3.10.6. Мостовая схема выпрямления

Состав

Мостовая схема выпрямления (рисунок 23) содержит две пары диодов, включенных по схеме четырехплечного моста и работающих поочередно на одну нагрузку.

Как и ранее, в схеме для его исследования в качестве питающей сети используется источник переменного напряжения V1, в качестве нагрузки — резистор R1. Для получения временных диаграмм используется осциллограф.

Работа схемы

В течение одного полупериода ток протекает через одну пару диодов, нагрузку R1 и вторичную обмотку трансформатора Т1. Во вторую половину периода работает другая пара диодов. Таким образом, через нагрузку ток протекает в течение всего периода в одном направлении (рисунок 24.а). В этой схеме коэффициент пульсаций рассчитывается так же, как для двухполупериодного выпрямителя.

Как и в случае с двухполупериодным выпрямителем, мостовая схема выпрямления может быть дополнена конденсатором.

Результаты работы мостовой схемы выпрямления с конденсатором представлены на рисунке 24.б.

Достоинства и недостатки

К достоинствам схемы можно отнести возможность использования диодов с меньшим обратным напряжением и высокий коэффи­циент использования мощности трансформатора.

Применение

Исполь­зуется в устройствах повышенной мощности при выходных напряжениях от десятков до сотен вольт.

Рис. 23. Мостовой выпрямитель

а) б)

Рис. 24. Напряжение на выходе мостового выпрямителя без конденсатора С1 (а) и дополненного конденсатором С1 (б)

3.10.7. Умножители напряжения

Принцип действия

Принцип действия схем с умножением напряжения основан на использовании процесса разряда нескольких конденсаторов, заряженных через выпрямитель, на одну нагрузку. Наиболее часто на практике используются схемы удвоения (рисунок 25) и утроения напряжения. Результаты моделирования схемы удвоения напряжения представлены на рисунке 26.

Работа схемы удвоения напряжения

Схема удвоения напряжения представляет собой соединение двух однополупериодных выпрямителей.

Применение

Применяет­ся при высоких напряжениях (до 1…2 кВ) и небольших токах нагрузки.

Пульсации напряжения

Прибли­женная формула для коэффициента пульсаций совпадает с выражением (3). Пульсации на каждом конденсаторе схемы удвоения в 2 раза больше пульсаций на ее выходе.

3.10.8. Задание на лабораторную работу

1. Иcследовать однополупериодную схему выпрямления

   1. Собрать схему (рисунок 26). Выпрямительный диод использовать из л/р №1. Трансформатор — «идеальный» (без потерь) TS_POWER_VIRTUAL из набора Basic.

   2. Наблюдать на экране осциллографа сигналы на входе и выходе выпрямителя.

Рис. 25. Схема удвоения напряжения

Рис. 26. Напряжение на входе и выходе схемы удвоения напряжения

3. Добавить в схему конденсатор С1 (рисунок 28). Наблюдать на экране осциллографа сигналы на входе и выходе выпрямителя.

4. Определить по осциллографу амплитуду пульсаций на выходе выпрямителя. При измерениях использовать органы управления осциллографом (AC/DC, Scale, Y position) для каналов А и В.

5. Рассчитать экспериментальный и теоретический (3) коэффициенты пульсаций. Сравнить значения.

6. Вставить в отчет (документ Word) копии экранов осциллографа в момент измерения пульсаций на выходе выпрямителя и расчеты коэффициентов пульсаций.

7. Исследовать зависимость коэффициентов пульсаций от емкости фильтрующего конденсатора, увеличив его значения в 2, 5 и 10 раз.

8. Исследовать зависимость коэффициентов пульсаций от сопротивле­ния нагрузки, увеличив его значения в 2, 5 и 10 раз.

2. Иcследовать двухполупериодную схему выпрямления

   1. Собрать схемы (рис. 8 и 10)

   2. Повторить эксперименты 1.2.-1.8. для двухполупериодного выпрямления. При расчетах использовать выражение (4).

3. Иcследовать мостовую схему выпрямления

   1. Собрать схему (рис. 11).

   2. Повторить эксперименты 1.2.-1.8. для мостового выпрямления.

