Электрический выпрямитель
Электри́ческий выпрями́тель, преобразователь переменного электрического тока в постоянный. Основной элемент электрического выпрямителя – электрический вентиль, пропускающий ток только или преимущественно в одном направлении. В результате периодической коммутации вентилей на выходе электрического выпрямителя формируется однонаправленный пульсирующий ток.
По типу применяемого вентиля электрические выпрямители разделяют на:
вакуумные (кенотронные);
газоразрядные;
полупроводниковые;
электроконтактные;
по схеме выпрямления на:
одно- и двухполупериодные;
мостовые;
с нулевым выводом;
по числу фаз питающей сети на:
однофазные;
многофазные.
В зависимости от назначения электрические выпрямители выполняют нерегулируемыми (обычно диодными) или регулируемыми (на основе управляемых вентилей и электрических ключей). Подключение электрических выпрямителей к источнику питания осуществляется непосредственно (прямые электрические выпрямители) или с помощью согласующего трансформатора.
Простейший однофазный однополупериодный электрический выпрямитель содержит полупроводниковый диод, активную нагрузку и источник переменного напряжения (см. рисунок).
Схема однофазного однополупериодного выпрямления.Напряжение на нагрузке характеризуется средним значением (постоянная составляющая) и пульсацией (переменная составляющая). Для уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения (тока) между выходом электрического выпрямителя и нагрузкой включают сглаживающий фильтр.
Получили распространение однофазные схемы выпрямления с двойным преобразованием энергии, содержащие наряду с выпрямителями и сглаживающими фильтрами высокочастотный инвертор и высокочастотный согласующий трансформатор, что позволяет существенно улучшить выходные показатели (по сравнению с прямыми электрическими выпрямителями). Однофазные электрические выпрямители широко применяются в системах питания радиоаппаратуры, в устройствах автоматики и телемеханики, а электрические выпрямители, в которых наряду с выпрямлением осуществляется умножение выпрямленного напряжения, – в высоковольтных установках, предназначенных для испытания электрической изоляции, в рентгеновской аппаратуре, электронных осциллографах и др.
При трёхфазном источнике питания за счёт увеличения числа фаз согласующего трансформатора и каскадного (параллельного или последовательного) соединения вентильных блоков можно получить многофазные схемы выпрямления (с числом фаз 6, 12, 24 и более). Многофазные электрические выпрямители имеют более низкий уровень пульсации выходного напряжения и лучшую форму потребляемого от сети тока. Кроме того, каскадное соединение вентильных блоков позволяет повысить выходное напряжение (при последовательном соединении) или увеличить допустимый выходной ток (при параллельном соединении). Такие электрические выпрямители применяют в основном для питания мощных промышленных установок.