Схемы выпрямления переменного тока

Специальный электронный прибор, преобразующий электрический ток, из переменного в постоянный, называют выпрямителем электрического тока. В электронной аппаратуре, работающей на полупроводниках, схемы выпрямления используют в своей основе полупроводниковые диоды. Прежде чем подробно останавливаться на выпрямлении, следует вспомнить об электрическом переменном токе.

Содержание

Суть переменного тока

В самом простом варианте, переменный ток представляет собой направленное движение заряженных частиц, постоянно меняющее свою полярность и амплитуду по графику в виде правильной синусоиды. При этом, все полупериоды синусоиды условно разделяются на положительные и отрицательные. Полупериод, расположенный выше нулевой отметки, считается положительным, и обозначается красным цветом. Все полупериоды, находящиеся ниже нуля, относятся к отрицательным и обозначаются синим цветом. Полный период называется волной, а половина периода, в зависимости от расположения, носит название положительной или отрицательной полуволны.

Основной принцип действия выпрямителя заключается в переворачивании или отсекании какой-либо полуволны, при этом, направление тока становится односторонним. Все выпрямители условно разделены на приборы с одной и тремя фазами, одним или двумя полупериодами.

Выпрямление переменного тока

Как правило, для выпрямления используется переменный ток, поступающий с вторичной трансформаторной обмотки. Это совершенно точно, поскольку во все квартиры электрический ток идет через понижающий трансформатор подстанции. В любой схеме выпрямления основной величиной является напряжение. Это связано с тем, что напряжение, в отличие от силы тока, совершенно не зависит от нагрузки.

Самым простым считается однофазный выпрямитель с одним полупериодом

Согласно данной схеме, с помощью диода отсекается отрицательная полуволна. При переворачивании диода, происходит перемена местами выводов – анода и катода. В этом случае происходит отсечение положительной полуволны. Такие выпрямители применяют схемы выпрямления, при потреблении слабых токов и импульсном питании. Они совершенно непригодны для выпрямления сетевого напряжения с большим значением.

Самым распространенным, является однофазный выпрямитель на два полупериода

Здесь электрический ток с вторичной обмотки поступает по маршруту «А – В» и в обратном направлении, через определенные диоды и нагрузку. Направление постоянно изменяется в таком быстром темпе, что на выходе выпрямителя его нулевое значение, практически, отсутствует.

Для нормального преобразования напряжения, кроме выпрямителей, используются сглаживающие фильтры питания, которые окончательно устраняют резкие колебания выходного напряжения.

Многофазные схемы выпрямления — Электропитание оптических систем (Инженерия)

Многофазные схемы выпрямления

Упрощенная конструкция трехфазного трансформатора изображена на рисунке 3. 21

Первичная и вторичная обмотки мотаются на одном стержне.

Трехфазный выпрямитель работает, как правило, на L-нагрузку, так как это обеспечивает минимальные требования к габаритной мощности трансформатора и наименьшим требованиям к вентилям.

Работы выпрямительных устройств на различные нагрузки (активные, реактивные, индуктивного характера, емкостного характера) отличается определенной спецификой.

Наиболее простым для анализа является работа на чисто активную нагрузку. Рассмотрим особенности этого режима на примере однотактного выпрямителя для трехфазной сети переменного тока, выполненного по схеме Миткевича.

Выпрямитель  состоит из трансформатора, имеюще­го n-фазную вторичную обмотку (на схеме показан частный слу­чай трехфазной обмотки, соединенной в звезду). Свободные за­жимы обмоток подключены к ано­дам вентилей. Катоды всех вентилей соединены в общую точку, образую­щую положительный полюс на вы­ходе выпрямителя. Отрицательным полюсом является нулевая точка вторичных обмоток трансформатора.

Для упрощения анализа будем считать вентили и трансформатор идеальны­ми, т. е. сопротивление вентиля в прямом направлении равно нулю, а в обратном – бесконечно велико и  трансформатор не имеет ни актив­ных, ни реактивных сопротивлений.

Анализ удобно провести, пользуясь временными диаграммами токов и напряжений, действующих в цепях и элементах схемы ( рисунок 17.2).

