Вольтамперная характеристика диода

Рис.3

Эквивалентные схемы выпрямителей

Рис.4

1.5. Однополупериодный выпрямитель

Рассмотрим работу однополупериодного выпрямителя (рис. 5, а), нагруженного на активное сопротивление без учета индуктивности рассе­яния трансформатора. На рис. 5. изображена эквивалентная схема вып­рямителя для случая, когда потери в первичной обмотке трансформатора равны нулю .

Под действием синусоидальной ЭДС вторичной обмотки , ток в цепи нагрузки протекает только в течении тех полупе­риодов, когда анод диода VD имеет положительный потенциал относите­льно катода. Согласно временным диаграммам изображенным на рис. 5, VD пропускает ток на первом полупериоде . На втором полупериоде к диоду прикладывается отрицательное напряжение и поэтому ток в нагрузке равен нулю.

Однополупериодный выпрямитель

рис. а

рис. в

рис. б

Рис. 5

Мгновенное значение выпрямленного напря­жения на интервале проводимости диода равно

.(1.1)

Сомножитель учитывает падение части напряжения вторичной обмотки трансформатора на сопротивлении анодной цепи .

Среднее значение выпрямленного напряжения

. (1.2)

где - амплитудное значение ЭДС вторичной обмотки трансформатора.

Среднее значение выпрямленного тока нагрузки (а также тока диода)

, (1.3)

где - амплитудное значение тока нагрузки (тока диода)

Действующее значение тока диода

(1.4)

Максимальное обратное напряжение, прикладываемое к диоду, сог­ласно рис. 5, равно амплитудному значению ЭДС вторичной обмотки

(1.5)

Основная гармоника пульсаций выпрямленного напряжения равна частоте питающей сети. Для удобства вычисления амплитуды основной га­рмоники пульсаций совместим начало координат с моментом времени, где мгновенное значение выпрямленного напряжения достигает максимального значения (см. рис. 5, в). Тогда мгновенное значение выпрямленного на­пряжения можно представлять как косинусоидальную функцию в пределах

. (1.6)

Так как U четная функция, то при разложении в ряд Фурье оста­нутся только косинусоидальные члены. Амплитуда первой (основной,) гар­моники напряжения

(1.7)

Коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения по первой гармонике

(1.8)

Действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора

(1.9)

Действующее значение ЭДС вторичной обмотки

(1.10)

Расчетная мощность вторичной обмотки трансформатора

(1.11)

где - мощность постоянной составляющей выпрямленного напряжения.

Действующее значение тока в первичной обмотке трансформатора определим из уравнения магнитного равновесия трансформатора на осно­вании схемы замещения, изображенной на рис. 4, б, и при условии, что постоянная составляющая тока нагрузки в первичную обмотку не транс­формируется. На основании этого уравнение магнитного равновесия имеет вид

(1.12)

мгновенное значение тока первичной обмотки

(1.13)

где - переменная составляющая выпрямленного тока (см. рис. 8,б).

Из полученного выражения следует, что диаграмма тока пер­вичной обмотки трансформатора подобна диаграмме вторичного тока, если из него исключить постойнную составляющую I_d.

Действующее значение тока первичной обмотки трансформатора

(1.14)

где -коэффициент трансформации