1.4.4 Пульсації напруги випрямлячів

Як слідує з попередніх пунктів, випрямлена напруга крім постійної складової містить змінну складову. Частота першої гармоніки змінної складової в m разів більша частоти струму мережі.

У загальному випадку напругу на виході діодної групи випрямляча можна подати виразом [3, 4, 7]:

, (1.10)

де – амплітуди першої, другої і т. д. гармонік;

–кутова частота мережі.

Вміст окремих гармонічних складових у випрямленій напрузі оцінюється коефіцієнтом пульсацій:

. (1.11)

Вираз справедливий при .

У більшості випадків коефіцієнт пульсацій оцінюється по першій гармоніці (k = 1), амплітуда якої є максимальною, тобто

. (1.12)

1.4.5 Мостовий однофазний випрямляч

Число діодів у мостових випрямлячах у два рази більше, ніж в однопівперіодних. Виключенням є однофазний мостовий випрямляч, де необхідно мати чотири вентилі.

Принципова схема однофазної мостової схеми випрямлення наведена на рисунку 1.15, а часові діаграми струму та напруги вентилів – на рисунку 1.16 [3, 4, 5] .

Кількість фаз випрямлення мостової однофазної схеми

.

Рисунок 1.15 – Схема принципова мостового однофазного випрямляча

У позитивний півперіод напруга в точці а має позитивний потенціал відносно точки б, і відкритими є діоди VD2, VD3. До діодів VD1, VD4 прикладена зворотна напруга і вони закриті. В наступний півперіод відкритими будуть діоди VD1 та VD4, а закритими VD2 та VD3. В обидва півперіоди струм через навантаження протікає в одному напрямі.

Закриті діоди внаслідок малого опору відкритих діодів виявляються включеними паралельно і підімкненими до вторинної обмотки трансформатора тому максимальна зворотна напруга на закритому вентилі дорівнює амплітуді напруги на вторинній обмотці трансформатора.

Рисунок 1.16 – Часові діаграми роботи однофазного мостового випрямляча

Середні значення напруги та струму у цій схемі співпадають з відповідними значеннями параметрів двопівперіодної схеми (1.8,а):

,. (1.12,а)

Коефіцієнт пульсацій по першій гармоніці дорівнює:

. (1.13)

Струм через вторинну обмотку трансформатора протікає в позитивний та негативний півперіоди (рисунок 1.16) і не підмагнічує його осердя.

1.4.6 Мостовий випрямляч для отримання різнополярних напруг

Джерела різнополярних напруг потрібні, наприклад, для живлення операційних підсилювачів. Отримати різнополярні джерела можна одним мостовим випрямлячем. Схема такого пристрою наведена на рисунку 1.17 [7]. Трансформатор містить дві вторинні обмотки, загальний вивід яких з’єднаний з загальною шиною. Його крайні виводи підімкнені до мостового випрямляча.

При позитивній півхвилі напруги в точці а відносно точки б, та в точці б відносно точки в конденсатори С1 і С2 заряджаються від напруги обмоток w21 і w22 через діоди VD2 та VD3 відповідно. При зміні полярності напруги конденсатори С1 і С2 заряджаються через діоди VD1 та VD4 напругами обмоток w22 і w21.

Частота пульсацій випрямленої напруги у два рази перевищує частоту мережі. Струми, що протікають через навантаження, повинні бути приблизно рівними. При невиконанні цієї умови збільшується рівень пульсацій на навантаженнях.

Рисунок 1.17 – Схема принципова мостового випрямляча

для отримання різнополярних напруг