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(图)整流电路
整流电路
整流电路(rectifying circuit)
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。
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简介编辑本段回目录

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交流电压混合电压,习惯上称单向脉动性直流电压。对整流电路的意义有一下总结:

1、电源电路中的整流电路主要有半波整流电路、全波整流电路和桥式整流三种,倍压整流电路用于其它交流信号的整流,例如用于发光二极管电平指示器电路中,对音频信号进行整流。

2、前三种整流电路输出的单向脉动性直流电特性有所不同,半波整流电路输出的电压只有半周,所以这种单向脉动性直流电主要成分仍然是50Hz的,因为输入交流市电的频率是50Hz,半波整流电路去掉了交流电的半周,没有改变单向脉动性直流电中交流成分的频率;全波和桥式整流电路相同,用到了输入交流电压的正、负半周,使频率扩大在倍为100Hz,所以这种单向脉动性直流电的交流成分主要成分是100Hz的,这是因为整流电路将输入交流电压的一个半周转换了极性,使输出的直流脉动性电压的频率比输入交流电压提高了一倍,这一频率的提高有利于滤波电路的滤波。

(图)整流电路
整流电路
 3、在电源电路的三种整流电路中,只有全波整流电路要求电源变压器的次级线圈设有中心抽头,其他两种电路对电源变压器没有抽头要求。另外,半波整流电路中只用一只二极管,全波整流电路中要用两只二极管,而桥式整流电路中则要用四只二极管。根据上述两个特点,可以方便地分辨出三种整流电路的类型,但要注意以电源变压器有无抽头来分辨三种整流电路比较准确。

4、在半波整流电路中,当整流二极管截止时,交流电压峰值全部加到二极管两端。对于全波整流电路而言也是这样,当一只二极管导通时,另一只二极管截止,承受全部交流峰值电压。所以对这两种整流电路,要求电路的整流二极管其承受反向峰值电压的能力较高;对于桥式整流电路而言,两只二极管导通,另两只二极管截止,它们串联起来承受反向峰值电压,在每只二极管两端只有反向峰值电压的一半,所以对这一电路中整流二极管承受反向峰值电压的能力要求较低。

5、在要求直流电压相同的情况下,对全波整流电路而言,电源变压器次级线圈抽头到上、下端交流电压相等,且等于桥式整流电路中电源变压器次级线圈的输出电压,这样在全波整流电路中的电源变压器相当于绕了两组次级线圈。

6、在全波和桥式整流电路中,都将输入交流电压的负半周转到正半周或将正半周转到负半周,这一点与半波整流电路不同,在半波整流电路中,将输入交流电压一个半周切除。

7、在整流电路中,输入交流电压的幅值远大于二极管导通的管压降,所以可将整流二极管的管压降忽略不计。

8、对于倍压整流电路,它能够输出比输入交流电压更高的直流电压,但这种电路输出电流的能力较差,所以具有高电压,小电流的输出特性。

9、分析上述整流电路时,主要用二极管的单向导电特性,整流二极管的导通电压由输入交流电压提供。

分类方式编辑本段回目录

整流电路种类很多,它的分类方式也很多。

整流电路(图)二极管
二极管
1、按组成的器件可分为不可控电路半控电路全控电路三种
1)不可控整流电路完全由不可控二极管组成,电路结构一定之后其直流整流电压和交流电源电压值的比是固定不变的。

2)半控整流电路由可控元件和二极管混合组成,在这种电路中,负载电源极性不能改变,但平均值可以调节。

3)在全控整流电路中,所有的整流元件都是可控的(SCRGTRGTO 等),其输出直流电压的平均值及极性可以通过控制元件的导通状况而得到调节,在这种电路中,功率既可以由电源向负载传送,也可以由负载反馈给电源,即所谓的有源逆变。

2、按电路结构可分为零式电路和桥式电路
1)零式电路指带零点或中性点的电路,又称半波电路。它的特点所有整流元件的阴极(或阳极)都接到一个公共接点﹐向直流負载供电﹐負载的另一根线接到交流电源的零点。
2)桥式电路实际上是由两个半波电路串联而成,故又称全波电路。

3、电网交流输入相数分为单相电路、三相电路和多相电路
1)对于小功率整流器常采用单相供电。单相整流电路分为半波整流,全波整流,桥式整流及倍压整流电路等。

2)三相整流电路是交流测由三相电源供电,负载容量较大,或要求直流电压脉动较小,容易滤波。三相可控整流电路有三相半波可控整流电路,三相半控桥式整流电路,三相全控桥式整流电路。因为三相整流裝置三相是平衡的﹐输出的直流电压和电流脉动小,对电网影响小,且控制滞后時间短,采用三相全控桥式整流电路时,输出电压交变分量的最低频率是电网频率的6倍,交流分量与直流分量之比也较小,因此滤波器的电感量比同容量的单相或三相半波电路小得多。另外,晶闸管的额定电压值也较低。因此,这种电路适用于大功率变流装置。