Рисунок  17.2 – Временные диаграммы токов и напряжений в схеме Миткевича

Напряжение в каждой фазе может обеспечить ток через вентиль в этой фазе при выполнении 2-х условий:

– это напряжение для вентиля является прямым;

– оно больше, чем положительное напряжение в смежных фазах.

Таким образом, в идеальном выпрямителе, нагруженном на активное сопротивление, каждая фаза вторичной обмотки транс­форматора работает один раз за период в течение части периода 2п/т, причем ток в работающей фазе равен току нагрузки. По­этому ток в фазе а вторичной обмотки имеет форму прямоугольника с основанием  и ограниченного сверху отрез­ком синусоиды. Токи в фазах b и c изобразятся подобными кривы­ми, сдвинутыми по фазе относительно кривой тока фазы а на  и  соответственно.

Постоянная составляющая напряжения на нагрузке при n-фазной вторичной обмотке равна

.                      (17.1)

Среднее квадратичное ( действующее) значение напряжения на вторичной обмотке связано постоянной составляющей напряжения на нагрузке  соотношением

.                                        (17.2)

Подобно формулам для напряжений могут быть выведены формулы для токов.

Среднее квадратичное ( действующее) значения тока  во  вторичной обмотке  и тока вентиля  находятся по формуле

         (17.4)

где – амплитуда тока во вторичной обмотке и вентиле.

Среднее значение тока через вентиль  равно

.                                                   (17.5)

Амплитуда тока в вентиле связана постоянной составляющей тока в нагрузке  соотношением

.                  (17.6)

Для схемы Миткевича приведенные выше соотношения будут иметь вид

,                            (17. 7)

,                            (17.8)

,                  (17.9)

.                                (17.10)

Для расчета тока первичной обмотки трансформатора необходимо учесть тот факт, что постоянная составляющая тока, протекающего по фазам вторичной системы обмоток, не трансформируется.

Трансформируется через коэффициент трансформации только переменная составляющая.

По рассчитанным значениям тока и напряжения в 1-й и во второй обмотках могут быть определены полные мощности в 1-й и во 2-й обмотках и габаритная мощность.

,                                 (17.11)

,                                (17.12)

.                              (17.13)

Относительно пульсаций выходного напряжения в данной схеме необходимо отметить следующее:

– как видно из временных диаграмм за период выпрямляемого напряжения ток в нагрузке появляется 3 раза;

– пульсация напряжения в связи с этим имеет вид полуволн;

– колебания (интенсивность пульсаций) можно оценить, рассматривая их гармонические составляющие, т. е. разлагая их в ряд Фурье

,               (17.14)

где k – номер гармоники,

      m – число фаз.

Запишем коэффициент пульсаций по k-гармоникам:

.                                     (17.1 5)

В схеме Миткевича  и коэффициент пульсации по первой наиболее интенсивной гармонике составит  .

Как видно из проведенного анализа, особенностью работы выпрямителя на чисто активную нагрузку является:

– напряжение на выходе выпрямителя как функция времени определяется огибающей ЭДС действующих фаз;

– каждая фаза в рассмотренной схеме работает 1 раз за период,  а импульсы тока через нагрузку вентилей совпадают по форме с действующей фазой ЭДС. Длительность импульса тока равно 2π/m, где m – число импульсов тока за период выпрямляемого напряжения.

Работа выпрямителей на чисто активную нагрузку на практике распространена сравнительно мало, т. к. выпрямленное напряжение содержит значительную пульсацию. Для сглаживания этой пульсации применяют различные рода фильтры нижних частот, которые называют сглаживающими.

Простейшими сглаживающими фильтрами (СФ) являются индуктивные фильтры или емкостные.

