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什么是整流电路,整流电路的计算公式,整流电路的工作原理

关键词:整流电路 整流电路计算公式 整流电路工作原理

时间:2017-05-02 13:59:32       来源:网络整理

  什么是整流电路:

  整流电路”(recTIfying circuit)是把交流电能转换为直流电能的电路。大多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器等组成。

  它在直流电动机的调速、发电机的励磁调节、电解、电镀等领域得到广泛应用。整流电路通常由主电路、滤波器和变压器组成。20世纪70年代以后,主电路多用硅整流二极管和晶闸管组成。滤波器接在主电路与负载之间,用于滤除脉动直流电压中的交流成分。

  变压器设置与否视具体情况而定。变压器的作用是实现交流输入电压与直流输出电压间的匹配以及交流电网与整流电路之间的电隔离。整流电路的作用是将交流降压电路输出的电压较低的交流电转换成单向脉动性直流电,这就是交流电的整流过程,整流电路主要由整流二极管组成。

  经过整流电路之后的电压已经不是交流电压,而是一种含有直流电压和交流电压的混合电压。习惯上称单向脉动性直流电压。

  整流电路图:

  整流电路的作用:

  整流:把交流电变换成近似直流电的电路。最原始的整流电路为半波整流,也就是在交流回路中串接一个二极管,利用二极管的单向导通性,将交流电的负半波切去,只保留间隔一个半波时隙的正半波,因为没有负半波而只有正半波的脉动电动势,故称半波整流更高一级的是全波整流,四个背对背的二极管构成全波整流电路,把交流电的负半波反转后填到两个正半波之间的时隙中,使电源电流波形成为连续起伏的近似直流电

  整流电路有几种?

  整流电路常见的有四种:

  1.半波整流电路:

  电路中使用一只整流二极管构成一组整流电路。

  2.全波整流电路:电路中使用两只整流二极管构成整流电路。

  3.桥式整流电路:电路中使用四只整流二极管构成一组整流电路。

  4.倍压整流电路:电路中至少使用两只整流二极管构成一组整流电路。

  整流电路的工作原理:

  电力网供给用户的是交流电,而各种无线电装置需要用直流电。整流,就是把交流电变为直流电的过程。利用具有单向导电特性的器件,可以把方向和大小改变的交流电变换为直流电。下面介绍利用晶体二极管组成的各种整流电路。

  半波整流电路 半波整流电路是一种最简单的整流电路。它由电源变压器B 、整流二极管D 和负载电阻Rfz ,组成。变压器把市电电压(多为220伏)变换为所需要的交变电压e2,D 再把交流电变换为脉动直流电。  变压器砍级电压e2,是一个方向和大小都随时间变化的正弦波电压,它的波形如图所示。在0~K时间内,e2为正半周即变压器上端为正下端为负。此时二极管承受正向电压面导通,e2通过它加在负载电阻Rfz上,在π~2π 时间内,e2为负半周,变压器次级下端为正;上端为负。这时D承受反向电压,不导通,Rfz,上无电压。在2π~3π时间内,重复0~π 时间的过程,而在3π~4π时间内,又重复π~2π时间的过程…这样反复下去,交流电的负半周就被削掉了,只有正半周通过Rfz,在Rfz上获得了一个单一右向(上正下负)的电压,如图所示,达到了整流的目的,但是,负载电压Usc。以及负载电流的大小还随时间而变化,因此,通常称它为脉动直流。

  这种除去半周、图下半周的整流方法,叫半波整流。不难看出,半波整流是以牺牲一半交流为代价而换取整流效果的,电流利用率很低(计算表明,整流得出的半波电压在整个周期内的平均值,即负载上的直流电压Usc =0.45e2,此处注意e2是变压器二次端口的有效值,而不是最大值。如变压器得到e2=,e2取值为20 )因此常用在高电压、小电流的场合,而在一般无线电装置中很少采用。

