Выпрямителей работающих

Выпрямительные диоды. Наиболее часто выпрямительные диоды применяют в качестве выпрямителей переменного тока низкой частоты (50—100000 Гц). Кроме того, выпрямительные диоды широко используют в схемах управления и коммутации, для ограничения паразитных выбросов напряжений в цепях с индуктивными элементами, в качестве элементов _ развязки в электрических цепях и др.

Для изготовления полупроводниковых элементов - выпрямителей переменного тока и фотоэлементов - используют серый кристаллический селен. Ширина его запрещенной зоны 1,79 эВ. Температурный интервал работы селеновых выпрямителей от -60 до +75° С. Содержание неконтролируемых примесей в селене, пригодном для изготовления выпрямителей, может составлять Я-1(Т3%. Такой селен всегда обладает дырочным типом электропроводности. Его р порядка Iff Ом-м (при комнатной температуре). Снижение удельного сопро-

На практике широко используется свойство диодов обладать односторонней проводимостью. Это свойство, в частности, используется в схемах выпрямителей переменного тока. Простейший выпрямитель реализуется схемой, приведенной на 15.4, а, если вместо 1/п использовать синусоидальное напряжение мвх, а выходное напряжение снимать с нагрузки Л„. Ток через диод протекает лишь в течение положительных полупериодов синусоидального напряжения. Поэтому напряжение на нагрузке (UR) имеет вид периодической последовательности импульсов, показанных на 15.5. Отрицательные полупериоды напряжения (ма) выделяются на диоде.

Оксидные конденсаторы обладают большими емкостями—от долей до нескольких тысяч микрофарад. Они предназначены для работы в цепях с пульсирующими токами, например в сглаживающих фильтрах выпрямителей переменного тока. Номинальные емкости оксидных конденсаторов пишутся на их корпусах. Фактическая емкость может быть значительно больше номинальной. На корпусе обозначается и другой важный параметр—номинальное напряжение, т. е. то напряжение, при котором конденсатор может длительное время работать, не утрачивая свои свойства.

Цепи переменного тока с нелинейными элементами. Нелинейные активные элементы делятся на два типа: безынерционные и инерционные. К первым относятся те элементы, нелинейность вольт-амперной характеристики которых определяется физическими принципами проводимости. Если к такому элементу подводится синусоидальное напряжение, то ток в нем будет несинусоидальным, т. е. зависимость между мгновенными значениями тока и напряжения нелинейна. Примером безынерционных элементов являются полупроводниковые и электронные диоды. Эти приборы имеют несимметричную характеристику, и их расчет будет рассмотрен при изучении выпрямителей переменного тока.

Для изготовления полупроводниковых приборов (выпрямителей переменного тока и фотоэлементов) используется серый кристаллический гексагональный селен. Ширина его запрещенной зоны 1,79 эВ. Такой селен обладает дырочным типом электропроводности. Его удельное сопротивление порядка 103 Ом-м (при комнатной температуре). Снижение удельного сопротивления обычно достигается путем введения примесей — хлора, брома, иода.

Тиратроны используются в схемах электронных реле, позволяющих при малых токах в управляющей цепи включать и выключать сильноточные схемы, а также в схемах выпрямителей переменного тока. В последнем случае, изменяя напряжение на сетке, мож-

Тиратроны используются в схемах электронных реле, позволяющих при малых токах в управляющей цепи включать и выключать сильноточные схемы, а также в схемах выпрямителей переменного тока. В последнем случае, изменяя напряжение на сетке, мож-

Пробивным обратным напряжением для селенового вентиля является напряжение 60—80 В, а допустимым рабочим значением обратного напряжения — 30—40 В. Допустимая плотность тока может быть 0,06 А/см2 рабочей поверхности. Для выпрямления больших токов вентильные столбики соединяются параллельно. Пределы температуры, допускаемые при работе селенового вентиля, от —40 до + 70°С. КПД равен 70—90 %. Селеновые вентили являются основной частью выпрямителей переменного тока. Селеновые выпрямители применяются для зарядки аккумуляторов, питания обмоток возбуждения машин переменного тока, питания обмоток электромагнитов и т. д.

Газотроны изготовляются на токи до нескольких десятков ампер. Они применяются в качестве выпрямителей переменного тока в постоянный. S I ' I- Jt-,C

Германий применяется для изготовления выпрямителей переменного тока различной мощности, транзисторов разных типов. Из него изготовляются преобразователи Холла и другие, применяемые для измерения напряженности магнитного поля, токов и мощи сти, умножения двух величин в приборах вычислительной техники и т. д. Оптические свойства германия позволяют использовать его для фототранзисторов и фоторезисторов, оптических линз в большой светосилой (для инфракрасных лучей), оптических фильтров, модуляторов света и коротких радиоволн. Внутренний фотоэффект в германии наблюдается и при поглощении средних и быстрых электронов, а также при торможении элементарных частиц больших масс. Так, при поглощении а-частицы отмечается импульс тока продолжительностью около 0,5 мкс, соответствующий прохождению 106 электронов. Поэтому германий может быть использован и для изготовления счетчиков ядерных частиц. На 8-18 приведена вольт-амперная характеристика мощного германиевого выпрямителя с воздушным охлаждением. Рабочий диапазон температур германиевых приборов от —60 до +70 °С; при повышении температуры до верхнего предела прямой ток, например у диодов, увеличивается почти в два раза, а обратный — в три раза. При охлаждении до —(50—60) °С прямой ток падает на 70—75 %.