4. Иcследовать схему удвоения напряжения.

   1. Собрать схему (рис. 13).

   2. Повторить эксперименты 1.2.-1.8. для удвоителя напряжения.

   3. Определить экспериментальный коэффициент умножения напряжения.

Таблица 2. Задание на лабораторную работу

№ варианта	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Амплитуда, В	10	10	20	20	10	10	5	5	20	20
Частота, Гц	50	50	50	50	100	100	100	100	200	200
Rн, кОм	10	10	27	5,1	5,1	7,5	1,0	5,1	5,1	5,1
C, мкФ	10	22	3,3	10	10	22	22	7,5	10	5,1

№ варианта	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
Амплитуда, В	5	5	10	10	5	5	10	10	5	5
Частота, Гц	200	200	400	400	400	400	1000	1000	1000	1000
Rн, кОм	15	12	15	6,8	1,5	1,5	6,8	1,5	1,5	1,0
C, мкФ	1,0	1,0	2,2	2,2	4,7	2,2	2,2	4,7	2,2	2,2

Однофазная мостовая схема выпрямления при работе на активную нагрузку

Подробности

Категория: Электроснабжение

• электроснабжение
• связь
• автоматизация

Содержание материала

• Электропитающие устройства и линии автоматики, телемеханики и связи
• Классификация воздушных линий
• Типовые профили опор ВЛ, ВСЯ СЦБ и ВЛС
• Материалы и арматура воздушных линий
• Арматура ВЛ, ВСЛ СЦБ и ВЛС
• Опоры
• Опоры высоковольтных и высоковольтно-сигнальных линий СЦБ
• Опоры воздушных линий связи
• Оборудование высоковольтных линий автоматики и телемеханики
• Оборудование воздушных линий связи
• Устройство удлиненных пролетов, пересечений и переходов
• Заземления в устройствах автоматики, телемеханики и связи
• Типы и конструкции заземляющих устройств
• Строительство воздушных линий
• Техобслуживание и ремонт ВЛ
• Механизация работ при строительстве и ремонте ВЛ
• Техника безопасности при работах на ВЛ
• Назначение и классификация кабельных линий
• Конструкция кабелей
• Скрутка жил кабелей
• Защитные оболочки и покровы кабелей
• Кабели для устройств автоматики и телемеханики
• Железнодорожные кабели связи
• Оборудование, арматура КЛ автоматики и телемеханики
• Оборудование, арматура КЛ связи
• Строительство кабельных линий
• Транспортировка и прокладка кабелей
• Монтаж сигнально-блокировочных кабелей
• Монтаж сигнально-блокировочных кабелей с полиэтиленовой оболочкой
• Монтаж силовых кабелей
• Монтаж контрольных кабелей
• Паспортизация кабельных линий
• Механизация кабельных работ
• Техническое обслуживание и ремонт кабельных линий
• Эксплуатация кабельных линий и сетей в зимних условиях
• Техника безопасности при работах на кабельных линиях
• Влияние электрических железных дорог и ЛЭП на ВЛ и КЛ связи и автоматики
• Электрическое и гальваническое влияние электрических железных дорог
• Мешающие влияния электрических железных дорог и ЛЭП
• Нормы опасных и мешающих влияний железных дорог и ЛЭП
• Средства защиты от опасных и мешающих влияний железных дорог на переменном токе
• Средства защиты от опасных и мешающих влияний железных дорог на постоянном токе
• Средства защиты от опасных и мешающих влияний ЛЭП
• Защита полупроводниковых приборов от перенапряжений
• Схемы защиты полупроводниковых приборов от перенапряжений
• Воздействие и защита от молнии
• Защита кабельных вставкок и линейных трансформаторов от атмосферных перенапряжений
• Схемы защиты приборов автоблокировки от атмосферных перенапряжений
• Защита устройств полуавтоматической блокировки от атмосферных перенапряжений
• Защита кабелей от коррозии
• Электрические методы защиты кабелей от коррозии
• Защита кабелей от межкристаллитной коррозии
• Принцип работы генератора постоянного тока
• Реакция якоря генератора постоянного тока
• Коммутация тока генератора постоянного тока
• Типы генераторов постоянного тока
• Принцип действия двигателя постоянного тока
• Характеристики двигателей постоянного тока
• Однофазный трансформатор
• Трехфазный трансформатор
• Автотрансформаторы и дроссели насыщения
• Пусковые трансформаторы
• Линейные и силовые трансформаторы
• Путевые дроссель-трансформаторы
• Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором
• Однофазный асинхронный двигатель
• Синхронные генераторы
• Первичные химические источники тока
• Свинцовые аккумуляторы
• Переносные свинцовые аккумуляторы и батареи
• Электролит в свинцовых аккумуляторах
• Химические процессы в свинцовых аккумуляторах
• Электрические характеристики свинцовых аккумуляторов
• Установка и монтаж стационарных свинцовых аккумуляторных батарей
• Режимы работы свинцовых аккумуляторных батарей
• Заряд, разряд, перезаряд свинцовых аккумуляторов
• Правила эксплуатации свинцовых аккумуляторов
• Способы устранения неисправностей свинцовых аккумуляторов
• Щелочные никель-железные и никель-кадмиевые аккумуляторы
• Аккумуляторные помещения с щелочные аккумуляторами
• Электрические вентили и выпрямительные устройства
• Классификация и параметры схем выпрямления переменного тока
• Однофазная мостовая схема выпрямления при работе на активную нагрузку
• Трехфазная мостовая схема выпрямления при работе на активную нагрузку
• Влияние характера нагрузки на работу выпрямительных схем
• Выпрямители, применяемые в устройствах автоматики и телемеханики
• Электромагнитные и полупроводниковые преобразователи
• Особенности электроснабжения устройств
• Энергоснабжение устройств автоблокировки
• Система питания переменным током
• Смешанная система питания
• Электропитание от высоковольтных проводов, подвешенных на опорах контактной сети
• Электропитание устройств переездной сигнализации и полуавтоматической блокировки
• Техническое обслуживание устройств электропитания на перегонах и станциях
• Питающие пункты устройств автоматики и телемеханики
• Приборы контроля и управления устройствами электропитания
• Электропитание устройств автоматики и телемеханики крупных станций
• Щитовая установка электропитания устройств централизации на крупных станциях
• Щитовая установка электропитания устройств централизации — панель ПРББ
• Щитовая установка электропитания устройств централизации — релейная панель горочной централизации
• Щитовая установка электропитания устройств централизации — панели выпрямителей
• Щитовая установка электропитания устройств централизации — панель конденсаторов ПК1
• Электропитание устройств электрической централизации малых станций
• Устройства электропитания электрической централизации промежуточных станций
• Электропитающие установки безбатарейной и батарейной систем литания ЭЦ промежуточных станций
• Автоматизированные дизель-генераторы и резервные электростанции

