8. Схемы электронных преобразователей

8.1. Однополупериодные выпрямители

Выпрямителями называются статические преобразователи переменного тока в постоянный ток. Схемы выпрямителей зависят от циклов выпрямления “m” (количества пульсаций за период Т). При однополупериодном выпрямлении m=1.

На рис.8.1 изображена схема однополупериодного выпрямителя, построенного на одном диоде, а на рис.8.2 показаны временные зависимости мгновенного напряжения на входе выпрямителя, а также мгновенных значений напряжения и тока на выходе выпрямителя. Из временных зависимостей видно, что в течение первого полупериода диод VD пропускает только прямое (положительное) мгновенное напряжение, задерживая величину обратного (отрицательного) значения напряжения на входе выпрямителя. При этом по цепи проходит пульсирующий ток .

Вольтметром электромагнитного типа измеряют действующее значение переменного напряжения .

Рис.8.1. Схема однополупериодного выпрямителя

Рис.8.2. Временные зависимости мгновенных напряжений и тока

Действующее значение переменного напряжения равно среднеквадратному значению переменного напряжения за перод Т, которое определяется из выражения:

, (8.1)

так как .

Таким образом, действующее значение синусоидального напряжения связано с амплитудным значением напряжения выражением . При этом амплитуды прямого и обратного значений мгновенного синусоидального напряжения равны, то есть .

Для измерения выпрямленных значений напряжения и тока применяются приборы магнитоэлектрического системы, которые показывают средние значения напряжения и тока .

Средними значениями однополупериодного выпрямителя считают его средние значения напряжения и тока за половину периода. Так, среднее значение

напряжения определяют по выражению:

(8.2)

Аналогично определяют среднее значение тока:

. (8.3)

Выпрямители характеризуются постоянными составляющими напряжения и тока (средними значениями и ), переменными составляющими, коэффициентом пульсаций и частотой пульсаций.

Кроме постоянных составляющих и , однополупериодные выпрямители имеют переменные составляющие тока и напряжения , равные

амплитудам первых гармоник переменного напряжения (тока) на нагрузке, представленных в виде импульсного напряжения (тока), разложенных в ряд Фурье.

Переменные составляющие напряжения и тока при этом определяется выражениями:

; . (8.4)

Коэффициент пульсаций выпрямителя определяется отношением переменных составляющих напряжения (тока) к их постоянным составляющим. При однополупериодном выпрямлении

, (8.5)

что является недостатком схемы.

Частота пульсаций выпрямителя определяется выражением:

. (8.6)

Для однополупериодного выпрямителя частота пульсаций равна 50 герц.