11.1.2 Однофазная мостовая схема выпрямителя

Стремление упростить конструкцию трансформатора, необходимость в бестрансформаторной схемы привело к разработке мостовой схемы выпрямителя (рисунок 11.4).

Рисунок 11.4 - Мостовая схема однофазного выпрямителя

Трансформатор здесь не является обязательным элементом, как в схеме выпрямителя со средней точкой. В зависимости от полярности токи через нагрузку протекают поочередно через пару диодов VD1, VD3 или VD2,VD4.

Форма выпрямленного напряжения и форма тока через нагрузку аналогичны схеме со средней точкой (рисунок 11.5).

Рисунок 11.5 - Временная диаграмма работы мостового однофазного выпрямителя

Основные показатели этого выпрямителя также совпадают с показателями выпрямителя со средней точкой

, (11.7)

, , (11.8)

, (11.9)

исключая обратное напряжение , которое в два раза меньше чем в схеме со средней точкой.

11.1.3 Трехфазная схема выпрямителя с нулевой точкой

Трехфазный выпрямитель (рисунок 11.6,а) состоит из трансформатора с вторичными обмотками, соединенными звездой, Первичные обмотки могут соединяться звездой или треугольником.

Рисунок 11.6 - Схема трехфазного выпрямителя с нулевой точкой (а),

временная диаграмма работы выпрямителя (b)

Принцип действия схемы рассмотрим с помощью временных диаграмм (рисунок 11.6,b). Токи через диоды протекают только при положительных значениях фазных напряжений, однако, в открытом состоянии может находиться только тот диод, для которого фазное напряжение выше, чем у двух других. На интервале 1-2 открыт диод VD1, фазное напряжение больше фазных напряженийи. В точке 2 диодVD1 закрывается, т.к. фазное напряжение становится больше, и открывается диодVD2. Таким образом, коммутация токов происходит при положительных полуволнах в точках, где фазные напряжения равны. Интервал проводимости каждого диода составляет 2π/3. Открытый диод подключает напряжение соответствующей фазы к нагрузке. Напряжение на нагрузке формируется из однополярных пульсирующих напряжений, представляющих собой участки фазных напряжений,,. При чисто активной нагрузке формы токаи напряжениясовпадают.

Среднее значение выпрямленного напряжения как

, (11.10)

где - действующее значение фазного напряжения во вторичной обмотке трансформатора.

При заданном напряжении можно найти необходимое напряжение

. (11.11)

Коэффициент пульсации по первой гармонике составляет

, (11.12)

в этом выражении , т.к. в период колебаний напряжения сети укладывается три пульса. Первая гармоника пульсации имеет частоту трехкратную частоте сети.

Обратное напряжение найдено как разность потенциалов анода и катода. При проводящем диоде VD2 обратное напряжение будет равно линейному напряжению , а при открытом диодеVD3 – линейному напряжению . При выборе диода следует учитывать, что максимальное обратное напряжение равно амплитуде линейного вторичного напряжения

. (11.13)

Средний ток диодов связан со средним значением тока нагрузки

, . (11.14)

Через вторичные обмотки трансформатора протекают постоянные составляющие тока , что приводит к появлению в каждом стержне постоянного магнитного потока. Явление вынужденного подмагничивания магнитопровода трансформатора может привести к насыщению магнитопровода. Поэтому трехфазная схема с нулевой точкой самостоятельного значения не имеет, а является составной частью более сложных схем выпрямителей. Это мостовые схемы и схемы с уравнительным реактором.