ВЫПРЯМИТЕЛИ И СГЛАЖИВАЮЩИЕ ФИЛЬТРЫ

А2

u1 питающейсетинапряжениена

концах вторичной обмотки так-

же синусоидально. Кривые на-

~u1

V2

пряженияu1 иu2 показанынари-

Vd

сунке(рис. 5.3). Приположитель-

Rd

ной полуволне напряжение на

Аd

вторичнойобмоткетрансформа-

тора («+» на аноде вентиля, «–»

id

нанагрузке) черезнагрузкубудет

Рис. 5.2. Однополупериоднаясхема

протекатьток. Приобратнойпо-

однофазного выпрямителя

лярностинапряжениявторичной

100

обмоткитрансформатора(«–» на

анодевентиля) вентильбудетоб-

ладатьоченьбольшимсопротив-

лением и ток в нагрузке будет

близок к нулю. Таким образом,

черезнагрузкупротекаетпульси-

рующий ток. Такой же пульсиру-

ющий характер в виде полуволн

синусоид вторичной обмотки

трансформатораимеетнапряжение

на нагрузке. Поэтому мгновенное

Рис. 5.3. Кривые изменения тока и

значение выпрямленного напряже-

напряжения

ния равно мгновенному значению

напряжениявторичнойобмоткитрансформатора, т.е.

ud = id × Rd = ui.

(5.1)

Cреднее значение выпрямленного напряжения на нагрузке (его

постоянная составляющая Ud ) определяется соотношением:

Ud = 0,45U2 .

(5.2)

Действующее значение напряжения вторичной обмотки транс-

форматора U2 в 2,22 раза превышает выпрямленное напряжение на

нагрузке.

Напряжение первичной обмотки трансформатора

U1 = Kт ×U2 = 2,22Kт ×Ud .

(5.3)

где Kт — коэффициент трансформации трансформатора.

В непроводящий отрезок времени напряжение на нагрузке рав-

но нулю, и всё напряжение вторичной обмотки трансформатора

оказывается приложенным между анодом и катодом диода. Это

напряжение имеет обратную полярность, так как анод вентиля ста-

новится отрицательным относительно катода и обозначается Uобр.

Максимальное значение обратного напряжения между анодом

и катодом вентиля (см. рис. 5.3) равно максимальному значению

напряжения вторичной обмотки трансформатора:

Uобр max =

2U2 или Uобр max = πUd .

(5.4)

Из формулы видно, что максимальное обратное напряжение на

диоде в π раз больше выпрямленного напряжения на нагрузке. Так

101

как в однополупериодной схеме трансформатор, диод и нагрузка

включеныпоследовательно, томгновенныезначениятоковвторич-

ной обмотки трансформатора i2, анодного тока вентиля iа и вып-

рямленного id равны между собой.

Среднеезначение(постояннаясоставляющая) пульсирующеготока

Id = Ud / Rd .

(5.5)

Эта формула справедлива для всех схем выпрямления.

Действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора

IА =1,57Id

(5.6)

Расчётная мощность силового трансформатора однополупери-

одного выпрямителя

Sт = 3,1Pd .

(5.7)

где Рd — мощность нагрузки (Рd = Ud × Id).

ДляданнойсхемывыпрямлениякоэффициентпульсацииKп=1,57.

Большой коэффициент пульсации, большие размеры трансфор-

матора вследствие плохого использования его обмоток, большое

обратное напряжение на диоде резко ограничивают применение

однополупериодной схемы выпрямления, несмотря на её простоту.

2. Двухполупериодная схема выпрямителя с нулевой точкой

Этасхемалишенанедостатковвы-

шерассмотренной схемы. Она имеет

трансформатор идвадиода (рис. 5.4),

по которым попеременно протекает

ток.Коэффициенттрансформациипри

такойсхемеопределяетсясоотношени-

ем Kт = U1/U2 (где U2

— напряжение

однойизвторичныхобмоток).Нагруз-

ка Rd включается между нулевым вы-

водом вторичной обмотки трансфор-

матораикатодамидиодов.

