Из линейности внешней характеристики выпрямителя следует:

Используя коэффициент выпрямления по напряжению, получим

.

Пример 3.9.6

Исходные данные: В однофазной мостовой схеме выпрямления (рис.3.53) все диоды имеют одинаковые вольтамперные характеристики.

Рисунок 3.53– Схема однофазного двухтактного выпрямителя

Определите частоту первой гармоники пульсаций на нагрузке, если частота сети равна .

Решение: При подаче положительной полуволны сетевого напряжения диоды VD1 и VD5 находятся в открытом состоянии, положительная полуволна фазного напряжения проходит в нагрузку. После смены полярности сетевого напряжения ток протекает через диоды VD3, VD4 и VD2. Из–за разного числа работающих диодов в выпрямленном напряжении появляются пульсации с частотой сети (огибающая на рисунке 3.54).

Рисунок 3.54– Выпрямленное напряжение

Пример 3.9.7

Исходные данные: на рисунке 3.55 приведены схемы замещения неуправляемых выпрямителей, где VD – идеальный вентиль.

Рисунок 3.55– Схемы замещения выпрямителей

Расположите схемы в порядке возрастания выходного напряжения.

Решение. Рассчитаем уровни выходного напряжения для каждой схемы.

а) .

б) .

в) .

Таким образом, схемы следует расположить в порядке а , в , б.

Пример 3.9.8

Исходные данные: Однофазный мостовой неуправляемый выпрямитель с выходными параметрами: Uo=30 В, Io=10А работает на активную нагрузку.

Определите минимально допустимые параметры вентиля (Uобр, Iпр) и выберите типовой вентиль из таблицы 3.2.

Таблица 3.2 – Основные характеристики некоторых силовых диодов [14,28]

Тип диода	Uобр макс, В	Iпр ср макс, А
1N5408	1000	30
40EPS12	1200	40
2Д213А	200	10
2Д213Б	200	10
2Д206А	400	5
2Д206Б	500	5
2Д203Б	560	10

Решение. Максимальная величина обратного напряжения равна амплитудному значению напряжения сети: . Средний ток диода равен: . Выбираем полупроводниковый диод 2Д213Б из условия и .

Пример 3.9.9

Исходные данные: напряжение на входе трёхфазного мостового неуправляемого выпрямителя показано на рисунке 3.56.

Рисунок 3.56 – Входное напряжение

Определите мгновенное напряжение на выходе неуправляемого выпрямителя в момент времени t=t₁.

Решение: В схеме трёхфазного мостового неуправляемого выпрямителя в любой момент времени работает один диод из анодной группы, другой диод из катодной . К нагрузке, при этом, прикладывается линейное напряжение, которое в момент времени t=t₁ равно 150 В.

Пример 3.9.10

Исходные данные: На вход идеального однофазного, мостового, неуправляемого выпрямителя подаётся напряжение U₂ (рисунок 3.57).

Рисунок 3.57 – Временная зависимость входного напряжения

Определите постоянную составляющуюнапряжения на выходе - U₀.

Решение. При подаче на вход выпрямителя пилообразного двухполярного напряжения U₂, происходит его преобразование в однополярное (рисунок 3.58).

Рисунок 3.58– Временная зависимость выходного напряжения U_d

Его среднее значение равно: .

Пример 3.9.11

Исходные данные: На вход неуправляемого выпрямителя подается синусоидальное напряжение U₁ = 60 В .

Определите предельно возможное значение выпрямленного напряжения, если пульсность схемы выпрямления устремить в бесконечность () .

Решение:

Пример 3.9.12

Исходные данные: Внешняя характеристика выпрямителя имеет вид, представленный на рисунке 4.12.

Рисунок 3.59– Внешняя характеристика выпрямителя

Определите внутреннее сопротивление выпрямителя.

Решение: .

Пример 3.9.13

Исходные данные: имеется трёхфазный мостовой выпрямитель с выходным напряжением U₀=48 В.

Определите как изменится выходное напряжение U₀ если:

а) напряжение сети возрастёт в 1,2 раза;

б) частота сети возрастёт в 1,2 раза;

в) оборвётся одна из фаз на входе.

Решение: а) Выпрямленное напряжение прямо пропорционально входному напряжению: поэтому среднее значение выходного напряжения также увеличится в 1,2 раза (U₀=57,6 В).

б) Выпрямленное напряжение прямо пропорционально пульсности, которая не зависит от частоты входного напряжения, поэтому U₀=48 В не изменится.

в) При обрыве одной фазы (например, фазы b) из работы выйдут по одному элементу анодной и катодной групп, тогда получится однофазная мостовая схема выпрямления. Временные зависимости напряжения представлены на рисунке 3.60.

Рисунок 3.60– Временные зависимости входного и выходного напряжения выпрямителя

Таким образом, выходное напряжение U₀ находим через действующее линейное напряжение на вторичной стороне трансформатора U₂ :

и далее .

Пример 4.16

Исходные данные: имеется двухфазный, однотактный выпрямитель. Число витков первичной обмотки трансформатора W₁ , а число витков вторичной обмотки W₂, при этом W₁=2W₂. Напряжение сети гармоническое, ток нагрузки I₀=10А.

Определите эффективное значение тока первичной обмотки трансформатора.

Решение. Величина тока во вторичной обмотке трансформатора определяется соотношением откуда находим