В трехфазных выпрямителях с большими токами нагрузки чаще всего используются индуктивные фильтры (рисунок 17.9)

Реакция нагрузки на выпрямитель будет определяться индуктивностью  при выполнении условия . Если принять индуктивность дросселя бесконечно большой (), то любое приращение  то­ка в дросселе будет

индуктировать в его обмотке бесконечно большую ЭДС самоиндукции , препятствующую изменениям тока. Следовательно, ток, как в дросселе, так и в наг­рузке,  не может претерпевать изменений во времени

При идеальных вентилях ( и ) и трансформаторе ( и ) выпрямленное напряжение, как и при работе на активную нагрузку, имеет форму огибающей зависимостей ЭДС в фазах вторичных обмоток трансформатора.

Рисунок 17.10 – Формы напряжений и токов в схеме Миткевича при индуктивной реакции нагрузки

Все формулы, связывающие напряжение на нагрузке с напряжением в трансформаторе и вентильном звене, одинаковы с формой, соответствующей чисто активной нагрузке.

Так как ток в нагрузке не претерпевает изменений во вре­мени (при ), то и напряжение на нагрузке постоянно и равно:

.                              (17.29) 

Очевидно, что при бесконечно большой индуктивности дрос­селя переменная составляющая кривой выпрямленного напряже­ния будет приложена к зажимам дросселя. Так же как и при ак­тивной     нагрузке,     коэффициент  пульсаций   определяется по формуле (17.15). 

Каждая фаза вторичной обмотки трансформатора работает в течение периода один раз и длительность работы фазы состав­ляет  часть периода. При этом ток в работающей фазе вторичной обмотки трансформатора и в венти­ле неизменен и равен току нагрузки, т. е. ток в фазе вторичной обмотки может быть изображен прямоугольником с высотой  и основанием (рисунок 17.10).

Среднее значение тока в вентиле и в фазе вторичной обмотки трансформатора , а среднеквадратическое (действующее) значение этих токов

.                     (17.30) 

Таким образом, коэффициент формы кривой тока вторичной обмотки трансформатора при работе выпрямителя на нагрузку индуктивного характера . Это выражение показы­вает, что с увеличением числа фаз выпрямления действующее зна­чение тока вторичной обмотки трансформатора возрастает при не­изменном среднем значении, так как при этом сокращается вре­мя работы каждой фазы и содержание высших гармонических в кривой тока увеличивается. Вследствие этого ухудшается ис­пользование трансформатора и его габаритная мощ­ность увеличивается с увеличением числа фаз выпрямления.

 Габаритная мощность вторичной обмотки трансформатора

.        (17.31) 

Ток в фазе первичной обмотки трансформатора зависит от схе­мы соединения обмоток и от числа фаз вторичной и первичной обмоток. При одинаковых числах фаз первичной и вторичной об­моток  среднеквадратическое (действующее) значение тока фазы  и габаритная мощность  первичной обмотки трансформатора равны

 ,               (17.32) 

         ,                      (17.33)

где  – коэффициент трансформации трансформатора.

        Недостаток схемы Миткевича заключается в эффекте подмагничивания вторичных обмоток током , что приводит к существенному увеличению габаритной мощности трансформатора.

        Исключение  подмагничивания вторичных обмоток трансформатора достигается в двухтактной трехфазной схеме выпрямления (схема Ларионова), изображенной на рисунке 17.11.

В этой схеме к нагрузке приложено линейное напряжение, и ток протекает в любой момент времени в двух фазах, причем положительное направление ток имеет в фазе с наибольшим потенциалом, а отрицательное – в фазе с наименьшим потенциалом (рисунок 17.12). Поскольку напряжение в фазах изменяется от положительного до отрицательного значения, ток в каждой фазе в интервале времени  имеет положительное, и в таком же интервале  – отрицательное значение. Среднее значение тока в фазе за период колебаний равно нулю, следовательно, подмагничивание отсутствует.

Схема Ларионова при индуктивном характере нагрузки характеризуется следующими соотношениями межу напряжениями и токами:

,                                                           (17.35)

,                                                          (17. 36)

,                                                         (17.37)

,                                                                (17.38)

 ,                                                             (17.39)

                                                                 (17.40)

                                                                                       (17.41)

         ,                                                           (17.42)

где , – фазные среднеквадратические (действующие) напряжения и токи во вторич    ных обмотках трансформатора, соответственно;

  , и – напряжение на нагрузке, ток нагрузки и мощность в нагрузке, соответ   ственно,

        – максимальное обратное напряжение на вентилях;

       ,, – максимальное, средневыпрямленное и среднеквадратическое (действующее) значение токов вентилей, соответственно;

      –  габаритная мощность первичной обмотки, вторичной обмотки и трансформатора в целом, соответственно;

      – коэффициент пульсаций по первой гармонике.

