1.5.2. Двухполупериодный выпрямитель

Схема двухполупериодного выпрямителя приведена на рис. 5.1.8.

Тр

Л

Рис. 5.1.8. Схема двухполупериодного выпрямителя

Двухполупериодный выпрямитель имеет два кенотрона и трансформатор с двумя вторичными обмотками, соединенными последовательно. К выводам каждой из вторичных обмоток подключен анод своего кенотрона. Катоды кенотронов соединены вместе и подключены к положительному зажиму выпрямителя. Вместо двух кенотронов может использоваться один кенотрон с двумя анодами.

Точка соединения обмоток (средняя точка) подключена к отрицательному зажиму выпрямителя. В результате такого соединения напряжения на выводах обоих вторичных обмоток относительно средней точки находятся в противофазе.

Следовательно, если на анод одного из кенотронов воздействует положительный полупериод переменного напряжения, то в это время на анод другого кенотрона воздействует отрицательный полупериод. Поэтому токи в анодных цепях кенотронов протекают поочередно. Поскольку катоды обоих ламп соединены вместе и подключены к нагрузке, то в нагрузке поочередно будут протекать токи обоих ламп. Таким образом, величина суммарного тока в двухполупериодном выпрямителе получается в 2 раза большей, чем в однополупериодном.

Временные диаграммы двухполупериодного выпрямителя приведены на рис. 5.1.9.

t

t

t

t

t

1.5.3. Выпрямитель с удвоением напряжения

В состав выпрямителя с удвоением напряжения входят:

• трансформатор Тр;

• два кенотрона Л₁ и Л₂;

• два конденсатора одинаковой емкости С₁ и С₂.

Принцип работы выпрямителя заключается в том, что напряжение нагрузки снимается с двух последовательно соединенных конденсаторов С₁ и С₂. Один из этих конденсаторов заряжается анодным током лампы Л₁ во время действия положительного полупериода переменного входного напряжения, а второй – анодным током лампы Л₂ во время действия отрицательного полупериода. Таким образом, напряжение на нагрузке равно удвоенному значению напряжения, развиваемого вторичной обмоткой трансформатора.

Схема выпрямителя с удвоением напряжения приведена на рис. 5.1.10.

Рис. 5.1.10. Схема выпрямителя с удвоением напряжения

1.5.4. Сглаживающие фильтры

Ток на выходе любого выпрямителя является пульсирующим током. Этот ток состоит из постоянной составляющей и переменных составляющих, частоты которых являются кратными частоте выпрямленного тока.

Например, составляющие тока, получаемого на выходе двухполупериодного выпрямителя, имеют следующие значения:

I ₀ = 0,636 I _max ;

I ₂ = 0,424 I _max ;

где I _max – максимальное значение выпрямленного тока;

I ₀ – постоянная составляющая выпрямленного тока;

I ₂ – амплитуда переменной составляющей с частотой, равной удвоенной частоте питающего напряжения.

Характеристикой величины пульсаций выпрямленного тока является коэффициент пульсаций К_п :

К_п = · 100 %

В соответствии с этим определением, коэффициент пульсаций на выходе двухполупериодного выпрямителя равен:

К_п = · 100% = 66 % ;

Для питания ламп, электронно-лучевых трубок и других электронных устройств необходим постоянный ток с коэффициентом пульсаций 1 – 2 %. Поэтому на выходе выпрямителя должно быть предусмотрено специальное устройство, уменьшающее коэффициент пульсаций до требуемой величины. Такие устройства называются сглаживающими фильтрами.

Для оценки качества фильтрации применяется понятие "коэффициент сглаживания". Коэффициент сглаживания q представляет собой отношение коэффициента пульсаций на входе фильтра K _{п. вх} к коэффициенту пульсаций на его выходе K _{п. вых} :

q = ;

Простейшим сглаживающим фильтром является емкостной фильтр. Емкостной фильтр представляет собой конденсатор большой емкости С_ф, включенный параллельно нагрузке. Принцип действия такого фильтра заключается в том, что емкостное сопротивление конденсатора для переменного тока Х_с = 1/C очень мало, поэтому переменная составляющая выпрямленного тока проходит через этот конденсатор, минуя нагрузку.

Для увеличения коэффициента сглаживания применяются Г-образные и П-образные индуктивно-емкостные фильтры (рис. 5.1.11, а, b).

C R _н С₁ С₂ R _н

а) Г-образный фильтр b) П-образный фильтр

Рис. 5.1.11. Схемы индуктивно-емкостных фильтров

Для однозвенного Г-образного фильтра коэффициент сглаживания равен:

q = 2π f · L C;

При выборе параметров элементов фильтра необходимо учитывать, что собственная частота фильтра ω = должна быть значительно ниже частоты пульсаций. При невыполнении этого требования амплитуда пульсаций на выходе фильтра может возрасти за счет резонансных свойств фильтра.

При малых токах нагрузки выпрямителя фильтр можно упростить, заменив дроссель L резистором. Такой фильтр называется реостатно-емкостным.