Выпрямительные приборы. Выпрямители. Мостовая схема выпрямления

Лекция 17. Выпрямительные приборы

Выпрямители

Однополупериодный выпрямитель (рис. 1) состоит из диода VD, нагрузка – измерительного прибора, внутреннее сопротивление которого R_П.

 

Рис. 1 Выпрямительный прибор:

а – принципиальная схема включения;  б – временная диаграмма работы

В первый полупериод в интервале времени 0 -Т/2 диод открыт и на R_П падает напряжение U_П.

В интервале времени Т/2-Т диод закрыт и к нему прикладывается максимальное обратное напряжение U_ОБР, равное амплитудному значению измеряемого напряжения U_1m. 

Постоянная составляющая напряжения находится как среднее напряжение за период:

 

гдеU₁ - действующее значение.

Выпрямленный ток (среднее значение) в нагрузке:

 

Действующее значение тока:

Предельный электрический режим диода характеризуется величиной U_ОБР, I_d. Он не должен превышать режима, допустимого паспортными данными диода.  

  Мощность нагрузки (на измерительном приборе):

 

Достоинство однополупериодной схемы – простота, малый порог чувствительности, который определяется напряжением, которое нужно приложить к диоду, чтобы он открылся U_ПР. Недостатки – большая величина пульсаций в нагрузке, малые значения U_d, I_d. Однополупериодный выпрямитель применяется при малых значениях P_П.

Мостовая схема выпрямления

На рисунке 2 представлена мостовая схема выпрямления, которая состоит из четырех диодов.

а)                                                                                               б)

Рис. 2 Выпрямительный прибор:

а – принципиальная схема включения;  б – временная диаграмма работы

В схеме используются обе полуволны переменного напряжения. В течение положительного полупериода U₁ открываются диоды VD₂ и VD₃. Ток проходит через VD₂, VD₃ и R_П.

При отрицательном полупериоде открываются диоды VD₁ и VD₄. Через сопротивление нагрузки ток в любой момент времени протекает в одном направлении.

  Постоянная составляющая напряжения находится как среднее напряжение за период:

 

Максимальное обратное напряжение на диодах при активной нагрузке равно 2U_1m.

Преимущества мостовой схемы – низкий уровень пульсаций по сравнению с однополупериодным выпрямителем.  

Недостаток – большое количество диодов, порог чувствительности, который определяется напряжением, которое нужно приложить к двум диодам, включенным последовательно, чтобы они открылись 2·U_ПР.

У данных приборов обычно низкий класс точности вследствие нелинейности сопротивления открытого диода и его зависимости от температуры. Этим определяется падение напряжения на диоде, которое вычитается из величины измеряемого напряжения.

Пример выпрямительных приборов (таблица 1, рис. 3): Ц33-М1, Ц330, ЭА3004, ЭВ3004: приборы выпрямительные амперметры и вольтметры. Класс точности 1.5; 2.5.

Характеристики                                                                                                                          Таблица 1

Длина шкалы, мм	75
Потребляемая мощность при нормальной частоте, ВА:
- амперметров при включении через трансформатор тока	1
- вольтметров при включении через трансформатор напряжения	1
Температура окружающего воздуха, °С	от - 40 до + 50
Относительная влажность при 30 °С, %	95
Габаритные размеры, мм	120х120х70
Масса, кг	0,6

Рис. 3 Выпрямительный прибор, внешний вид