Выбор схемы выпрямления, типа фильтра и вентиля

Схемы выпрямительных устройств, нашедшие применение для питания аппаратуры связи, приведены на рис. 1.2.

Обычно исходные данные, тип питающей сети переменного тока (источники первичного электропитания (ИПЭ)) заданы при проектировании выпрямительного устройства. Возможны случаи, когда при проектировании выбирается тип сети (однофазная или трехфазная).

Рисунок 1.2 – Принципиальные схемы выпрямительных устройств: однотактная двухфазная (а), двухтактная однофазная (б), однотактная трехфазная (в) и трехфазная двухтактная (г)

Число фаз питающей сети определяется выходной мощностью выпрямительного устройства: при мощности до 1 кВт применяют однофазную сеть, при мощности больше 1 кВт – трехфазную. Указанная граница мощности является ориентировочной (табл. 1.1).

В симметричной трехфазной сети мгновенная мощность постоянна, коэффициент использования проводов по передаваемой мощности больше, чем в однофазной сети. Поэтому при три провода сети будут стоить дешевле, чем два провода однофазной сети, и следует выбирать трехфазную сеть.

От выбора схемы выпрямления зависит методика расчета параметров трансформатора и сглаживающего фильтра.

Таблица 1.1 – Технические характеристики схем выпрямления

Схема выпрямления	Область предпочтительного использования
Однотактная двухфазная (рис. 1.2, а)
Двухтактная однофазная схема Греца (рис. 1.2, б)
Однотактная трехфазная (рис. 1.2, в)
Двухтактная трехфазная схема Ларионова (рис. 1.2, г)

Выбор конкретной схемы выпрямления осуществляется на основе анализа исходных данных. При выборе учитываются такие параметры, как среднее значение (постоянная составляющая) выпрямленного напряжения UН ≈ U ₀, тока нагрузки I₀, допустимый коэффициент пульсаций kп0 в цепи нагрузки Н и мощность в цепи нагрузки выпрямителя P0 = U0I0.

Питающая сеть переменного тока характеризуется напряжением Uс (эффективное значение), частотой fс = 50 Гц и числом фаз (однофазная, трехфазная).

При мощности выпрямителя P0 более 100 Вт применение фильтра LC типа, который обуславливает прямоугольную форму тока, обеспечивает максимальный коэффициент использования силового трансформатора, следовательно приводит к снижению стоимости выпрямителя в целом.

Для выбранной схемы выпрямления (см. табл. 1.1) определение типа вентиля производится по значениям, приведенным в табл. 1.2 (где m – число фаз выпрямления).

Таблица 1.2 – К выбору типа вентиля (при работе с LC фильтрами)

Схема выпрямления	m	Iпр m	Iпр ср	Uобр
Однотактная двухфазная (рис. 1.2, а)		I0	I0/2	3,14 U0
Двухтактная однофазная схема Греца (рис. 1.2, б)		I0	I0/2	1,57 U0
Однотактная трехфазная (рис. 1.2, в)		I0	I0/3	2,10 U0
Двухтактная трехфазная схема Ларионова (рис. 1.2, г)		I0	I0/3	1,05 U0

Вентиль должен обеспечивать среднее значение Iпр ср и амплитудное значение Iпр m прямого тока для выбранной схемы.

Вентиль должен иметь наименьший обратный ток при действующем в схеме выпрямителя обратном напряжении (наличие этого тока приводит к дополнительным энергетическим потерям, уменьшению коэффициента полезного действия и ухудшению качества выпрямленного напряжения).

Вентиль должен обладать высокой электрической прочностью (определяется величиной обратного допустимого напряжения Uобp доп). В качестве вентиля выбирается такой, у которого допустимое обратное напряжение Uобр доп было бы больше (не менее чем на 20 %) обратного напряжения Uобр в выбранной схеме выпрямления, а допустимый прямой ток Iпр доп больше (не менее чем на 20 %) максимального значения тока Imax, протекающего через вентиль, т. е. Iпр доп ≥ 1,2 Imax. Необходимо также, чтобы его предельная частота была fпред > 1 кГц при fc = 50 Гц.