Однотактная однополупериодная схема

Эта схема приведена на рис.3, а графики напряжений и токов на рис.4.

Здесь вентиль В, вторичная обмотка трансформатора и нагруз­ка образуют последовательную цепь, поэтому мгновенные значения токов протекающих через обмотку трансформатора I₂, вентиль i_B и нагрузку i₀ равны.

Н

Н

На рис.4а приведены временные характеристики: нап­ряжения , приложенного к зажи­мам вторичной обмотки трансформа­тора.

На рис.4б приведены временные характеристики: токов через нагрузку I₀ и напряжения на её зажимах U₀. Так как сопротивления обмоток трансформато­ра и вентиля для прямого тока при­няты равными нулю, то падение напря­жения на этих элементах схемы во время положительной полуволны отсутствует, и форма напряжения на нагрузке повторяет форму напряже­ния на зажимах вторичной обмотки трансформатора. Во время отрица­тельной полуволны сопротивление вентиля бесконечно велико, поэто­му ток через нагрузку и напряжение на её зажимах равны нулю.

На рис.4в приведены графики нап­ряжения между электродами вентиля. Так как прямое сопротивление идеа­льного вентиля равно нулю, то при положительной полуволне разность потенциалов между анодом и катодом вентиля также равны нулю. Во время отрицательной полуволны можно пре­небречь сопротивлением нагрузки по сравнению с обратным сопротивлением вентиля и считать, что всё напряжение на зажимах вторичной обмотки трансформатора приложено между электродами вентиля.

В этой схеме ток через вторичную обмотку трансформатора и вентиля протекает такой же, как и через нагрузку, поэтому вто­ричная обмотка используется плохо, так как ток через неё проте­кает в течение одной половины периода. Определим величину дей­ствующего напряжения вторичной обмотки U₂ и тока I₂. Так как форма напряжения на нагрузке повторяет форму напряжения на зажимах вторичной обмотки трансформатора (рис.4), то

U₀ = U₂ = U_2m sin ωt

Среднее значение выпрямленного напряжения за период равно:

,

но так как , то .

Т.о., действующее напряжение на зажимах вторичной обмотки более чем в два раза превышает выпрямленное напряжение.

Определим действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора I₂ из выражения:

, ,

Обратное напряжение вентиля:

Недостатками однополупериодной схемы являются:

1

.Значительная величина амплитуды тока через вентиль.

2.Низкое использование трансформатора и подмагничивание сердечника трансформатора постоянной составляющей тока I₀.

3.Большой коэффициент пульсаций ( К= 1,57 ); f_n = f_c

4

Рис. 5. Двухполупериодная однотактная схема

.Громоздкость сглаживающих фильтров.

Основным преимуществом схемы является её простота.

Двухполупериодная однотактная схема

Эта схема, или, как её часто называют, "схемой со средней точкой" приведена на рис.5. Схема состоит из трансформатора Тр с выводом от середины вторичной обмотки и двух вентилей B1 и В2. Она представляет собой сочетание двух однополупериодных выпрями­телей, работающих на общую нагрузку. По числу фаз вторичной об­мотки трансформатора схема является двухфазной, так как напряже­ния, питающие каждый из выпрямителей, сдвинуты по фазе на 180° . В то же время схема является однотактной, так как ток в каждой поло­вине вторичной обмотки протекает лишь в течение одной половины по­лупериода.

На рис.6а показаны кривые напряжения и между концами каждой из двух половин вторичной обмотки, равные по величине и противоположные по фазе.

На рис.6б приведены кривые выпрямленного тока и напряжения в оба полупериода, так как вентили В1 и В2 работают поочередно.

На рис.6в и рис.6г приведены графиков токов через вентили и соединенные с ними последовательно половины обмоток трансформатора.

На рис.6д приведены графики обратного напряжения между электродами вен­тиля В2. В течение первого полупе­риода, когда работает вентиль В1, анод вентиля В2 находится под отрицательным потенциалом. В то же время катод вентиля В2 имеет положительный потенциал, равный положительному потенциалу нагрузки. Таким образом, в те­чение первой половины периода вентиль В2 находится под обратным напряжением, равным разности потенциалов между концами вторичной обмотки трансформатора. Максимальное значение разности потенциалов между концами вторичной обмотки трансформатора равно удвоенному амплитудному значению напряжения на одной половине вторичной обмотки. Это справедливо и для вентиля B1 во второй полупериод. Из рис.6б видно, что

-напряжение на зажимах одной половины обмотки

;

Достоинства двухполупериодной схемы перед однополупериодной:

1.Амплитудное значение тока через вентиль уменьшается вдвое.

2. Лучшее использование трансформатора и отсутствие намагничивания сердечника.

3.Уменьшается размер фильтра вследствие уменьшения более чем в два раза коэффициента пульсации (К=0,67, ).

По величине , приходящегося на один вентиль, обе схемы равноценны. Недостатки схемы: необходимость вывода средней точки вторичной обмотки трансформатора и наличие в схеме двух вентилей.