Однонапівперіодна схема.

Схема однонапівперіодного випрямляча показана рис 5.2.

Рисунок 5.2 - Схема однонапівперіодного випрямляча

Це проста, і сама недосконала схема. Для простоти аналізу вважаємо вентиль ідеальним, а активні і індуктивні опори обмоток трансформатора рівними нулю. Оскільки вентиль ідеальний, то при позитивній півхвилі напруги в навантаженні протікатиме струм, миттєве значення якого:

При зворотній полярності напруги u₂ опори вентиля нескінченно велике і струм в навантаженні рівний нулю. Середнє значення випрямленої напруги на навантаженні (постійна складова):

(5.2)

Отже: U₂ - діюча напруга вторинної обмотки трансформатора повинна в 2.22 разу перевищувати випрямлену напругу на навантаженні (постійну складову).

Коли вентиль замкнутий u₀ = 0, то вся напруга u₂ виявляється прикладеним до вентиля. Максимальне значення зворотної напруги:

_,

Провівши необхідні заміни, одержимо:

U_{обр мах} = π U₀

Таким чином, U_{обр мах} в π раз більше випрямленої напруги на навантаженні.

Максимальний струм діода:

значення струму що діє вторинної обмотки трансформатора:

(5.3)

тобто діючий струм вторинної обмотки трансформатора, що викликає намагнічення сердечника трансформатора, в 1,57 разу більше випрямленого струму.

Форма імпульсів вихідного струму може бути розкладена в ряд Фур'є:

З цього можна зробити висновок, що частота основної гармоніки вихідної напруги рівна частоті вхідної напруги.

Коефіцієнт пульсації К_П для однонапівперіодного випрямляча:

= 1,57 (5.4)

Таким чином, можна зробити висновок - великий К_П, низька частота основної гармоніки, а також погане використання обмоток трансформатора, намагнічення сердечника постійної складової випрямленого струму і велика зворотна напруга не дозволяють широко використовувати цю схему.

Двонапівперіодна схема з нульовим дротом

Схема двонапівперіодного випрямляча з нульовим дротом показана рис 5.3.

Рисунок 5.3 - Схема двонапівперіодного випрямляча з нульовим дротом

В схемі двонапівперіодного випрямляча з нульовим дротом вторинна обмотка трансформатора має додатковий висновок від середньої крапки. Напруга верхньої і нижньої вторинних обмоток трансформатора рівні по величині і протилежні по фазі. У перший напівперіод VD1 відкритий, VD2- закритий. Струм протікає через VD1 і навантаження в напрямі, вказаному суцільними стрілками. У другий напівперіод полярність напруги міняється. Струм проходитиме через VD2 і навантаження. VD1 знаходиться під зворотною напругою і струму не пропускає (рис 5.4).

Рисунок 5.4 – Графіки напруг і струмів двонапівперіодного випрямляча з нульовим дротом

Струм в навантаженні протікає в одному напрямі протягом обох напівперіодів. Форма імпульсів вихідного струму може бути розкладена в ряд Фур'є:

Таким чином можна зробити висновок, що частота основної гармоніки вихідної напруги в два рази вища за частоту вхідного.

Середнє значення випрямленої напруги (постійна складова):

(5.5)

де U₂ діюча напруга однієї з вторинних обмоток трансформатора. Максимальний струм діода:

(5.6)

Максимальний струм вентиля так само, як і в однонапівперіодній схемі, в π раз більше його середнього струму. Струми у вторинних обмотках трансформатора і вентилях VD1 і VD2 протікають по черзі, унаслідок чого використання обмоток трансформатора виявляється незадовільним. У первинній обмотці форма струму i₁- синусоида. Напруга на закритому діоді:

(5.7)

Максимальна зворотна напруга на вентилі складається з і

(5.8)

Діюче значення струму вторинної обмотки:

(5.9)

краще використання трансформатора в двонапівперіодній схемі пояснюється відсутністю намагнічення сердечника трансформатора. Постійні складові струму вторинних обмоток створюють сили, що намагнічують сердечник трансформатора, направлені на зустріч один одному, в результаті їх магнітні потоки в сердечнику трансформатора компенсуються.

Частота пульсації вихідної напруги рівна 2f₀. Коефіцієнт пульсації в багатофазних випрямлячах можна порахувати по формулі:

, (5.10)

де U_П- амплітуда гармонійної пульсації порядку n, m - відношення частоти пульсації основної гармоніки до частоти мережі.

Тому в даній схемі

(5.11)

До достоїнств даної схеми можна віднести наступне:

1. у даній схемі трансформатор використаний краще, ніж в однонапівперіодній,

2. середнє і максимальне значення струму вентиля зменшуються в два рази при одному і тому ж струмі навантаження.

3. Частота пульсацій збільшується в два рази.

4. зменшується амплітуда пульсації.

недоліки даної схеми наступні:

1. достатньо велика величина зворотної напруги на вентилях U_{обр мах}.

2. необхідно використовувати два вентилі і ретельно симетрувати вторинні обмотки.