 Ре­альный выпрямитель обладает внутренним активным сопротивле­нием , состоящим из суммы прямого сопротивления вентиля  и активного сопротивления трансформатора, а также   индуктивностью рассеяния  обмоток транс­форматора, которые влияют на работу выпрямителя, изменяя как величину, так и форму кривой выпрямленного нап­ряжения и тока вентиля.

Кроме того, в многофазных схемах выпрямления за счет внутрен­него сопротивления возникает перекрытие фаз, т. е. их одно­временная работа (рисунок 17.13). Положительные значения ЭДС в фа­зах вторичных обмоток оказываются больше выпрямленного на­пряжения  и в течение некоторой части периода, соот­ветствующей углу перекрытия фаз  , две фазы  и  вторичных обмоток трансформатора работают одновременно. В фазе, за­канчивающей работу, ток  уменьшается за время перекрытия фаз от значения  до 0, а в фазе , вступающей в работу – уве­личивается от 0 до , причем сумма токов двух фаз равна току нагрузки , который при бесконечно большой индуктив­ности на выходе выпрямителя неизменен.

Eгол перекрытия фаз  определяется формулой:

                                   (17.46)

           С учетом неизменности токов в нагрузке можно прийти к выводу, что в интервале перекрытия фаз   ток в фазе, заканчивающей  работу, линейно спадает, а в фазе, начинающей работу, – линейно возрастает (рисунок 17.14).

В случае комплексного сопротивления фазы, т. е. при наличии индуктивности рассеяния трансформатора также имеет место одновременная работа смежных фаз в некотором интервале перекрытия. Причем форма токов в фазах и напряжение на выходе видоизменяются (рисунок  17.15)

«6 Особенности английской культуры и искусства XVIII века» — тут тоже много полезного для Вас.

Из рассмотрения временных диаграмм для напряжения на выходе выпрямителя видно, что явление перекрытия фаз имеет в целом негативный характер:

– уменьшается среднее значение выходного сопротивления;

– раздробляется пульсация;

– увеличивается коэффициент пульсации;

– работающие одновременно фазы рассеивают мощность на своих внутренних активных сопротивлениях, что приводит к уменьшению КПД.

Типы, уравнения, преимущества и применение

Базовый диод имеет различные применения, он также включает в себя выпрямители. Выпрямление можно сделать через базовый диод. Это может быть ток или напряжение, значения переменного тока будут преобразованы в постоянные. Основное свойство диода состоит в том, что он может устанавливать путь для протекания тока в одном направлении, которое возможно при прямом смещении. Однако при обратном смещении диод остается в непроводящем режиме. Он не участвует в установлении пути для потока тока. Следовательно, это заставило диод использовать его для выпрямления. В этой статье рассматриваются основы выпрямителя, его рабочая теория, функционирование, принципиальная схема, уравнения и, кроме того, его приложения.

Что такое выпрямитель?

Определение : Обычный диод с переходом, образованным взаимодействием р-типа и n-типа, используется для преобразования переменного тока в постоянный. Этот процесс называется выпрямлением, а соответствующая схема, предназначенная для выпрямления, определяется как выпрямитель.

Как показывает свойство диода, может ли диод с p-n переходом работать при прямом смещении или блокировать поток при обратном смещении.

Диод в прямом смещении находится в проводящем режиме, поскольку p-тип подключен к положительной части источника питания, а n-тип подключен к отрицательной части источника питания. Существует движение электронов от n-стороны к p-стороне, и движение дырок может быть очевидным от p-стороны к n-стороне.

Поскольку это основные носители заряда с обеих сторон. Их движение заставляет генерировать ток, который называется поступательным током.