3)多相整流电路 随著整流电路的功率进一步增大(如轧钢电动机功率达数兆瓦),为了减轻对电网的干扰﹐特別是减轻整流电路高次谐波对电网的影响,可采用十二相﹑十八相﹑二十四相,乃至三十六相的多相整流电路。采用多相整流电路能改善功率因数,提高脉动频率,使变压器初级电流的波形更接近正弦波,从而显著减少谐波的影响。理论上,随着相数的增加,可进一步削弱谐波的影响。多相整流常用在大功率整流领域,最常用的有双反星中性点带平衡电抗器接法和三相桥式接法。

4、 按变压器二次侧电流的方向是单向或双向,又分为单拍电路和双拍电路。其中所有半波整流电路都是单拍电路,所有全波整流电路都是双拍电路

5、按控制方式可分为相控式电路和斩波式电路(斩波器);
1)通过控制触发脉冲的相位来控制直流输出电压大小的方式称为相位控制方式,简称相控方式。

2)斩波器就是利用晶闸管和自关断器件来实现通断控制,将直流电源电压断续加到负载上,通过通、断的时间变化来改变负载电压平均值,亦称直流-直流变换器。它具有效率高、体积小、重量轻、成本低等优点,广泛应用于直流牵引的变速拖动中,如城市电车地铁蓄点池车等。斩波器一般分降压斩波器,升压斩波器和复合斩波器三种。

6、 按引出方式的不同分中点引出整流电路,桥式整流电路,带平衡电抗器整流电路,环形整流电路,十二相整流电路。

1)中点引出整流电路分:单脉波(单相半波),两脉波(单相全波),三脉波(三相半波),六脉波(六相半波)
2)桥式整流电路分:两脉波(单相)桥式,六脉波(三相)桥式
3)带平衡电抗器整流电路分:一次星形联结的六脉波带平衡电抗器电路(即双反星带平衡电抗器电路),一次角形联结的六脉波带平衡电抗器电路
4)十二相整流电路分:二次星、三角联结,桥式并联(带6f平衡电抗器)单机组十二脉波整流电路;二次星、三角联结,桥式串联十二脉波整流电路;桥式并联等值十二脉波整流电路;双反星形带平衡电抗器等值十二脉波整流电路。

作用原理编辑本段回目录

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,可以把方向和大小交变的电流变换为直流电。下面介绍利用晶体二极管组成的各种整流电路。

(图)半波整流电路
半波整流电路
一、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5-2(a)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π~2π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5-2(b)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,半波整说是以"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 )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。

(图)整流电路
整流电路
二、全波整流电路
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5-3 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5-4 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。

三、桥式整流电路
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。

(图)整流电路
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洗电压,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,比全波整洗电路小一半。

元件选择编辑本段回目录

需要特别指出的是,二极管作为整流元件,要根据不同的整流方式和负载大小加以选择。。如选择不当,则或者不能安全工作,甚至烧了管子;或者大材小用,造成浪费。

另外,在高电压大电流的情况下,如果手头没有承受高电压或整定大电滤的整流元件,可以把二极管串联或并联起来使用。

(图)整流电路
整流电路
图5-7 示出了二极管并联的情况:两只二极管并联、每只分担电路总电流的一半口三只二极管并联,每只分担电路总电流的三分之一。总之,有几只二极管并联,"流经每只二极管的电流就等于总电流的几分之一。但是,在实际并联运用时",由于各二极管特性不完全一致,不能均分所通过的电流,会使有的管子困负担过重而烧毁。因此需在每只二极管上串联一只阻值相同的小电阻器,使各并联二极管流过的电流接近一致。这种均流电阻R一般选用零点几欧至几十欧的电阻器。电流越大,R应选得越小。 

(图)整流电路
整流电路
图5-8示出了二极管串联的情况。显然在理想条件下,有几只管子串联,每只管子承受的反向电压就应等于总电压的几分之一。但因为每只二极管的反向电阻不尽相同,会造成电压分配不均:内阻大的二极管,有可能由于电压过高而被击穿,并由此引起连锁反应,逐个把二极管击穿。在二极管上并联的电阻R,可以使电压分配均匀。均压电阻要取阻值比二极管反向电阻值小的电阻器,各个电阻器的阻值要相等。

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