7.1.2. Однофазный двухполупериодный выпрямитель

Однофазные двухполупериодные выпрямители бывают двух типов: мостовые и с выводом нулевой точки вторичной обмотки трансформатора. Эти выпрямители более мощные, чем однополупериодные, так как с их помощью нагрузочные устройства используют в работе оба полупериода напряжения сети. Коэффициент полезного действия (КПД) их значительно больше, чем однополупериодных выпрямителей.

Схемы однофазных двухполупериодных выпрямителей представлены на рис. 59, а и 59, б.

В однофазном выпрямителе с нулевым выводом (рис. 59, а) нагрузка подключается к выводу от средней точки вторичной обмотки трансформатора.

Предположим, что в верхней половине вторичной обмотки трансформатора имеется положительная полуволна синусоиды переменного тока, т. е. потенциал точки «а» – положительный, а потенциал точки «0» – отрицательный; тогда диод VD₁ будет открыт, через него и нагрузочный резистор R_н проходит ток i₁.

В этот же момент времени диод VD₂ будет закрыт, так как потенциал точки «б» – отрицательный, а потенциал нулевой точки «0»– положительный и ток через диод не проходит. Когда знаки входного напряжения синусоидального переменного тока поменяются и положительная полуволна будет в нижней половине вторичной обмотки трансформатора, т. е. потенциал точки «б» станет положительным, а потенциал точки «0» – отрицательным, диод VD₂ откроется, через него и нагрузку пройдет ток i₂; диод VD₁ закроется и ток через него не пройдет. В результате в нагрузочном резисторе за оба полупериода синусоиды появляется ток: i_н = i₁+i₂.

Мостовой двухполупериодный выпрямитель (рис. 59, б) состоит из трансформатора Т и четырех диодов, подключенных ко вторичной обмотке трансформатора по мостовой схеме. Нагрузочный резистор подключен к одной диагонали моста, а вторичная обмотка трансформатора – к другой.

Каждая пара диодов (VD₁ и VD₃; VD₂ и VD₄) работает поочередно. Диоды VD₁ – VD₃ открыты в первый полупериод синусоиды (интервал времени 0 – T/2), так как потенциал точки «а» выше потенциала точки «б» (_а > _б).

При этом в нагрузочном резисторе R_н появляется ток i _н = i ₁. В этом же интервале времени диоды VD₂ – VD₄ закрыты.

В следующий полупериод приходящей синусоиды (T/2 – T) потенциал точки «б» становится больше потенциала точки «а» ( _б >  _а), диоды VD₂ – VD₄ открываются, а диоды VD₁ – VD₃ закрываются и через нагрузочный резистор проходит ток i_н = i₂. В оба полупериода ток через нагрузку R_н имеет одно и то же направление.

Выпрямленный ток нагрузки: i_н = i₁ + i₂ .

Временные диаграммы тока и напряжения для обеих изображенных на рис. 59 схем – одинаковы (рис. 60).

Коэффициент пульсации у однофазных двухполупериодных выпрямителей значительно меньше, чем у однополупериодных (К_п  0,67).^ При идеальном трансформаторе постоянная составляющая тока нагрузки: .

Тем не менее, главным преимуществом мостовой схемы двухполупериодного выпрямителя перед схемой с нулевым выводом средней точки трансформатора является более простой трансформатор, содержащий только одну вторичную обмотку, и меньшее обратное напряжение, на которое следует выбирать диоды, поскольку оно

прикладывается одновременно к двум непроводящим диодам, включенным последовательно, на интервале проводимости двух других диодов. Эти преимущества компенсируют недостаток схемы, заключающийся в большем количестве диодов.

Поэтому наибольшее применение нашла схема двухполупериодного мостового выпрямителя однофазного тока небольшой и средней мощности.