Если диоды p-типа подключены к отрицательной части источника питания, а n-типа подключены к положительной части источника питания. Этот тип соединения заставляет диод находиться в обратном смещении.

Следовательно, большинство носителей заряда притягиваются к соответствующим клеммам батареи. Тогда наличие неосновных носителей обуславливает наличие и обратного тока насыщения в цепи.

Но обратный ток в диоде возникает из-за влияния неосновных носителей заряда. Так что можно пренебречь. Следовательно, эти условия используются и делают диод частью приложения.

Это основные методы смещения, составляющие часть теории выпрямителей.

Функционирование

Смещение в основном осуществляется с использованием источника постоянного тока, но в отношении выпрямителя условия должны быть реализованы с учетом переменного тока в качестве источника питания. Поскольку представление переменного и постоянного тока уже известно, переменный ток в терминах синусоидальной волны, а представление постоянного тока осуществляется прямой линией.
Верхняя часть волны обозначает положительную сторону предложения, а нижняя часть обозначает отрицательную сторону предложения. Положительная половина представляет собой прямое напряжение смещения постоянного тока, а отрицательная половина представляет обратное напряжение смещения постоянного тока.

общая схема электропитания

Форма сигнала переменного тока непостоянна, это изменение времени. Когда он достигает положительного пикового значения, он имеет тенденцию к ухудшению, то же самое будет следовать за отрицательным значением, после того как он снова достигнет нуля, он вернется к нулевым линиям.

Теперь давайте начнем работу выпрямителя, подав на вход переменный ток. Для положительной половины цикла диод работает в режиме прямого смещения. Отсюда устанавливается путь для движения носителей заряда.

Когда на диод подается отрицательная часть цикла, он блокирует значение тока, поскольку движением неосновных носителей заряда в нем можно пренебречь. Просто можно определить работу диода как проводимость при прямом смещении и блокировку при обратном смещении для потока тока.

Следовательно, протекание тока очевидно во время положительной части цикла, подаваемого на диод. Полученный выходной сигнал должен быть преобразован из переменного тока в постоянный. Таким образом, основной диод работает как выпрямитель.

Общее представление источника питания

Но эти выпрямители обычно не производят чистую форму постоянного тока. Он состоит из нечистой формы компонентов переменного тока в полученном выходе. Следовательно, эти компоненты переменного тока называются рябью. Эти пульсации можно удалить с помощью фильтра, подключенного к выпрямленному выходу, чтобы получить эффект сглаживания. Говорят, что он максимально эффективен, если его значение коэффициента пульсации минимально.

Цепи выпрямителя

В основном схемы выпрямителей можно классифицировать как

• Однополупериодные выпрямители
• Двухполупериодные выпрямители

Схема однополупериодного выпрямителя

Однополупериодный выпрямитель представляет собой базовую схему с одним диодом. Он подключен к последовательному источнику переменного тока, а также к последовательному нагрузочному резистору. Это следует за свойством диода, проводя к положительному циклу. Это соображение делает эту схему простой для анализа.

однополупериодный выпрямитель

Выпрямитель Уравнения однополупериодного выпрямителя

Среднее значение напряжения,

Vavg= Vm/π

Среднее значение тока может быть задано как

Iavg=Im/π

2 Значение

2 Среднеквадратичное значение напряжения может быть указано как

Vrms=Vm/2

Значение среднеквадратичного значения тока может быть указано как

Irms=Im/2

Значение коэффициента пульсации однополупериодного выпрямителя равно

3

Коэффициент пульсации = 1,21

Значение КПД выпрямителя указано как

максимальный КПД=40,6% полупериодный выпрямитель.

Цепь двухполупериодного выпрямителя

Двухполупериодный выпрямитель может быть классифицирован как схема с отводом от средней точки и мостовая схема выпрямителя. Он более эффективен по сравнению с полуволновым. Он может использовать оба цикла, так что потеря мощности минимальна.

Цепь двухполупериодного выпрямителя с отводом от середины

Состоит из трансформатора с отводом от середины и двумя диодами, соединенными с резистивной нагрузкой. Положительным моментом является то, что один диод срабатывает в течение одной части цикла, а другой — в течение другой части цикла. Таким образом, нет потери выходной мощности.