Страница 83 из 106

Однофазная мостовая схема при работе на активную нагрузку.
В данную схему включают четыре вентиля (рис. 228, а). К одной диагонали моста подключают переменное напряжение u2, а к другой диагонали — нагрузку г. За первый полупериод, когда точка а имеет положительный потенциал, а точка б — отрицательный, ток /„ проходит от точки а через вентиль VI, сопротивление нагрузки г и вентиль V3 к точке б.
Вентили V2 и V4 за этот полупериод находятся под обратным напряжением.. За второй полупериод, когда полярность точек а и б изменится, ток t0 проходит от точки б через вентиль V2, сопротивление нагрузки г и вентиль V4 к точке а. Вентили VI и V3 в это время находятся под обратным напряжением. Таким образом, за оба полу- периода напряжения иг ток через нагрузку г проходит в одном направлении.
Общая точка К катодов вентилей VI и V2 является для нагрузки положительным полюсом, а общая точка А анодов вентилей V2 и V4 — отрицательным.
Во вторичной обмотке трансформатора ток t2 (рис. 228, б) проходит оба полупериода и имеет синусоидальную форму. Ток не имеет постоянной составляющей и вынужденное намагничивание сердечника трансформатора отсутствует.
На рис. 228, в представлены кривые выпрямленного тока t0 и напряжения и0 = i0r.
В однофазной мостовой схеме выпрямленный ток 2 раза за один период достигает максимального значения, поэтому частота основной гармоники будет в 2 раза больше частоты напряжения сети, т. е. /ог = 100 Гц.

