4.2. Двухполупериодный выпрямитель.

Одна из возможных схем двухполупериодного выпрямления (однофазная мостовая) приведена на рис.61.

Рис.61. Однофазная мостовая схема выпрямления

Каждая пара диодов работает поочередно. В положительный полупериод, когда напряжение >0 (потенциал точки «a»> точки «c»), открыты диоды В₁ и В₃, а В₂ и В₄- заперты. Ток проходит по цепочке “a”→В₁→“d”→R→“b”→В₃→“c”. В следующий, отрицательный полупериод, когда напряжение на вторичной обмотке изменит свой знак на противоположный, ток протекает через диоды В₂ и В₄, а В₁ и В₃ закрываются. Цепочка протекания тока “c”→В₂→“d”→R→“b” →В₄→”a”.

Таким образом, ток, протекающий через сопротивление R, в течение обоих полупериодов не изменяет своего направления. Выпрямленное напряжение определяется уравнением:

, (85)

а выпрямленный ток:

. (86)

Среднее значение выпрямленного напряжения:

. (87)

где -действующее значение входного напряжения.

Кривые выпрямленного тока и напряжения приведены на рис.62.

Особенности мостовой схемы выпрямления:

1. Частота пульсации выпрямленного тока по сравнению с однопериодной возрастает в 2 раза.

2. Повышается в 2 раза выпрямленное напряжение (см.выражение 87).

3. Увеличение частоты пульсаций снижает требование к фильтрам.

Рис.62. Выпрямленный ток и напряжение

4.3. Трехфазная нулевая схема выпрямления

Трехфазные выпрямители применяют в устройствах большой и средней мощности.

К фазам А, В и С последовательно подключены диоды В₁, В₂ и В₃, катоды которых соединены в общую точку «К». Между нейтральной точкой «N» и общей «К» включена нагрузка R. (рис.63)

Работа каждой фазы протекает поочередно. Ток через каждый диод проходит только тогда, когда напряжение в данной фазе выше напряжений в двух других фазах. Это возможно всего в течение 1/3 периода. Например, когда напряжение фазы Uа положительно и максимально, диод B₁ открыт, а два других диода заперты.

Рис.63. Трехфазная нулевая схема выпрямления

Ток фазы А проходит через В₁ и сопротивление R. Выпрямленное напряжение в эту треть периода равно напряжению фазы А. В следующую треть периода диод В₁ закрывается, а В₂ открывается, фаза В подключается к нагрузке R и т.д. В этой схеме каждая фаза работает 1/3 периода, а 2/3 периода диод закрыт обратным напряжением. Среднее значение выпрямленного напряжения:

, (88)

где -действующее значение фазного напряжения.

Кривые выпрямленного тока и напряжения приведены на рис.64.

Рис.64. Выпрямленный ток и напряжение

Достоинства трехфазной нулевой схемы:

1. Применение схемы позволяет создать равномерную нагрузку на все три фазы

2. Уменьшить пульсацию выпрямленного напряжения.

3. Повысить коэффициент мощности

4. По сравнению с однофазной и двухфазной схемами достоинством является непрерывность тока нагрузки.

Недостатком схемы является наличие постоянной составляющей тока фаз, что приводит к подмагничиванию магнитопровода трансформатора, из-за чего увеличивается намагничивающий ток и ограничивается применение этих схем в мощных установках. Также недостатком является большое обратное напряжение на диодах.