整流濾波電路在供熱系統中的廣泛應用與實踐

姜新生

（新疆油田供熱公司 生產運行科，新疆 克拉瑪依834000）

整流濾波電路是把交流電能轉換為直流電能的電路。大多數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際工作中，廣泛的應用在電動機的調速中，例如在供熱公司的所有的爐排調速系統中，在輸煤的系統中，在鼓風、引風機的變頻電路中和在自動補水的變頻電路中都有實際的應用，（如昆侖等車間的FRENIC5000P11低噪聲高性能多功能變，FRENIC5000G11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……如在前進等車間的儀表SVP2002系列，在東南等車間的SWP-805-020-12-HL-P的數字顯示的儀表在S系列的變送器SBCC-1111-4/000儀表中）。在我們的供熱系統的生產實踐中，它起到了不可取代的作用。

1 整流電路

在我們的供熱系統中廣泛應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，所以這種單向脈動性直流電主要成分仍然是50Hz的；因為輸入交流市電的頻率是50Hz，半波整流電路去掉了交流電的半周，沒有改變單向脈動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、負半周，使頻率擴大一倍為100Hz，所以這種單向脈動性直流電的交流成分主要成分是100Hz的，這是因為整流電路將輸入交流電壓的一個半周轉換了極性，使輸出的直流脈動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線圈設有中心抽頭，其他兩種電路對電源變壓器沒有抽頭要求。

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。根據上述兩個特點，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，當整流二極管截止時，交流電壓峰值全部加到二極管兩端。對于全波整流電路而言也是這樣，當一只二極管導通時，另一只二極管截止，承受全部交流峰值電壓。所以對這兩種整流電路，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際應用中橋式整流電路使用率是最高的。因為這種電路，是兩只二極管導通，另兩只二極管截止，串聯起來承受反向峰值電壓，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，不易因電壓波動而擊穿整流二極。所以故障率低，使用平穩。

圖3 單相橋式整流電路

等經過整流后的電壓依然有交流電的成分，要想達到平穩的直流電還需要對整流后的電路進行濾波。濾波是將信號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降低，波形變得比較平滑，濾波器通常接在主電路與負載之間，用于濾除脈動直流電壓中的交流成分。以達到各使用設備安全平穩的工作。

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，如在負載電阻兩端并聯電容器C，或與負載串聯電感器L，以及由電容、電感組合而成的各種復式濾波電路。常用的結構如圖4所示。

圖4

常用的濾波電路元件（電阻、電容、電感）組成，則稱為無源濾波電路。無源濾波的主要形式有電容濾波、電感濾波和復式濾波(包括倒L型、LC濾波、LCπ型濾波和RCπ型濾波等)。無源濾波電路的結構簡單，易于設計。

濾波電容，并聯在整流電源電路輸出端，用以降低交流脈動波紋系數、濾波電容不僅使電源直流輸出平穩，降低了交變脈動波紋對電子電路的影響，同時還可吸收電子電路工作過程中產生的電流波動和經由交流電源串入的干擾，使得電子電路的工作性能更加穩定。濾波電容在電路中的符號一般用“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，最常用的為數百至數千微法的電解電容。

濾波電感，當流過電感的電流變化時，電感線圈中產生的感生電動勢將阻止電流的變化。濾波電感在電路中的符號一般用“L”表示。當通過電感線圈的電流增大時，電感線圈產生的自感電動勢與電流方向相反，阻止電流的增加，同時將一部分電能轉化成磁場能存儲于電感之中；當通過電感線圈的電流減小時，自感電動勢與電流方向相同，阻止電流的減小，同時釋放出存儲的能量，以補償電流的減小。

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

3 常見故障分析與處理

但在我們實際的工作中，由于我們的供熱作業環境的多樣性，有一些地方的電器電路因環境而導致的故障也不少。如電路板因環境因素腐蝕電路板而出現電路短路和斷路故障不時發生以及整流二極管擊穿；變壓器次級線圈因負荷過重而短路。

電源無輸出：當電源在有負載情況下，測量不出各輸出端的直流電壓時即認為電源無輸出。這時應先打開電源檢查保險絲，通過保險絲熔斷情況來分析故障范圍。當電源在有負載情況下，測量不出各輸出端的直流電壓時即認為電源無輸出。這時應先打開電源檢查保險絲，通過保險絲熔斷情況來分析故障范圍。保險絲熔斷并發黑，說明有嚴重短路現象，應重點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二極管擊穿。所以可選擇耐壓更高的二極管進行更換.：保險絲熔斷但不發黑說明不是短路引起保險絲熔斷，一般是負載的負荷太重，電流較大的原因所致，這時可以斷開負載，先檢查整流濾波電源，如正常，再去修理負載的負荷太重的緣由。

電源有輸出：但電壓低，一般是負載電路的故障，可以使用段開法來找出故障點。

掌握整流濾波電路的分析和維修，對于供熱系統有著舉足輕重的重要作用，可以在供熱運行中有效的預防設備故障發生，故障的發生率，使得故障及時有效的排出，以保證供熱設備安全平穩的運行。

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

［2］電工學：下冊[M].水利電力出版社，1978，6.

［3］職業技能叢書：維修電工[M].2002，1.