Рис. 228. Однофазная мостовая схема выпрямления (а) и диаграммы напряжений и токов в однофазной мостовой схеме выпрямления (б и в)
Основные параметры однофазной мостовой схемы для идеальных вентилей, работающих на активную нагрузку, приведены в табл. 14. В однофазной мостовой схеме по сравнению с однофазной двухполупериодной схемой с нулевым, выводом вследствие лучшего использования обмоток трансформатора уменьшаются размеры и масса трансформатора, не требуется специального вывода от средней точки вторичной обмотки, в 2 раза уменьшаются напряжение на зажимах вторичной обмотки и обратное напряжение на один вентиль.
К недостаткам однофазной мостовой схемы относятся: необходимость применения четырех вентилей; последовательное включение двух работающих вентилей (особенно высокоомных), приводящее к уменьшению выпрямленного напряжения с увеличением тока нагрузки; действующее значение тока вторичной обмотки в 2 раз больше действующего значения тока в схеме с нулевым выводом, что требует увеличения площади поперечного сечения провода вторичной обмотки на 20%.
В однофазной мостовой схеме применяют полупроводниковые вентили. Полупроводниковые выпрямители, собранные по однофазной мостовой схеме, используют в устройствах автоблокировки, электрической централизации и железнодорожной связи.
Трехфазная однополупериодная схема при работе на активную нагрузку  (рис. 229). В зависимости от напряжения сети первичную обмотку трансформатора Т (рис. 229, а) соединяют звездой или треугольником, а для получения нулевой точки вторичную обмотку всегда соединяют звездой.
Начала вторичных обмоток, а, Ъ и с соединяют с анодами вентилей VI, V2 и 113. Нагрузку г подключают между общей точкой К катодов вентилей и точкой О вторичной обмотки трансформатора Т.

Рис. 229. Трехфазная однополупериодная схема выпрямления (о) и диаграммы напряжений и токов в трехфазной однополупериодной схеме (б и в)

На рис. 229, б показаны кривые напряжений фаз uф1, uф2 и uфз, которые имеют одинаковую частоту и амплитуду, но сдвинуты по фазе на угол 120°.
За время tA—12 (т. е. в течение 1/3 периода) вентиль VI находится под наибольшим положительным напряжением. Это значит, что точка
а имеет положительный потенциал относительно точки О, поэтому ток проходит от точки а через вентиль VI и сопротивление г к точке 0. В промежутке времени — ta наибольшее положительное напряжение возникает на второй обмотке (фазе) трансформатора и ток проходит от точки b через вентиль V2 и сопротивление г к точке 0. В промежутке времени t3 — /4 ток будет проходить от точки с через вентиль V3 и сопротивление г к точке 0.
Таким образом, вентили VI, V2 и V3 работают поочередно, каждый в течение у периода, а их токи через нагрузку проходят всегда в одном направлении — от точки К к точке 0. Следовательно, точка К является положительным полюсом для нагрузки, а точка 0 — отрицательным. На рис. 229, в приведены кривые выпрямленного тока i„ и напряжения и0 = i0r, из которых видно, что по каждой вторичной обмотке ток проходит только в течение положительного полупериода. Постоянная составляющая этого тока вызывает вынужденное намагничивание сердечника и связанное с этим увеличение тока в первичных обмотках трансформатора. Так как напряжение на нагрузке достигает максимального значения 3 раза за один период, то частота основной гармоники в этой схеме в 3 раза больше частоты напряжения в сети, т. е. for = 150 Гц.
Основные параметры трехфазной однополупериодной схемы выпрямления при активной нагрузке приведены в табл. 14.
По сравнению с ранее рассмотренными схемами выпрямления однофазного переменного тока трехфазная однополупериодная схема имеет меньший коэффициент пульсации и более высокую частоту пульсации выпрямленного напряжения. В результате этого уменьшаются размеры и масса сглаживающего фильтра, обеспечивается лучшее использование обмоток трансформатора по сравнению с однофазной однополупериодной схемой и схемой со средней точкой, равномерно нагружается сеть трехфазного переменного тока.
К основным недостаткам трехфазной однополупериодной схемы относятся вынужденное намагничивание сердечника трансформатора и связанное с этим увеличение тока первичной обмотки.