Двухполупериодный выпрямитель с отводом от средней точки

Цепь выпрямителя с отводом от средней точки

Недостатком этого типа выпрямителя является то, что использование трансформатора с отводом от средней точки делает его дорогостоящим. Поэтому была разработана еще одна схема, называемая мостовым выпрямителем.

Схема мостового выпрямителя

Выпрямитель с четырьмя диодами, подключенными таким образом, что он соответствует топологии моста, относящейся к мостовому выпрямителю. Это было сделано для преодоления недостатка выпрямителя с центральным отводом.

двухполупериодный выпрямитель (мост)

Диоды D1 и D2 действуют на одну часть цикла, а D2 и D3 реагируют на другую часть цикла, так что он может использовать обе половины циклов и делает схему менее дорого при использовании обычного трансформатора.

Уравнения двухполупериодного выпрямителя

Среднее значение напряжения может быть указано как

Vavg=(2Vm)/π

Среднее значение тока может быть указано как

Iavg=(2Im) /π

Среднеквадратичное значение напряжения задается как

Vrms=Vm/√2

Среднеквадратичное значение тока задается как

Irms=Im/√2

Максимальный КПД двухполупериодного выпрямителя можно представить как

E=81,2%

Значение форм-фактора равно

форм-фактора=1,11

Выше приведены некоторые уравнения двухполупериодного выпрямителя. Кроме того, уравнения выпрямителя:

1) Среднее значение

Мгновенное значение сигнала, рассматриваемое как его среднее значение для арифметических операций, называется средним значением данного выпрямителя.

Среднее значение = (площадь под кривой)/(полное значение базы)

2) Среднеквадратичное значение для выпрямителя

Может быть выражено как квадратный корень из соответствующих средних значений.

Среднеквадратичное значение данного сигнала = √((квадрат площади под соответствующей кривой)/(длина основания)) равное значение через подобное сопротивление.

3) Пиковый коэффициент выпрямителя

Отношение между максимальным пиковым значением подаваемого сигнала и среднеквадратичным значением соответствующего сигнала называется пиковым коэффициентом.

Пиковый коэффициент = (макс. пиковое значение)/(среднеквадратичное значение)

4) Форм-фактор выпрямителя

Отношение среднеквадратичного значения подаваемого сигнала к его среднему значению упоминается как форм-фактор .

Форм-фактор = (среднеквадратичное значение входного сигнала)/(среднее значение этого сигнала)

5) Коэффициент пульсации

Его можно определить как отношение среднеквадратичного значения составляющей переменного тока к составляющей постоянного тока, присутствующей при выход.

92 – 1)

6) Эффективность выпрямителя

Отношение между генерируемой выходной мощностью постоянного тока и приложенной входной мощностью дает эффективность соответствующего выпрямителя.

E=P _DC /P _AC

Преимущества

Основным преимуществом выпрямителя является то, что он может преобразовывать переменный ток в постоянный.

Применение

• Благодаря свойству выпрямления его можно использовать как часть схемы источника питания.
• Может использоваться в блоках питания с импульсной техникой.
• При определении амплитуды модулированных радиосигналов используются выпрямители.
• Для подачи напряжения поляризованным способом в целях владения используются выпрямители.

Таким образом, дан обзор основных выпрямителей. Это может быть полезной частью для применения блока питания, но его нельзя использовать в практических приложениях без применения его к фильтру. Теперь можете ли вы сказать, полезны ли выпрямители в преобразованиях АЦП или есть ли какой-либо другой способ преобразовать его? ?

Схемы однополупериодных и двухполупериодных выпрямителей

Схемы однополупериодных и двухполупериодных выпрямителей для получения высоких значений постоянного тока. напряжения переменного тока источники могут быть

(a) полупериодными,

(b) двухполупериодными или

(c) выпрямителями с удвоением напряжения.

