Як правило, випрямляч підмикається до розподільної мережі напру-ги змінного струму.

Трансформатор призначений для перетворення величини напру-ги мережі до значення, необхідного для роботи випрямляча. Він також забезпечує електричну (гальванічну) розв'язку мережі і на-вантаження.

Вентильна схема перетворює змінну напругу у випрямлену - пуль-суючу однополярну. Вона може виконуватись на напівпровідникових ключах.

Згладжуючий фільтр перетворює випрямлену напругу у постійну. Фільтри виконуються на реактивних елементах, що мають властивість

накопичувати електричну енергію: конденсаторах, дроселях. Такі фільтри називаються пасивними.

Для живлення радіоелектронних пристроїв часто використовують активні фільтри, що будуються на транзисторах, операційних підсилю-вачах та реактивних елементах.

Стабілізатор напруги підтримує напругу на навантаженні на не-змінному рівні при змінах напруги мережі або навантаження у заданих межах.

При необхідності регулювання напруги на навантаженні за необ-хідним законом і у заданих межах використовують регулятори на-пруги. Зазначимо, що стабілізатор також являє собою різновид регу-лятора, у якого забезпечується автоматичне регулювання за ознакою постійності значення напруги на навантаженні.

Регулятор (стабілізатор) може бути увімкнено і зі сторони змінної напруги (до трансформатора).

Параметри вузлів випрямляча та їх елементів, режими їх роботи повинні бути узгоджені із заданими умовами роботи навантаження. Навантаження також вважають елементом випрямляча, бо зміни його опору в процесі роботи впливають на режим роботи всього при-строю.

Згладжуючий фільтр, стабілізатор (регулятор), а іноді й трансфор-матор можуть не входити до складу випрямляча, коли у них немає необхідності.

Крім вказаних вузлів, випрямляч може мати вузли і елементи захис-ту від короткого замикання, перевантаження, зниження напруги мережі та ін. (запобіжник, автоматичний вимикач, електронний пристрій за-хисту, елементи і вузли індикації наявності і значення напруги і струму, а також вузли діагностики працездатності).

Випрямлячі класифікують за числом фаз - однофазні та багатофазні (останні - найчастіше трифазні). За потужністю випрямлячі бувають ма-лої потужності (до 100 Вт), середньої (до 10 кВт) і великої (понад 10 кВт).

Є некеровані випрямлячі та керовані. Перші будуються на не-керованих вентилях - на діодах, другі - на керованих - наприклад, на тиристорах.

За принципом дії випрямлячі поділяються на однотактні та двотактні.

Однотактними називають випрямлячі, у яких по вторинній обмотці трансформатора струм протікає один раз за період напруги мережі і лише у одному напрямку.

Важливим параметром випрямляча є кратність пульсацій ви-прямленої напруги т - відношення частоти пульсацій випрямленої напруги до частоти мережі. У однотактних випрямлячів він відповідає числу фаз мережі.

Двотактними (двопівперіодними) називають випрямлячі, у яких по вторинній обмотці трансформатора струм за період напруги мережі протікає двічі і у різних напрямках. Кратність пульсацій у двотактних випрямлячів дорівнює подвоєному числу фаз.

Робота випрямляча фактично полягає у тому, що навантаження за допомогою ключів так підмикається до джерела енергії напруги змінно-го струму, щоб за час кожного півперіоду його напруги (позитивного і негативного) струм у навантаженні протікав у одному напрямку. Вихо-дячи з цього, найважливішим вузлом випрямляча є вентильна схема -схема випрямлення.

Найширшого розповсюдження набули схеми випрямлячів, зображені на рис. 1.2 (виходячи з того, що у якості вентилів тут використано діо-ди - маємо некеровані випрямлячі).

При розрахунку випрямляча відомі параметри навантаження та мережі живлення. Невідомими є параметри елементів вузлів, що до нього входять.

Теорія випрямлячів зводиться до розробки аналітичних виразів, що зв'я-зують відомі параметри напруги мережі живлення і навантаження з не-відомими параметрами, які характеризують роботу вентильної схеми. На підставі цього робиться вибір типу вентилів для конкретної схеми випрямляча та розрахунок його вузлів.

1.2. Експлуатаційні характеристики випрямлячів

1) Основними експлуатаційними характеристиками є середня напруга на навантаженні Ud (див. рис. 1.3) та його середній струм Id. Опір на-вантаження становить

а його потужність Pd= UdId.

Рис. 1.2 - Випрямлячі: а-в- однотактні (з нульовим виводом); г, д- двотактні (мостові); а) однофазна однопівперіодна; б) однофазнг двопівперіодна з нульовим виводом; в) трифазна з нульовим виводом

(схема Міткевича); г) однофазна мостова; д) трифазна мостова (схема Ларіонова)

Рис. 1.3 - Ілюстрація середнього напруги при розвиненні останньої значення випрямленої напруги

2) Коефіцієнт пульсацій ви-прямленої напруги Кде - амплітудне значення основної гармоніки випрямленої у ряд Фурє

.3) Зовнішня (навантажувальна) характеристика

4) Регулювальна характеристика U де а - кут керування тиристорів (лише для керованих випрямлячів).

5) Середнє значення струму через вентиль

6) Амплітудне значення струму через вентиль.

7) Амплітудне значення зворотної напруги, що прикладається до вен-тиля U.

8) Коефіцієнт корисної дії .

9) Надійність.

Знаючи експлуатаційні характеристики різних схем випрямлячів і вимоги з боку навантаження, обирають конкретну схему. На основі параметрів 5-7 вибирають вентилі.

Розрізняють такі режими роботи випрямлячів:

1) на активне навантаження (R);

2) на активно-індуктивне навантаження (RL);

3) на активно-ємнісне навантаження (RC);

4) на протиелектрорушійну силу - проти-е.р.с. (Е) - наприклад, коли випрямляч використовують для заряду акумуляторної батареї.

Як видно з рис. 1.2, найпростішим є однопівперіодний випрямляч, робота якого полягає у тому, що протягом одного півперіода напруги мережі навантаження підімкнене діодним ключем до вторинної обмотки трансформатора, а протягом другого півперіода відімкнене від неї. Показники якості вихідної напруги та інші у цього випрямляча вкрай низькі. Тому його застосовують дуже рідко.

2.РОБОТА ОДНОФАЗНОГО ДВОПІВПЕРІОДНОГО ВИПРЯМЛЯЧА З НУЛЬОВИМ ВИВОДОМ НА АКТИВНЕ НАВАНТАЖЕННЯ

Схема однофазного випрямляча з нульовим виводом зображена на рис. 2.1.

Очевидно, що він являє собою два однопівперіодних випрям-лячі, підімкнені до наванта-ження паралельно. Вторинна обмотка його трансформатора має вивід від її середини - ну-льовий вивід (0). Тобто вона складається з двох півобмоток, кількості витків яких однакові: напруги, що вних трансформуються, відносно також однакові:

але протилежні за фазою.

Коефіцієнт трансформації трансформатора становить п =де ількість витків первинної та половини вторинної обмоток відповідно.

Схема працює