электрические приборы и машины
 
 
   
 
   
 
 
     
 

Схема удвоения напряжения

Для получения выпрямленных напряжений более высоких, чем напряжение на зажимах вторичной обмотки силового трансформатора или чем напряжение сети в бестрансформаторных выпрямительных установках, находят широкое применение схемы выпрямителей, основанные на принципе умножения напряжения.

При этом (для умножения напряжения в два, три и более раз) используется накапливание энергии в электрическом поле конденсатора. Наибольшее распространение получили схемы удвоения напряжения, применяющиеся в маломощных высоковольтных выпрямителях (для питания электроннолучевых и рентгеновских трубок).

 

На рис. 114, а приведена простая и вместе с тем часто используемая схема удвоения выпрямленного напряжения, представляющая собой две последовательно включенных однополупериодных схемы выпрямления. В полупериод, когда потенциал точки 1 выше потенциала точки 2, импульс тока ic1, проходящий по цепи точка 1, В1, С1, точка 2 заряжает конденсатор С1.

Рис. 114. Схемы удвоения напряжения: а — симметричная схема; б — временные диаграммы к симметричной схеме; в — несимметричная схема.

В следующий полупериод, когда потенциал точки 2 выше потенциала точки 1, происходит заряд конденсатора С2 импульсом тока tc2 по цепи точка 2, С2, В2 точка 1. Каждый из конденсаторов заряжается до напряжения

Uc = UII + ∆Uв

где UII — напряжение на вторичной обмотке трансформатора; ∆Uв — падение напряжения на работающем вентиле.

Конденсаторы включены последовательно, токи заряда конденсаторов проходят в одном направлении, поэтому выпрямленное напряжение будет равно

Uср=Uс1+Uс2-2∆Uв

Вентили имеют малое внутреннее сопротивление, следовательно, величиной 2∆Uв можно пренебречь, и тогда

Uср≈Uс1+Uс2≈2UII

Такое удвоение выпрямленного напряжения имеет место лишь при большом сопротивлении (при малых токах) нагрузки, так как только при выполнении этого условия за время отсутствия зарядного тока конденсаторы не успевают значительно разрядиться.

Временные диаграммы, приведенные на рис. 114,б, наглядно иллюстрируют работу рассматриваемой схемы. В промежутки времени 0 — t1 и 0 — t2 разряжается конденсатор С1, и по сопротивлению нагрузки Rн проходит ток разряда iразр, а в промежутки времени 0 — t4 и t5 — t10 разряжается конденсатор С2. В промежутки времени t1— t2, t4 — t5 и t7 — t8, когда напряжение на соответствующих конденсаторах вследствие их разряда становится меньше напряжения на вторичной обмотке трансформатора, конденсаторы поочередно подзаряжаются. Так как время заряда конденсатора во много раз меньше времени их разряда, то разность потенциалов между точками 3—4 поддерживается примерно   постоянной и равной 2UII.

Обратное напряжение, приложенное к вентилю, равно сумме напряжения на вторичной обмотке и напряжения на одном из конденсаторов, т. е.

Uобр≈2UII

В режиме холостого хода

Uобр≈2EmII.

Частота пульсации равна удвоенной частоте питающей сети 100 гц.

На рис. 114, в приведена еще одна, так называемая несимметричная схема удвоения напряжения. Когда потенциал точки 2 выше потенциала точки конденсатор С1 заряжается почти до напряжения UII. В следующий полупериод потенциал точки 1 окажется выше потенциала точки 2 и конденсатор С2 заряжается до напряжения 2UII. Заряд конденсатора С2 обеспечивается суммарным напряжением на вторичной обмотке трансформатора и на конденсаторе С1.

Схемы удвоения напряжения характеризуются следующими достоинствами:

  1. Для получения одинакового по величине выпрямленного напряжения требуется вдвое меньшее число витков вторичной обмотки трансформатора, чем в мостовой схеме, и в четыре раза меньшее, чем в двухполупериодной схеме с выводом средней точки.
  2. Обратное напряжение вентиля практически равно выпрямленному  напряжению.
  3. Отсутствует подмагничивание трансформатора.

Однако схемы удвоения имеют большое выходное сопротивление, определяемое последовательным соединением двух однополупериодных выпрямителей, кроме того, в случае использования вентилей с накаливаемыми катодами необходимо иметь два изолированных друг от друга источника накала.

 
 
     
 
Copyright © 2012 Электродвигатели и трансформаторы
электрические приборы и машины
Rambler's Top100
Создание сайта Вебцентр