тока применяются чаще всего мостовые схемы на мощных кремниевых выпрямительных диодах — вентилях, с целью получения постоянного сварочного 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. В ряде случаев, с использованием специальных сварочных электродов, электрическая дуговая сварка переменным током вообще невозможна.
Баллистический выпрямитель Характеристики Номинальное выходное напряжение постоянного тока и допустимый диапазон его изменения; Номинальный ток нагрузки; Диапазон эффективного входного напряжения переменного тока (например 220 В ± 10 %); Допустимая выходная пульсация, её амплитудно-частотные характеристики; Нагрузочная характеристика. Эквивалентное внутреннее комплексное (в первом приближении активное) сопротивление. Коэффициент использования габаритной мощности трансформатора.
Однофазные выпрямители Однополупериодный выпрямитель ( четвертьмост ) Однополупериодный выпрямитель: график напряжения по времени до выпрямления — одна из возможных схем выпрямителя — и график напряжения по времени после выпрямления Простейшая схема однополупериодного выпрямителя состоит только из одного выпрямляющего ток элемента (диода). На выходе — пульсирующий постоянный ток. На промышленных частотах (50—60 Гц) не имеет широкого применения, так как для питания аппаратуры требуются сглаживающие фильтры с большими величинами емкости и индуктивности, что приводит к увеличению габаритно-весовых характеристик выпрямителя. Однако схема однополупериодного выпрямления нашла очень широкое распространение в импульсных блоках питания с частотой переменного напряжения свыше 10 кГц, широко применяющихся в современной бытовой и промышленной аппаратуре. Объясняется это тем, что при более высоких частотах пульсаций выпрямленного напряжения, для получения требуемых характеристик (заданного или допустимого коэффициента пульсаций), необходимы сглаживающие элементы с меньшими значениями емкости (индуктивности). Вес и размеры источников питания уменьшаются с повышением частоты входного переменного напряжения. Однополупериодный выпрямитель или четвертьмост является простейшим выпрямителем и включает в себя один вентиль (диод или тиристор). Допущения: нагрузка чисто активная, вентиль — идеальный электрический ключ. Напряжение со вторичной обмотки трансформатора проходит через вентиль на нагрузку только в положительные полупериоды переменного напряжения. В отрицательные полупериоды вентиль закрыт, всё падение напряжения происходит на вентиле, а напряжение на нагрузке Uн равно нулю. Среднее значение переменного тока по отношению к подведенному действующему составит : Us = \ frac {1}{2\ pi } \ int \limits_0^\ pi \ sqrt 2 U_2 sin (\ omega t) d(\ omega t) = \ frac {\ sqrt 2 U_2}{\ pi } = 0,45 U_2. Эта величина вдвое меньше, чем в полномостовом . Важно отметить, что среднеквадратичное (устар. эффективное, действующее) значение напряжения на выходе однополупериодного выпрямителя будет в \ sqrt 2 меньше подведенного действующего, а потребляемая нагрузкой мощность в 2 раза меньше (для синусоидальной формы сигнала). Недостатки Большая величина пульсаций Сильная нагрузка на вентиль (требуется диод с большим средним выпрямленным током) Низкий коэффициент использования габаритной мощности трансформатора (около 0,45) (не путать с КПД, который зависит от потерь в меди и потерь в стали и в однополупериодном выпрямителе почти такой же, как и в двухполупериодном ). Преимущество: экономия на количестве вентилей .