2.5.2 Двухполупериодный выпрямитель со средней точкой трансформатора

а б

Рис. 6

а - двухполупериодный выпрямитель; б - временные диаграммы работы двухполупериодного выпрямителя

2.5.2.1 Расчет выпрямителя

Схема и диаграммы работы выпрямителя представлены на Рис.6

Вывод расчетных соотношений аналогичен выводу для однополупериодной схемы. Импульсы тока и напряжения в двухполупериодном выпрямителе следуют во времени каждый полупериод , поэтому при одинаковой амплитуде U_2m и I_2m постоянные составляющие напряжения U_o и тока I₀ будут больше, чем в однополупериодном. Можно записать

Откуда

(17)

где - амплитуда напряжения на нагрузке, равная амплитуде напряжения на половине вторичной обмотки; I_2т - амплитуда импульса тока через вентиль, нагрузку и вторичную обмотку трансформатора.

2.5.1.2. Расчет трансформатора

Действующее значение напряжения вторичной обмотки (одной половины)

Действующее напряжение всей вторичной обмотки

(18)

Для двухполупериодной схемы коэффициент трансформации определяется как отношение напряжения половины вторичной обмотки к напряжению первичной: . Действующее значение тока вторичной обмотки определяется выражением (9), но так как схема двухполупериодная, то

(19)

Для определения действующего значения тока первичной обмотки следует учесть, что ток в первичной обмотке синусоидальный, поэтому а откуда

(20)

Типовая мощность трансформатора определяется по расчетной мощности обмоток. Расчетная мощность первичной обмотки

(21)

И вторичной обмотки

(22)

Типовая мощность

(23)

Обратное напряжение на вентиль определяется с учетом выражений

(24)

т.е. последнее выражение совпадает с (12)

Среднее значение тока через вентиль можно найти исходя из того, что ток в нагрузке определяется суммой токов обоих вентилей, т. е. ток через вентиль равен половине тока в нагрузке:

(25)

Амплитудное значение тока вентиля равно амплитуде тока вто­ричной обмотки и определяется выражением (15)

(26)

Коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения . Амплитуда напряжения частоты пульсаций, определяемая из ряда

Фурье, , и тогда

(27)

Двухполупериодная схема выпрямления имеет следующие пре­имущества перед однополупериодной:

1) габариты и масса трансформатора значительно меньше из-за лучшего использования обмоток и отсутствия подмагничивания;

2) амплитуда тока через вентиль вдвое меньше;

3) частота пульсаций выпрямленного напряжения вдвое выше, что приводит к уменьшению габаритов и массы сглаживающего фильтра. По величине обратного напряжения на вентиль обе схе­мы равноценны.

Недостатки:

1) необходимость делать средний вывод от вторичной обмотки трансформатора;

2) использование двух вентилей вместо одного.

2.5.3 Однофазный мостовой выпрямитель (схема Гретца)

Схема и диаграммы работы выпрямителя представлены на Рис.7

Выпрямленное напряжение на нагрузке в однофазном мостовом выпрямителе имеет такую же форму как и в двухполупериодном со средней точкой трансформатора, поэтому имеют место аналогичные выражения для действующего значения напряжений вторичной и первичной обмоток:

(28)

а

б

Рис. 7

а – мостовой однофазный выпрямитель (схема Гретца); б - временные диаграммы работы однофазного мостового выпрямителя