• Назад
• Вперёд

• Назад
• Вперёд

Близкие публикации:

• Новости железных дорог 06.12.20
• Электропитание устройств связи
• Основные сведения об электрическом транспорте
• Аккумуляторная батарея
• Защита приборов СЦБ и связи от перенапряжений

© 2009-2022 — lokomo.ru, железные дороги.

Двухполупериодный мостовой выпрямитель

— модель SystemModeler

Поболтай с нами, на базе LiveChat

Использование и примеры › Образование

• LEGO Segway
• Аккумулятор
• Робот
•  
• Более
  • Понижающе-повышающий преобразователь
  • Сравнение: переходный и квазистационарный двигатель DCPM
  • Триггер
  • Двигатель постоянного тока: моделирование в реальном времени
  • 8-битный Adder
  • Двоичный счетчик
  • Надежность электрической цепи
  • Надежность UPS
  • Инвертированный маяк: символическая модель линеаризация
  • Full-Wave Bridge Retifier
  • Converter
  • Buck Converter
  • Eventiometerters Evaning
  • . Оценщика температурного состояния
  • Игра в понг
  • Мяч и луч: развертывание контроллера на оборудовании
  • Мигающий светодиод: Лаборатория цифровых схем
  • Комбинационные схемы: создание 3-битного сумматора
  • Последовательные схемы: создание и тестирование проектов
  • Цифровые сумматоры: создание сумматоров

Для многих приложений требуется постоянный ток. Однако передача постоянного тока по линиям электропередач имеет ряд недостатков по сравнению с переменным током переменного тока. Переменный ток может использоваться в трансформаторах и обеспечивает более эффективное преобразование и передачу энергии. Чтобы электричество, находящееся в розетках, можно было использовать в цепях постоянного тока, его сначала необходимо преобразовать в постоянный ток. Один из способов сделать это — использовать двухполупериодный мостовой выпрямитель.

Загрузить полную модель

Модель

Двухполупериодный мостовой выпрямитель содержит четыре диода с прямым смещением. В зависимости от полярности источника ток будет течь через два диода. Это приведет к тому, что ток будет поступать в нагрузку только через положительный контакт, независимо от полярности источника. Двухполупериодный мостовой выпрямитель часто использует трансформатор на стороне переменного тока для понижения напряжения от розетки и конденсатор на стороне постоянного тока для сглаживания пульсаций от диодного моста.

Понимание схемы

Чтобы лучше понять протекание тока по цепи, его можно визуализировать с помощью динамических диаграмм в SystemModeler вместе с Mathematica .

Динамические диаграммы

Анимация диаграммы на основе результатов моделирования.

Синие стрелки показывают направление тока до того, как он входит в нагрузку, а красная стрелка показывает направление тока после прохождения через нагрузку. Обратите внимание, как диоды переключаются в зависимости от полярности источника. Анимация была создана с использованием динамических диаграмм SystemModeler и визуализирована в Mathematica.

Исследование и сравнение

SystemModeler можно использовать для простого сравнения различных проектных решений. Вот сравнение использования в схеме двух разных типов диодов с прямым смещением.

Различные диоды имеют разные пороги напряжения, что приводит к разным профилям напряжения на нагрузке.

Проектные решения

Используйте SystemModeler, чтобы опробовать различные сценарии и принять проектные решения на основе ваших потребностей.

Существует несколько различных статических уравнений для описания выходных пульсаций выпрямителя. Поскольку обычный выпрямитель содержит динамическую составляющую, конденсатор, эти уравнения могут быть только приблизительными. Использование SystemModeler для моделирования системы приводит к более точному значению выходной пульсации. Значение моделирования также можно сравнить с аппроксимированным значением с помощью Mathematica.