  整流电路 如果把整流电路的结构作一些调整,可以得到一种能充分利用电能的全波整流电路。图是全波整流电路的电原理图。

  全波整流电路,可以看作是由两个半波整流电路组合成的。变压器次级线圈中间需要引出一个抽头,把次组线圈分成两个对称的绕组,从而引出大小相等但极性相反的两个电压e2a 、e2b ,构成e2a 、D1、Rfz与e2b 、D2、Rfz ,两个通电回路。

  全波整流电路的工作原理,可用图所示的波形图说明。在0~π间内,e2a 对Dl为正向电压,D1 导通,在Rfz 上得到上正下负的电压;e2b 对D2为反向电压,D2 不导通。在π-2π时间内,e2b 对D2为正向电压,D2导通,在Rfz 上得到的仍然是上正下负的电压;e2a 对D1为反向电压,D1 不导通。

  带平衡电抗器的双反星型可控整流电路带平衡电抗器的双反星形可控整流电路是将整流变压器的两组二次绕组都接成星形,但两组接到晶闸管的同名端相反;两组二次绕组的中性点通过平衡电控器LB连接在一起。 桥式整流电路是使用最多的一种整流电路。这种电路,只要增加两只二极管口连接成“桥”式结构,便具有全波整流电路的优点,而同时在一定程度上克服了它的缺点。

  整流电路桥式整流电路的工作原理如下:e2为正半周时,对D1、D3和方向电压,Dl,D3导通;对D2、D4加反向电压,D2、D4截止。电路中构成e2、Dl、Rfz 、D3通电回路,在Rfz ,上形成上正下负的半波整流电压,e2为负半周时,对D2、D4加正向电压,D2、D4导通;对D1、D3加反向电压,D1、D3截止。电路中构成e2、D2Rfz 、D4通电回路,同样在Rfz 上形成上正下负的另外半波的整流电压。

  如此重复下去,结果在Rfz ,上便得到全波整流电压。其波形图和全波整流波形图是一样的。从图5-6中还不难看出,桥式电路中每只二极管承受的反向电压等于变压器次级电压的最大值,比全波整流电路小一半。

  三相桥式全控电路TR为三相整流变压器,其接线组别采用Y/Y-12。VT1~VT6为晶闸管元件,FU1~FU6为快速熔断器。TS为三相同步变压器,其接线组别采用△/Y-11。P端为集成化六脉冲触发电路+24V电源输出端,接脉冲变压器一次绕组连接公共端。P1~P6端为集成化六脉冲触发电路功放管V1~V6集电极输出端,分别接脉冲变压器一次绕组的另一端。UC端为移相控制电压输入端。

  三相桥式半控电路三相桥式半控整流电路与三相桥式全控整流电路基本相同,仅将共阳极组VT4,VT6,VT2的晶闸管元件换成了VD4,VD6,VD2整流二极管,以构成三相桥式半控整流电路。

  整流电路的计算公式及实例分析:

  桥式整流属于全波整流,它不是利用 副边带有中心抽头的变压器,8ttt8用四个二极管接成电桥形式,使在电压V2的正负半周均有电流流过负载,在负载形成单方向的全波脉动电压。

  桥式整流电路计算主要参数:

  单相全波整流电路图

  利用副边有中心抽头的变压器和两个二极管构成如下图所示ssBbww的全波整流电路。从图中可见,正负半周都有电流流过负载,提高了整流效率。

  全波整流的特点:

  输出电压VO高;脉动小;正负半周都有电流供给负载,因而变压器得到充分利用 ,效率较高。

  主要参数:

  桥式整流电路电感滤波原理

  电感滤波电路利用

  电感器两端的电流不能突变的特点,把电感器与负载串联起来,以达到使输出电流平滑的目的。从能量的观点看,当电源提供的电流增大(由电源电压增加www.8 t tt8. com引起)时,电感器L把能量存储起来;而当电流减小时,又把能量释放出来,使负载电流平滑,8ttt8电感L有平波作用。

