Мостовая схема двухполупериодного выпрямителя

Схема (рисунок 3, а) содержит четыре диода и трансформатор (его может и не быть). К одной из диагоналей моста присоединяется вторичная обмотка, а к другой - нагрузка R_H.. Схема является двухтактной, так как ток во вторичной обмотке протекает в течение обоих полупериодов.

В первый полупериод (потенциал точки а положителен) ток проходит по цепи: точка а обмотки, диод Д₁ нагрузка R_H, диод Д₂, точка б обмотки. Диоды Д₃ и Д₄ в этот полупериод заперты и находятся под обратным напряжением. Во второй полупериод, когда потенциал точки б положителен относительно точки а, ток проходит по цепи: точка б обмотки, диод Д₃, нагрузка R_H, диод Д₄, точка а вторичной обмотки. Диоды Д₁ и Д₂ в этот полупериод заперты и находятся под обратным напряжением. Таким образом, в один из полупериодов в проведении тока участвует одна пара диодов, в другой полупериод - вторая. Ток через нагрузку в течение обоих полупериодов проходит в одном направлении (рисунок 5, б). Эта схема является двухполупериодной.

Рисунок 3

Трехфазная схема с нулевым выводом

Схема состоит из трехфазного трансформатора Тр с выведенной нулевой точкой и трех диодов Д₁, Д₂ и Д₃. (рисунок 4, а).

б

Рисунок 4

Первичная обмотка трансформатора может соединяться в звезду или в треугольник, а вторичная обмотка всегда соединяется только в звезду. Трехфазная схема представляет сочетание трех однополупериодных выпрямителей, питающихся тремя симметричными напряжениями, сдвинутыми по фазе на 120 , и работающих на общую нагрузку. Схема является однотактной, поскольку токи во вторичных обмотках каждой фазы протекают в течение одной половины периода.

В трехфазном выпрямителе в любой момент ток проводит тот из диодов, анод которого имеет наибольший положительный потенциал. Допустим, в данный момент наибольший потенциал имеет обмотка первой фазы. Тогда ток проходит по цепи: точка а обмотки, диод Д₁, нагрузка R_H обмотка первой фазы через нулевую точку. Далее диоды работают поочередно, каждый в течение одной трети периода.

Из диаграммы (рисунок 6, б) видно, что каждая из вторичных обмоток нагружена током только 1/3 периода. В то время, когда диод Д₁ проводит ток, диоды Д₂ и Д₃ находятся под обратным напряжением. Амплитуда обратного напряжения равна амплитуде линейного напряжения на зажимах вторичной обмотки трансформатора.

При неравенстве фазных напряжений сети переменного тока или неодинаковых коэффициентах трансформации отдельных фаз форма выпрямленного напряжения искажается. В трехфазных схемах часто используются полупроводниковые и газонаполненные диоды.

Сглаживающие фильтры

Выпрямленное напряжение на нагрузочном сопротивлении имеет пульсирующий характер. Для питания большинства электронных устройств напряжение с такими пульсациями не может быть использовано, поэтому пульсации стремятся уменьшить до заданного уровня. Устройства, с помощью которых достигается снижение пульсаций, называют сглаживающими фильтрами.

В качестве элементов сглаживающих фильтров применяют индуктивные катушки и конденсаторы, сопротивление которых зависит от частоты. У индуктивных катушек сопротивление постоянному току мало, а индуктивное сопротивление переменному току увеличивается с ростом частоты. У конденсаторов сопротивление постоянному току равно бесконечности, а емкостное сопротивление переменному току уменьшается с ростом частоты. Таким образом, для переменной составляющей тока индуктивное сопротивление катушки значительно больше сопротивления постоянной составляющей. Поэтому при включении индуктивной катушки (индуктивный фильтр) последовательно с нагрузочным устройством падение напряжения на нагрузочном устройстве от переменной составляющей тока снижается, т.е. пульсации выпрямленного напряжения уменьшаются.

При подключении конденсатора (емкостной фильтр) параллельно нагрузочному устройству сопротивление фильтра для переменной составляющей тока значительно меньше, чем для постоянной составляющей. Поэтому и в этом случае пульсации выпрямленного напряжения на нагрузочном устройстве значительно уменьшаются. Эффективность работы любого сглаживающего фильтра определяю два показателя:

коэффициент пульсации p, равный отношению амплитудного значения основной гармоники выпрямленного напряжения U_н1m к постоянной составляющей, равной среднему выпрямленному напряжению,

коэффициент сглаживания q, равный отношению коэффициентов пульсаций на входе и выходе, т.е.

В выпрямительных устройствах находят применение различные сглаживающие фильтры. Простыми фильтрами являются индуктивные и емкостные фильтры. Более сложными являются Г-образные и П-образные сглаживающие фильтры, в которых в различных комбинациях включены основные составные элементы – индуктивные катушки и конденсаторы.

а) б)

Рисунок 9