5.2 Однофазний однопівперіодний випрямляч

Схема однопівперіодного випрямляча наведена на рисунок 2,а. Випрямляч складається із трансформатора, до вторинної обмотки якого послідовно приєднані діод VD і навантажувальний резистор R_H.

Для спрощення аналізу роботи випрямлячів трансформатор і діод вважають ідеальними, тобто приймають наступні допущення: у трансформатора активний опір обмоток, а в діода прямий опір рівний нулю, зворотний опір діода дорівнює нескінченності, в трансформаторі відсутні потоки розсіювання.

Роботу випрямляча зручно розглядати за допомогою тимчасових діаграм рис. 5.2,б. У перший напівперіод, тобто в інтервалі часу 0 - Т/2, діод відкритий, тому що потенціал точки А вище потенціалу точки В, і під дією напруги в ланцюзі вторинної обмотки трансформатора виникає струм і_н. В інтервалі часу Т/2 — Т діод закритий, струм у навантажувальному резисторі відсутній, а до закритого діода прикладається зворотна напруга U₂.

Рисунок 5. 2 - Схема (а) та часові діаграми роботи однопівперіодного випрямляча (б)

Основні параметри випрямленої напруги:

1. середнє значення струму й напруги та ( , );

2) коефіцієнт пульсації випрямленої напруги ;

3) амплітуда першої гармоніки , _;

4) діючі значення струму й напруги первинної й вторинної обмоток трансформатора , и , .

В однопівперіодному випрямлячі (рис. 5.2)

,

(1)

Або

,

Струм

,

(2)

Типова потужність трансформатора

,

(3)

Коефіцієнт пульсації

,

(4)

Однопівперіодний випрямляч застосовують звичайно для електроживлення високоомних пристроїв, що допускають підвищену пульсацію: потужність не більше 10-15 Вт.

Контрольні питання

1. Дайте визначення однофазного однопівперіодного випрямляча.

2. Наведіть схему випрямляча.

3. Опишіть принцип роботи випрямляча.

4. Замалюйте тимчасові діаграми роботи випрямляча.

5. Які основні параметри випрямленої напруги?

6. Де застосовуються однофазні однопівперіодні випрямлячі?

5.3 Однофазний двухпівперіодний випрямляч із нульовим виводом

Схема випрямляча показана на рис. 5.3,а. Необхідним елементом випрямляча є силовий трансформатор із двома вторинними обмотками і , пов'язаними з первинною обмоткою , коефіцієнтом трансформації . Схема з'єднання обмоток така, що однакові за величиною напруги на виводах вторинних обмоток відносно загальної (нульової) точки зрушені по фазі на 180⁰. Вторинні обмотки трансформаторів підключені до анодів діодів VD1, VD2. Вихідна напруга знімається між нульовою точкою трансформатора й загальною точкою з’єднання катодів обох діодів. Принцип дії схеми розглянемо за допомогою часових діаграм напруг і струмів (рис. 5.3,б). При надходженні напівхвилі позитивної полярності (інтервал ) на вторинних обмотках трансформатора діють напруги і з полярністю відносно нульової точки, показано на рис.5.3,а без дужок. До анода VD1 щодо нульової крапки прикладається напруга позитивної полярності, а до анода VD1 - негативної. Тому діод VD1 відкритий, а VD2 - закритий. Оскільки у відкритому стані падіння напруги на діоді мало, практично вся напруга прикладається до навантаження . На даному інтервалі анодний струм діода VD1 дорівнює току навантаження .

а) б)

Рисунок 5.3 - Однофазний двопівперіодний випрямляч із нульовим виводом:

а) – схема;

б) – часові діаграми роботи

При надходженні напруги u₁ негативної полярності (інтервал ) полярність напруг на вторинних обмотках стає зворотньою. У провідному стані перебуває діод VD2, а діод VD1 закритий. Зараз струми в схемі визначаються напівхвилею позитивної полярності . Середнє значення випрямленої напруги

,

(5)

Звідси

,

(6)

Коефіцієнт пульсації

,

(7)

Середнє значення струму діода

,

(8)

Зворотна напруга, що прикладається до закритого діода

,

(9)

Таку схему випрямлення доцільно застосовувати для малих випрямляючих напруг, що випромінюються.

.

Контрольні питання

1. Наведіть схему випрямляча.

2. Опишіть принцип роботи випрямляча.

3. Замалюйте тимчасові діаграми роботи випрямляча.

4. Які основні параметри випрямленої напруги?

5. Де застосовують однофазні двонапівперіодні випрямлячі?