Основные характеристики различных схем выпрямления

Сравнение схем выпрямления и ориентировочный расчет выпрямителя можно сделать, используя данные из таблицы 1.

Таблица 1 – Свойства однофазных схем выпрямления

Тип схемы	Uобр	I макс	I 2	U 2	C 0 *	P0 %	U C0
Однополупериодная	3 U0	7 I 0	2 I 0	0,75U0	60 I0/U0	600 I0  ------ U0 *C0	1,2U0
Двухполупериодная	3 U0	3,5 I 0	I 0	0,75U0	30 I0/U0	300 I0  ------ U0 *C0	1,2U0
Мостовая	1,5 U0	3,5 I 0	1,41 I 0	0,75U0	30 I0/U0	300 I0  ------ U0 *C0	1.2U0
Удвоения напряжения	1,5 U0	7 I 0	2,8 I 0	0,38U0	125 I0/U0	1250 I0  ------ U0 *C0	0,6U0

* Значение емкости конденсатора рассчитано для P₀ % = 10 %

Задавшись значением напряжения на выходе выпрямителя U₀ и значением номинального тока в нагрузке (среднего значения выпрямленного тока) I₀, можно без труда определить напряжение вторичной обмотки трансформатора, ток во вторичной обмотке, максимально допустимый ток вентилей, обратное напряжение на вентилях, а также рабочее напряжение конденсатора фильтра. Задавшись необходимым коэффициентом пульсаций, можно рассчитать значение емкости на выходе выпрямителя.

Однополупериодный выпрямитель

П ринципиальная схема и осциллограммы напряжения в различных точках выпрямителя приведены на рисунке 3.

Рисунок 3 - Принципиальная схема и осциллограммы напряжения

U₂ - Напряжение на вторичной обмотке трансформатора

U_н – Напряжение на нагрузке.

U_н0 – Напряжение на нагрузке при отсутствии конденсатора.

Как видно на осциллограммах напряжение со вторичной обмотки трансформатора проходит через вентиль на нагрузку только в положительные полупериоды переменного напряжения. В отрицательные полупериоды вентиль закрыт, и напряжение в нагрузку подается только с заряженного в предыдущий полупериод конденсатора. При отсутствии конденсатора пульсации выпрямленного напряжения довольно значительны.

Недостатками такой схемы выпрямления являются: Высокий уровень пульсации выпрямленного напряжения, низкий КПД, значительно больший, чем в других схемах, вес трансформатора и нерациональное использование в трансформаторе меди и стали.

Данная схема выпрямителя применяется крайне редко и только в тех случаях, когда выпрямитель используется для питания цепей с низким током потребления.

Двухполупериодный выпрямитель с нулевой точкой

П ринципиальная схема и осциллограммы напряжения в различных точках выпрямителя приведены на рисунке 4.

Рисунок 4 - Принципиальная схема и осциллограммы напряжения

U₂ - Напряжение на одной половине вторичной обмотки трансформатора

U_н – напряжение на нагрузке.

U_н0 – напряжение на нагрузке при отсутствии конденсатора.

В этом выпрямителе используются два вентиля, имеющие общую нагрузку и две одинаковые вторичные обмотки трансформатора (или одну со средней точкой). Практически схема представляет собой два однополупериодных выпрямителя, имеющих два разных источника и общую нагрузку. В одном полупериоде переменного напряжения ток в нагрузку проходит с одной половины вторичной обмотки через один вентиль, в другом полупериоде - с другой половины обмотки, через другой вентиль.

Преимущество: Эта схема выпрямителя имеет в 2 раза меньше пульсации по сравнению с однополупериодной схемой выпрямления. Емкость конденсатора при одинаковом с однополупериодной схемой коэффициенте пульсаций может быть в 2 раза меньше.

Недостатки: Более сложная конструкция трансформатора и нерациональное использование в трансформаторе меди и стали.