4.2 Основные схемы выпрямителей

Выпрямители, применяемые для однофазной бытовой сети выполняются по 4 основным схемам: однополупериодной, двухполупериодной с нулевой точкой, двухполупериодной мостовой, и схема удвоения (умножения) напряжения. Для многофазных промышленных сетей применяются две разновидности схем: однополупериодная многофазная и двухполупериодная мостовая. Чаще всего используются трехфазные схемы выпрямителей. Сравнение схем выпрямления и ориентировочный расчет выпрямителя можно сделать, используя данные из таблицы 1.1.

Таблица 1.1 Сравнительная характеристика основных параметров схем выпрямителей

Тип схемы	Uобр	Iмакс	I2	U2	C0 *	P0 %	Uco
Однополупериодная	3 U0	7 I0	2 I0	0,75 U0			1,2 U0
Двухполупериодная	3 U0	3,5 I0	I0	0,75 U0			1,2 U0
Мостовая	1,5 U0	3,5 I0	1,41 I0	0,75 U0			1,2 U0
Удвоения напряжения	1,5 U0	7 I0	2,81 I0	0,38 U0			0,6 U0

* 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. Рассмотрим перечисленные схемы выпрямителей более подробно.

4.2.1 Однополупериодный выпрямитель

Принципиальная схема и осциллограммы напряжения в различных точках выпрямителя приведены на рисунке 1.1

Рисунок 1.1 - Принципиальная схема и осциллограммы напряжения схемы однополупериодного выпрямителя

где 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:

1. Высокий уровень пульсации выпрямленного напряжения;

2. Низкий КПД;

3. Значительно больший, чем в других схемах, вес трансформатора;

4. 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.