Выпрямление переменного тока в постоянный ток необходимо для питания постоянных машин, электронных устройств и другого.
Рассмотрим однополупериодную схему выпрямления (рис.10.6). Она состоит из трансформатора, к вторичной обмотке которого последовательно подключаются диод и потребитель электроэнергии. Выпрямление тока по этой схеме осуществляется следующим образом: в первую половину периода (в 1-й полупериод) электрический ток проходит через диод, во вторую половину периода (во 2-й полупериод)
электрический ток фактически не проходит через диод, далее процесс повторяется. Следовательно, в течение 1-го полупериода напряжение на нагрузке есть, а в
течение 2-го полупериода оно отсутствует. Ток, протекающий в цепи нагрузки, пульсирующий, то есть изменяется его сила, но не изменяется его направление (рис.10.7).
 |
Недостатком показанной выше схемы выпрямления является значительная
пульсация выпрямленного тока, приводящая к нестабильному снабжению нагрузки электроэнергией.
Поэтому на практике в основном используют мостовую двухполупериодную схему выпрямления переменного тока (рис.10.8). Она состоит из трансформатора, к вторичной обмотке которого подключаются диодный мост (соединение диодов) и потребитель электроэнергии. Выпрямление тока по этой схеме осуществляется
следующим образом: в 1-ю половину периода (в 1-й полупериод) электрический ток проходит через диоды VD1 и VD2 (путь тока показан не заштрихованными стрелками), во 2-ю половину периода (во 2-й полупериод) электрический ток проходит через диоды VD3 и VD4 (путь тока показан заштрихованными стрелками), далее процесс повторяется. Следовательно, напряжение на нагрузке есть и в течение 1-го полупериода, и в течение 2-го полупериода. Ток, протекающий в цепи нагрузки, пульсирующий, то есть изменяется его сила, но не изменяется его направление (рис.10.9). Для снижения пульсации выпрямленного тока используют сглаживающие фильтры на базе конденсаторов.
 |
Аналогично (с добавлением в схему выпрямления двух диодов) можно
выпрямлять трёхфазный переменный ток.
Если вторичная обмотка трансформатора имеет вывод от средней точки (в этом случае её
называют нулевой точкой), то для выпрямления переменного тока используют двухполупериодную с нулевой точкой схему выпрямления (рис.10.10), которая позволяет получить такое же выпрямленное напряжение у потребителя электроэнергии, как и в случае применения
мостовой схемы.
Вопросы для самоконтроля
1. Приведите принципиальную электрическую схему однополупериодного
выпрямления переменного синусоидального тока с понижающим
трансформатором с расшифровкой буквенных обозначений.
2. Опишите работу приведенной схемы однополупериодного выпрямления.
3. Изобразите графически выпрямленный ток.
4. Приведите принципиальную электрическую схему двухполупериодного
выпрямления переменного синусоидального тока с понижающим
трансформатором с расшифровкой буквенных обозначений.
5. Опишите работу приведенной схемы двухполупериодного выпрямления.
6. Изобразите графически выпрямленный ток.
7. Приведите принципиальную электрическую схему двухполупериодного
с нулевой точкой выпрямления переменного синусоидального тока с
понижающим трансформатором с расшифровкой буквенных обозначений.
Тиристор
Тиристор – это полупроводниковое управляемое устройство, которое имеет два р-слоя и два n-слоя, с тремя электронно-дырочными переходами
(р-n-переходами) и тремя выводами. Вывод из р-слоя называют анодом, вывод из
n-слоя называют катодом, третий вывод называют управляющим электродом,
который может подсоединяться как к р-слою, так и к n-слою (рис.10.11 а, 10.11 б).
 |
На принципиальных электрических схемах буквенно-графическое обозначение тиристора следующее:
 |
Вольт-амперная характеристика тиристора имеет вид, показанный на рис.10.12. Если управляющий электрод не подключён к сети, то один из
р-n-переходов закрыт и тиристор работает на 1-м участке ВАХ.
Значительное увеличение
напряжения приводит к тому, что
тиристор начинает работать на 2-м участке ВАХ. В результате напряжение на тиристоре падает, а ток через него увеличивается, что приводит к работе тиристора на 3-м участке ВАХ. Поэтому отсутствие прямого напряжения на управляющем электроде приводит к тому, что тиристор переходит в открытое состояние при значительном напряжении.
Если управляющий электрод подключён к сети и на него подано прямое
напряжение, то тиристор сразу начинает работать на 3-м участке ВАХ.
Следовательно, наличие прямого напряжения на управляющем электроде
приводит к тому, что тиристор переходит в открытое состояние при незначительном напряжении.
Тиристоры могут пропускать электрический ток силой до 1,0 – 2,0 кА при
напряжении 0,1 – 4,0 кВ.
Наиболее просто тиристор можно применить в качестве электрического ключа (рис.10.13). Тиристоры используется также для регулирования напряжения на зажимах трёхфазных асинхронных электродвигателей и других целей.
Вопросы для самоконтроля
1. Какое электронное устройство называется тиристором?
2. Как тиристор обозначается на принципиальной электрической схеме?
3. Опишите работу тиристора, используя его вольт-амперную характеристику.
4. Для чего предназначен тиристор?