整流濾波電路在供熱系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用與實(shí)踐

姜新生

（新疆油田供熱公司 生產(chǎn)運(yùn)行科，新疆 克拉瑪依834000）

整流濾波電路是把交流電能轉(zhuǎn)換為直流電能的電路。大多數(shù)整流濾波電路由變壓器、整流主電路和濾波器等組成。在克拉瑪依油田供熱公司的實(shí)際工作中，廣泛的應(yīng)用在電動(dòng)機(jī)的調(diào)速中，例如在供熱公司的所有的爐排調(diào)速系統(tǒng)中，在輸煤的系統(tǒng)中，在鼓風(fēng)、引風(fēng)機(jī)的變頻電路中和在自動(dòng)補(bǔ)水的變頻電路中都有實(shí)際的應(yīng)用，（如昆侖等車間的FRENIC5000P11低噪聲高性能多功能變，F(xiàn)RENIC5000G11低噪聲高性能多功能變頻器,FRENIC-VP低噪聲高性能多功能變頻器……如在前進(jìn)等車間的儀表SVP2002系列，在東南等車間的SWP-805-020-12-HL-P的數(shù)字顯示的儀表在S系列的變送器SBCC-1111-4/000儀表中）。在我們的供熱系統(tǒng)的生產(chǎn)實(shí)踐中，它起到了不可取代的作用。

1 整流電路

在我們的供熱系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的電源電路中的整流電路主要有：半波整流電路、全波整流電路和橋式整流三種，這三種整流電路輸出的單向脈動(dòng)性直流電特性有所不同，半波整流電路輸出的電壓只有半周，所以這種單向脈動(dòng)性直流電主要成分仍然是50Hz的；因?yàn)檩斎虢涣魇须姷念l率是50Hz，半波整流電路去掉了交流電的半周，沒(méi)有改變單向脈動(dòng)性直流電中交流成分的頻率；全波和橋式整流電路相同，用到了輸入交流電壓的正、負(fù)半周，使頻率擴(kuò)大一倍為100Hz，所以這種單向脈動(dòng)性直流電的交流成分主要成分是100Hz的，這是因?yàn)檎麟娐穼⑤斎虢涣麟妷旱囊粋€(gè)半周轉(zhuǎn)換了極性，使輸出的直流脈動(dòng)性電壓的頻率比輸入交流電壓提高了一倍，這一頻率的提高有利于濾波電路的濾波。

在電源電路的三種整流電路中，只有全波整流電路要求電源變壓器的次級(jí)線圈設(shè)有中心抽頭，其他兩種電路對(duì)電源變壓器沒(méi)有抽頭要求。

圖1

半波整流電路中只用一只二極管，全波整流電路中要用兩只二極管，而橋式整流電路中則要用四只二極管。根據(jù)上述兩個(gè)特點(diǎn)，可以方便地分辨出三種整流電路的類型。

圖2 全波整流電路

在半波整流電路中，當(dāng)整流二極管截止時(shí)，交流電壓峰值全部加到二極管兩端。對(duì)于全波整流電路而言也是這樣，當(dāng)一只二極管導(dǎo)通時(shí)，另一只二極管截止，承受全部交流峰值電壓。所以對(duì)這兩種整流電路，要求電路的整流二極管其承受反向峰值電壓的能力較高；而在我供熱公司的實(shí)際應(yīng)用中橋式整流電路使用率是最高的。因?yàn)檫@種電路，是兩只二極管導(dǎo)通，另兩只二極管截止，串聯(lián)起來(lái)承受反向峰值電壓，在每只二極管兩端只有反向峰值電壓一半，故這一電路中，整流二極管承受反向峰值電壓的能力要求較低，不易因電壓波動(dòng)而擊穿整流二極。所以故障率低，使用平穩(wěn)。

圖3 單相橋式整流電路

等經(jīng)過(guò)整流后的電壓依然有交流電的成分，要想達(dá)到平穩(wěn)的直流電還需要對(duì)整流后的電路進(jìn)行濾波。濾波是將信號(hào)中特定波段頻率濾除的操作。濾波電路作用是盡可能減小脈動(dòng)的直流電壓中的交流成分，保留其直流成分，使輸出電壓紋波系數(shù)降低，波形變得比較平滑，濾波器通常接在主電路與負(fù)載之間，用于濾除脈動(dòng)直流電壓中的交流成分。以達(dá)到各使用設(shè)備安全平穩(wěn)的工作。

2 濾波電路

濾波電路用于濾去整流輸出電壓中的紋波，一般由電抗元件組成，如在負(fù)載電阻兩端并聯(lián)電容器C，或與負(fù)載串聯(lián)電感器L，以及由電容、電感組合而成的各種復(fù)式濾波電路。常用的結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4

常用的濾波電路元件（電阻、電容、電感）組成，則稱為無(wú)源濾波電路。無(wú)源濾波的主要形式有電容濾波、電感濾波和復(fù)式濾波(包括倒L型、LC濾波、LCπ型濾波和RCπ型濾波等)。無(wú)源濾波電路的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于設(shè)計(jì)。