При подаче напряжения на пер-

вичнуюобмоткутрансформаторана

Рис. 5.4. Двухполупериодная

вторичныхпоявляетсясинусоидаль-

схема выпрямления с нулевой

ное напряжение. В первый полупе-

точкой

риод, когда напряжение в обмотке

102

0А положительно, ток проходит

черездиодVD1, авовторойполу-

периодчерездиодVD2. Такимоб-

разом, ток в нагрузке оба полу-

периода течёт в одном направ-

лении от катодов диодов к точке

0. В этом случае среднее значе-

ние выпрямленного напряжения

Ud = 0,9U2

(рис. 5.5). Макси-

мальное значение обратного на-

пряжения, приложенное к за-

пертому диоду, Uобрmax =

2U2

или Uобрmax = πUd . Среднеезначе-

Рис. 5.5. Кривые изменения тока

ние выпрямленного тока в нагруз-

ке Id = Ud / Rd = U2/(1,11Rd). Сред-

и напряжения

неезначениетока, проходящегочерезодиндиод, будетв2 разамень-

шетокавнагрузкеIа= 0,5 Id. Соотношениемежду среднимзначением

выпрямленноготокаId идействующимзначениемпеременноготока

вторичной обмотки трансформатора I2 следующее:

I2 = 0,785Id = 1,57Iа.

Действующеезначениенапряжениянавторичнойобмоткетранс-

форматора

U2 = 1,11Ud.

Расчётная мощность силового трансформатора двухполупери-

одного выпрямителя

Sт =1,48Pd .

(5.8)

ДляданнойсхемывыпрямлениякоэффициентпульсацииKп=0,67.

В двухполупериодной схеме выпрямления по сравнению с одно-

полупериодной лучше используются возможности трансформато-

ра, меньше коэффициент пульсации, а значение среднего тока на

диоде в 2 раза меньше, чем на нагрузке, поэтому можно использо-

вать менее мощные диоды.

3. Двухполупериодная мостовая схема выпрямителя

Этасхемасостоитизтрансформатораичетырёхдиодов, собран-

ных по схеме моста (рис. 5.6). К одной диагонали моста (точки 1 и 3)

подсоединенавторичнаяобмоткатрансформатора, акдругой(точ-

103

ки 2 и 4) — нагрузка Rd. На (рис. 5.7)

показаны кривые изменения напряже-

ния и тока во вторичной обмотке

трансформатора. Диоды в схеме рабо-

таютпарамипоочерёдно. Впервыйпо-

лупериод напряжения U2 ток проводят

диоды VD1 и VD3, адиодыVD2 иVD4

закрыты, так как к ним приложено об-

ратное напряжение. Во второй полупе-

риод изменяется направление тока и

вступаютвработудиодыVD2 иVD4, а

диоды VD1 и VD3 закрыты. Следова-

тельно, ток в нагрузке протекает всё

время в одном направлении.

Рис. 5.6. Двухполупериодная

Кривые тока в нагрузке и напряже-

ния (см. рис. 5.7) по форме аналогич-

мостоваясхемавыпрямления

ны кривым двухполупериодного вып-

рямления с нулевой точкой. Поэтому все соотношения между на-

пряжениями в данной схеме такие же, как и в двухполупериодной:

Ud = 0,9U2; U2 = 1,11Ud; U1 = Кт × U2.

Максимальное значение обратного напряжения, приложенное к

запертому диоду в мостовой схеме в 2 раза меньше, чем у двухполу-

периодной схемы с нулевой точкой:

Uобр max =

2U2 или Uобр max =1,57Ud .

Ток, протекающий по диодам, в 2 раза меньше тока в нагрузке,

т.е. Iа = 0,5Id. Действующее значение тока вторичной обмотки по

Рис. 5.7. Кривые изменения тока и напряжения

104