Известно, что постоянный ток в энергетической электронике получают преобразованием переменного синусоидального тока с помощью выпрямителей, в которых используются нелинейные элементы — диоды (полупроводниковые, электронные и ионные). Естественно, что в таких электрических цепях возникают как несинусоидальные токи, так и несинусоидальные напряжения. На 5.2 приведены временные диаграммы напряжений и токов однополупериодного, двухполупериодного и трехфазного выпрямителей, работающих на резистивную нагрузку.

Значительно переработаны главы, в которых изложены основные положения по расчету неуправляемых и управляемых полупроводниковых выпрямителей, электрическому освещению, зарядным устройствам. Увеличено число расчетных примеров. Прежние примеры обновлены. Существенные изменения и дополнения внесены в расчеты двигателей, не имеющих паспортных данных, нагревательных приборов, проводов и кабелей. Вновь подготовлены расчеты токов короткого замыкания трансформаторных подстанций, фильтров, полупроводниковых выпрямителей, работающих на индуктивную нагрузку.

жения на нагрузке (б). Здесь использован трансформатор Тр с выводом от средней точки вторичной обмотки. Такая схема состоит из двух однополупери-одных выпрямителей, работающих на общую нагрузку RH. Напряжения на диодах VD1 'и VD2 находятся в противофазе. В один полупериод входного напряжения открыт один диод (например, VD^), а второй закрыт (например, FZ>2). В другой полупериод достояния диодов изменяются на противоположные. Таким образом, один из диодов в устройстве практически всегда открыт и по RH будет протекать ток в оба полупериода входного напряжения. Среднее значение выпрямленного тока и частота пульсаций здесь в 2 раза больше, чем в однополупериодном выпрямителе. Если на выходе двухполупериодного выпрямителя включить сглаживающий конденсатор, то форма Ua будет представлена на 1.15,6 пунктирной линией.

Выпрямителями называют электрические схемы, предназначенные для преобразования энергии переменного тока в энергию постоянного тока. Выпрямители являются основными источниками постоянного тока для питания устройств промышленной электроники. Питание электронной аппаратуры чаще всего осуществляется с помощью маломощных выпрямителей, работающих от однофазной сети переменного тока. Для питания мощных промышленных установок используют выпрямители средней и большой мощности, работающие от трехфазной сети.

Простые схемы могут быть однотактные, двухтактные (мостовые) и с умножением выпрямленного напряжения. В последних используется последовательное включение ряда однофазных выпрямителей, работающих каждый на свою емкость, при общей обмотке питания, что позволяет получить выпрямленное напряжение, в несколько раз (или даже во много раз) превышающее амплитуду э. д. с. на вторичной обмотке трансформатора. Простейшая схема умножения напряжения называется несимметричной. Усложненная схема, составленная из двух несимметричных, питаемых от одной обмотки, называется симметричной схемой. Схемы, состоящие из несимметричных и симметричных схем, называются комбинированными.

те выпрямителей, работающих на противо-э. д. с. В этом режиме работы крутопадающая внешняя характеристика соответствует большим

Сравнительный анализ внешних характеристик выпрямителей, работающих на индуктивный и емкостный фильтры, показывает, что при емкостном фильтре характеристика более крутая (менее жесткая), что обычно является недостатком. Поэтому при сильно меняющейся величине /?н емкостный фильтр не применяют.

Двухполупериодная схема с нулевым выводом ( 32.2) представляет собой сочетание двух однополупериодных выпрямителей, работающих на общую нагрузку R. Схема состоит из трансформатора Тр с выводом средней точки вторичной обмотки и двух вентилей, В1 и В2.

трехфазных нулевых выпрямителей, работающих на общую нагрузку.

из двух последовательно соединенных однофазных выпрямителей, работающих на активно-емкостную нагрузку и питаемых от одной и той же вторичной обмотки трансформатора.

В схеме с выводом средней точки ( 19.3) вторичная обмотка силового трансформатора име;ет три вывода: два — от концов обмотки Л и ? и третий — от ее середины О. По существу данная схе-ма'представляет собой сочетание двух однополу пер йодных выпрямителей, работающих на общую нагрузку #„• По числу фаз вторичной обмотки трансформатора схему можно считать двухфазной, так как напряжения U'2 и U"2, подводимые к каждому диоду, равны по величине, но противоположны по фазе.