濾波電容，并聯(lián)在整流電源電路輸出端，用以降低交流脈動(dòng)波紋系數(shù)、濾波電容不僅使電源直流輸出平穩(wěn)，降低了交變脈動(dòng)波紋對(duì)電子電路的影響，同時(shí)還可吸收電子電路工作過(guò)程中產(chǎn)生的電流波動(dòng)和經(jīng)由交流電源串入的干擾，使得電子電路的工作性能更加穩(wěn)定。濾波電容在電路中的符號(hào)一般用“C”表示。在50赫茲市電的整流電路中，為了獲得好的濾波效果，選擇的濾波電容的電容量都比較大，最常用的為數(shù)百至數(shù)千微法的電解電容。

濾波電感，當(dāng)流過(guò)電感的電流變化時(shí)，電感線圈中產(chǎn)生的感生電動(dòng)勢(shì)將阻止電流的變化。濾波電感在電路中的符號(hào)一般用“L”表示。當(dāng)通過(guò)電感線圈的電流增大時(shí)，電感線圈產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)與電流方向相反，阻止電流的增加，同時(shí)將一部分電能轉(zhuǎn)化成磁場(chǎng)能存儲(chǔ)于電感之中；當(dāng)通過(guò)電感線圈的電流減小時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)與電流方向相同，阻止電流的減小，同時(shí)釋放出存儲(chǔ)的能量，以補(bǔ)償電流的減小。

由于電抗元件在電路中有儲(chǔ)能作用，并聯(lián)的電容器C在電源供給的電壓升高時(shí)，能把部分能量存儲(chǔ)起來(lái)，而當(dāng)電源電壓降低時(shí)，就把能量釋放出來(lái)，使負(fù)載電壓比較平滑，電容C具有平波的作用；與負(fù)載串聯(lián)的電感L，當(dāng)電源供給的電流增加（由電源電壓增加引起）時(shí)，它把能量存儲(chǔ)起來(lái)，而當(dāng)電流減小時(shí)，又把能量釋放出來(lái)，使負(fù)載電流比較平滑，即電感L也有平波作用，最終得到平穩(wěn)的電壓。

3 常見(jiàn)故障分析與處理

但在我們實(shí)際的工作中，由于我們的供熱作業(yè)環(huán)境的多樣性，有一些地方的電器電路因環(huán)境而導(dǎo)致的故障也不少。如電路板因環(huán)境因素腐蝕電路板而出現(xiàn)電路短路和斷路故障不時(shí)發(fā)生以及整流二極管擊穿；變壓器次級(jí)線圈因負(fù)荷過(guò)重而短路。

電源無(wú)輸出：當(dāng)電源在有負(fù)載情況下，測(cè)量不出各輸出端的直流電壓時(shí)即認(rèn)為電源無(wú)輸出。這時(shí)應(yīng)先打開(kāi)電源檢查保險(xiǎn)絲，通過(guò)保險(xiǎn)絲熔斷情況來(lái)分析故障范圍。當(dāng)電源在有負(fù)載情況下，測(cè)量不出各輸出端的直流電壓時(shí)即認(rèn)為電源無(wú)輸出。這時(shí)應(yīng)先打開(kāi)電源檢查保險(xiǎn)絲，通過(guò)保險(xiǎn)絲熔斷情況來(lái)分析故障范圍。保險(xiǎn)絲熔斷并發(fā)黑，說(shuō)明有嚴(yán)重短路現(xiàn)象，應(yīng)重點(diǎn)檢查整流濾波電路交流濾波電容因交流浪涌電壓擊穿而短路，交流主回路橋式整流電路中某個(gè)二極管擊穿。所以可選擇耐壓更高的二極管進(jìn)行更換.：保險(xiǎn)絲熔斷但不發(fā)黑說(shuō)明不是短路引起保險(xiǎn)絲熔斷，一般是負(fù)載的負(fù)荷太重，電流較大的原因所致，這時(shí)可以斷開(kāi)負(fù)載，先檢查整流濾波電源，如正常，再去修理負(fù)載的負(fù)荷太重的緣由。

電源有輸出：但電壓低，一般是負(fù)載電路的故障，可以使用段開(kāi)法來(lái)找出故障點(diǎn)。

掌握整流濾波電路的分析和維修，對(duì)于供熱系統(tǒng)有著舉足輕重的重要作用，可以在供熱運(yùn)行中有效的預(yù)防設(shè)備故障發(fā)生，故障的發(fā)生率，使得故障及時(shí)有效的排出，以保證供熱設(shè)備安全平穩(wěn)的運(yùn)行。

［1］三相橋式全控整流電路諧波和功率因數(shù)分析[J].能源技術(shù)與管理，2011（1）.

［2］電工學(xué)：下冊(cè)[M].水利電力出版社，1978，6.

［3］職業(yè)技能叢書(shū)：維修電工[M].2002，1.