  桥式整流电路电感滤波优点:整流二极管的导电角大,峰值电流小,输出特性较平坦。

  桥式整流电路电感滤波缺点:存在铁心,笨重、体积大,易引起电磁干扰,SsbbwW.com只适应于低电压、大电流的场合。

  例10.1.1桥式整流器滤波电路如图所示ssBbww,已知V1是220V交流电源,频率为50Hz,

  直流电压VL=30V,负载电流IL=50mA。试求电源变压器副边电压v2的有效值,选择整流二极管及滤波电容。


  桥式整流电路电容滤波电路。

  图10.5分别是单相桥式整流电路图和整流滤波电路的部分波形。这里假设t《0时,电容器C已经充电到交流电压V2的最大值(如波形图所示ssBbww)。

  结论1:www.ddd tt. com电容的储能作用,使得输出波形比较平滑,脉动成分降低输出电压的平均值增大。

  结论2:从图10.6可看出,滤波电路中二极管的导电角小于180o ,导电时间缩短。因此www.8 t tt8. com,在短暂的导电时间内流过二极管很大的冲击电流,必须ssbbww. c om选择较大容量的二极管。

  在纯电阻负载时:

  有电容滤波时:

  结论3:电容放电的时间τ=RLC越大,放电过程越慢,输出电压中脉动(纹波)成分越少,滤波效果越好。SsbbwW.com取τ≥(3~5)T/2,T为电源交流电压的周期。

  整流电路输出电压计算

  对于整流电压的输出电压大小,大家一定不陌生。很多人会说,输出平均值全波0.9倍,半波0.45倍的交流有效。但是在设计中,我们常常发现一个事实,例如在半波整流后,输出电压得到的不止0.45倍,9V交流整流后可能有11~12V。之前我一直很困惑,是我记错了计算倍数吗?翻了很多书籍,公式当然是没错的。那到底怎么回事?

  可能之前我们在学校学这个方面知识点的时候太过注重整流电路,而忽略了脉动比的概念,所以造成我们现在很多人对这一简单的知识不是很清晰。其实这里是由于整流电路后面接的滤波电容有关的,查阅模电知识我们即可了解到,整流后往往会加滤波稳压,而滤波电路会改变整流输出的脉动比,并且和负载有关。因此最终整流后得到的电压除了跟整流方式有关,还和负载、滤波电容大小有关系。RL*C的数值直接影响输出电压的大小。因此滤波电容选择其实不是随意的,而是需要根据负载选取合适的值。

  接入滤波电路后,输出电压平均值近似取值为1.2倍,负载开路取1.414倍。

  RC=(3-5)T/2 来确定电容容量选择。其中T表示电网周期。

  电容滤波电路适用于负载电流较小情况,而电感滤波电路适用于大负载电流。(电流较大时R较小,C较难选择)

  练习:

  1.若U2为电源变压器副边电压的有效值,则半波整流电容滤波电路和全波整流电容滤波电路在空载时的输出电压均为1.414U。()

  2.对于全波整流电路,已知变压器副边电压有效值U2为10V,RC=(3-5)T/2 (T为电网电压的周期)。测得输出电压平均值UO(AV)可能的数值为

  A. 14V B. 12V C. 9V D. 4.5V

  选择合适答案填入空内。

  (1)正常情况UO(AV)≈ ;

  (2)电容虚焊时UO(AV)≈ ;

  (3)负载电阻开路时UO(AV)≈ ;

  (4)一只整流管和滤波电容同时开路,UO(AV)≈ 。

  答案:√;:(1)B (2)C (3)A (4)D

  单相半波整流电路图

  半波整流利用 二极管的单向导电性能,使经变压器出来的电压Vo只有半个周期到达负载,造成负载电压VL是单方向的脉动直流电压。

  主要参数:

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