Выпрямитель может быть электронной лампой или твердотельным устройством. В настоящее время доступны одиночные электронные лампы для пикового обратного напряжения до 250 кВ, а также полупроводниковые или твердотельные диоды до 20 кВ. Для более высоких напряжений следует использовать несколько блоков последовательно. Когда несколько устройств используются последовательно, распределение переходного напряжения по каждому устройству становится неравномерным, и необходимо уделять особое внимание тому, чтобы распределение было равномерным.

Часто используемые схемы однополупериодных и двухполупериодных выпрямителей показаны на рис. 6.1. В однополупериодном выпрямителе (рис. 6.1а) конденсатор заряжается до В _max , максимум переменного тока. напряжение вторичной обмотки высоковольтного трансформатора в проводящем полупериоде. Во втором полупериоде конденсатор разряжается на нагрузку. Емкость конденсатора C выбирают таким образом, чтобы постоянная времени CR _L была по крайней мере в 10 раз больше периода переменного тока. поставлять. Клапан выпрямителя должен иметь пиковое обратное значение не менее 2 В _макс . Для ограничения зарядного тока последовательно с вторичной обмоткой трансформатора включено дополнительное сопротивление R.

Схема двухполупериодного выпрямителя показана на рис. 6.1b. В положительный полупериод выпрямитель А проводит и заряжает конденсатор С, а в отрицательный полупериод выпрямитель В проводит и заряжает конденсатор. Для трансформатора источника требуется вторичная обмотка с отводом от середины и номиналом 2 В.

Для применения при высоком напряжении 50 кВ и выше используются выпрямительные вентили специальной конструкции. Помимо нити накала, катода и анода, они содержат защитный экран или сетку вокруг нити накала и катода. Анод обычно представляет собой круглую пластину. Поскольку градиенты электростатического поля довольно велики, нагреватель и катод испытывают большие электростатические силы в периоды отсутствия проводимости. Для защиты различных элементов от этих сил анод с одной стороны прочно закреплен на клапанной крышке. С другой стороны, где расположены катод и нить накала, их окружает стальная сетчатая структура или защитная сетка, выдерживаемая при потенциале катода, так что механические силы между анодом и катодом отражаются только на сетчатой ​​структуре.

В современных лабораториях высокого напряжения и испытательных установках полупроводниковые выпрямительные батареи обычно используются для получения постоянного тока. напряжения. Полупроводниковые диоды не являются настоящими вентилями, поскольку они имеют конечную, но очень маленькую проводимость в обратном направлении. Наиболее предпочтительными диодами для высоковольтных выпрямителей являются кремниевые диоды с пиковым обратным напряжением (P.I.V.) от 1 кВ до 2 кВ. Однако для лабораторных приложений ток невелик (несколько миллиампер и менее одного ампера), и поэтому стек селеновых элементов с P.I.V. до 500 кВ могут использоваться без использования каких-либо конденсаторов для выравнивания напряжения.

Цепи полуполупериодного и двухполупериодного выпрямителей производят постоянный ток. напряжения меньше переменного тока. максимальное напряжение. Кроме того, будут присутствовать пульсации или флуктуации напряжения, которые необходимо поддерживать в разумных пределах с помощью фильтров.

Напряжение пульсаций с однополупериодным и двухполупериодным выпрямителями:

Когда двухполупериодный или двухполупериодный выпрямитель используется вместе со сглаживающим конденсатором С, напряжение без нагрузки будет максимальным. Напряжение. Но под нагрузкой конденсатор заряжается от напряжения питания и разряжается на сопротивление нагрузки R _L всякий раз, когда форма сигнала напряжения питания изменяется от пикового значения до нулевого значения. Эти формы сигналов показаны на рис. 6.2. При нагрузке флуктуация выходного постоянного тока. появляется напряжение δV и называется R ipple .

Напряжение пульсаций δV больше для однополупериодного выпрямителя, чем для двухполупериодного выпрямителя, поскольку период разряда в случае однополупериодного выпрямителя больше, как показано на рис. 6.2. Пульсации δV зависят от

(a) частота питающего напряжения f,

(b) постоянная времени CR _L ,

(c) реактивное сопротивление питающего трансформатора X _L .