Пульсации напряжения на нагрузке из моделирования. Расчеты дают: .

Статическая аппроксимация между параметрами цепи и амплитудой пульсаций выглядит следующим образом: , где – сопротивление нагрузки, – емкость фильтра конденсатора, – частота напряжения источника. Используя те же параметры, что и при моделировании выше, статическое приближение дает пульсации напряжения 1,45 В. Статическое приближение допустимо только тогда, когда пульсации достаточно малы.

Схема двухполупериодного мостового выпрямителя Работа и применение

Мост — это тип электрической цепи. Мостовой выпрямитель — тип выпрямителя, в котором диоды расположены в виде моста. Это обеспечивает двухполупериодное выпрямление и имеет низкую стоимость. Поэтому он используется во многих приложениях.

[adsense1]

Outline

Мостовой выпрямитель:

В мостовом выпрямителе используются четыре диода. Они подключены, как показано на принципиальной схеме. Четыре диода подключены в виде моста к трансформатору и нагрузке, как показано на рисунке.

Схема мостового выпрямителя

Работа мостового выпрямителя:

Работа мостового выпрямителя проста. Принципиальная схема мостового выпрямителя приведена выше. Вторичная обмотка трансформатора подключена к двум диаметрально противоположным точкам моста в точках 1 и 3. Предположим, что на выходе подключена нагрузка. Нагрузка R _{Нагрузка} подключается к перемычке через точки 2 и 4.

Во время первого полупериода переменного тока верхняя часть вторичной обмотки трансформатора положительна по отношению к нижней части. Таким образом, в течение первого полупериода диоды D1 и D ₄  имеют прямое смещение. Ток протекает по пути 1-2, поступившему в нагрузку R _L . Он возвращается обратно по пути 4-3. В течение этого полупериода входного сигнала диоды D ₂ и D ₃ смещены в обратном направлении. Следовательно, по путям 2-3 и 1-4 ток не течет.

Во время следующего цикла нижняя часть трансформатора положительна по отношению к верхней части. Следовательно, во время этого цикла диоды D2 и D3 смещены в прямом направлении. Ток течет по пути 3-2 и течет обратно по пути 4-1. Диоды D1 и D4 смещены в обратном направлении. Таким образом, по цепям 1-2 и 3-4 ток не течет. Таким образом, отрицательный цикл выпрямляется и появляется на нагрузке.

Пиковое обратное напряжение (PIV) мостового выпрямителя = Максимальное вторичное напряжение

[adsense2]

Анализ схемы мостового выпрямителя:

В схеме мостового выпрямителя два из четырех диодов проводят ток в течение одного полупериода. Таким образом, прямое сопротивление удваивается, то есть 2R _F .

Пиковый ток:

Мгновенное значение приложенного к выпрямителю напряжения определяется как

Vs = Vsmax sin wt

Предположим, что диод имеет прямое сопротивление RF, омы, а обратное сопротивление равно бесконечности, поэтому ток, протекающий через нагрузку RL, определяется как

• i1 = Imax Sin wt и i2 = 0 в течение первого полупериод и
• i1 = 0 и i2 = Imax sin wt во второй половине цикла

Полный ток, протекающий через сопротивление нагрузки R _L , сумма токов i1 и i2 определяется как

i = i1 + i2 = Imax sin wt для полного цикла.

Пиковое значение тока, проходящего через нагрузку R _L , приведено как

IMAX = VSMAX / (2R _F + R _L )

Выходной текущий: 949994999999999999999999 9000

9000 3

. одинаково через нагрузку RL в двух половинах цикла переменного тока. Величина постоянного тока Idc, равная среднему значению переменного тока, получается путем интегрирования тока i1 между 0 и π или тока i2 между π и 2π.

• Выпрямитель с центральным отводом сложно реализовать, поскольку используется специальный трансформатор, называемый центральным отводом.
• Трансформатор с центральным отводом стоит дорого.
• Основное различие между центральным отводом и мостовым выпрямителем заключается в количестве диодов, включенных в цепь.
• Двухполупериодный выпрямитель со средним отводом имеет только 2 диода, тогда как мостовой выпрямитель имеет 4 диода.