Двухполупериодная схема со средней точкой.

Она содержит трансформатор со средним выводом и два диода. Состоит из двух однополупериодных выпрямителей.

W^’₂=W^’’₂;

Из схемы сразу виден её недостаток: необходимость вывода средней точки трансформатора и одинаковое число витков вторичной обмотки.

И зобразим временные диаграммы:

Рассмотрим работу данной схемы.

В положительный полупериод открыт диод VD1 и через нагрузку протекает ток диода i_д1. Амплитуда напряжения нагрузки U_{н max}=U_2m. В отрицательный полупериод закрывается диод VD1 и открывается диод VD2 так как полуобмотки идентичны, то амплитуда напряжения на нагрузке также будет равна U_2m. Напряжение на нагрузке имеет импульсный характер, причём частота основной гармоники в 2 раза больше частоты сети (f_н1=2f_сети). Ток, протекающий в каждой из полуобмоток отличен от нуля в течение одного полупериода. Относительно сердечника трансформатора магнитные потоки, создаваемые токами полуобмоток, имеют синусоидальный характер. Поэтому можно считать, что ток вторичной обмотки трансформатора (относительно сердечника) имеет синусоидальный характер.

Основные характеристики выпрямителя.

1. Средневыпрямленное напряжение на нагрузке U_d: т.к. данный выпрямитель является комбинацией из двух однополупериодных выпрямителей, то: .

2. Действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора: т.к. характер тока, протекающего через полуобмотку трансформатора (в сравнении с однополупериодным выпрямителем) не изменился, то соотношение будет таким же: . Далее, проделав аналогичные выводы, что и для однополупериодного выпрямителя, получим: где .

3. Действующее значение тока первичной обмотки трансформатора: т.к. относительно сердечника трансформатора ток вторичной обмотки синусоидальный, то: где . Подставляя вместо I_2m соотношение, полученное ранее, имеем: ,где n - коэффициент трансформации.

4. Обратное напряжение на диоде (U_{обр max}): . Отсюда виден недостаток данной схемы выпрямления: наличие большого обратного напряжения.

5. Коэффициент пульсаций K_п=0.67

6. Частота основной гармоники f_н1=2f_сети

Данная схема имеет следующие преимущества перед однополупериодной:

1. более низкий K_п;

2. более высокая частота основной гармоники.

К недостаткам схемы можно отнести усложнение схемы и конструкции трансформатора.

Выпрямители с активной нагрузкой Однополупериодная схема выпрямителя

Схема однополупериодного выпрямителя с активной нагрузкой приведена на рис.1.1а, временные диаграммы, поясняющие принцип действия – на рис1.1б.

При синусоидальном напряжении сети э.д.с. вторичной обмотки трансформатора также изменяется по синусоидальному закону:

e₂(wt) = E_2m sinωt.

Дальнейший анализ схемы проводится в предположении, что диод имеет идеальную характеристику (напряжение отсечки Е_о = 0), что практически имеет место при Е_2m >> Е₀.

Рис.1.1 Однополупериодная схема выпрямителя с активной нагрузкой (а)

и временные диаграммы ее работы (б)

В положительный полупериод (0  t  ) диод включен в прямом направлении и в цепи вторичной обмотки трансформатора протекает ток:

,

где - сопротивление трансформатора, приведенное ко вторичной обмотке;

R_i - прямое сопротивление диода.

Напряжение на нагрузке равно (рис.1.1б):

В отрицательный полупериод (  t  2) диод включен в обратном направлении и ток вторичной обмотки трансформатора практически равен нулю. Напряжение на нагрузке также равно нулю. Таким образом, напряжение и ток в нагрузке постоянны по направлению, но переменные по величине. Основными характеристиками в цепях постоянного тока являются средние значения напряжения U₀ и тока I₀.

По отношению к нагрузке выпрямитель можно представить активным двухполюсником (рис.1.2), параметры которого определяются по теореме об эквивалентном генераторе:

Рис.1.2 Эквивалентная схема выпрямителя

При необходимости учитывать напряжение отсечки диода Е₀ (для Е_2m < 3B) напряжение на нагрузке равно :

Параметры трансформатора определяются через действующие значения напряжений и токов вторичной (U₂, I₂) и первичной (U₁, I₁) обмоток:

,

или

В однополупериодной схеме выпрямителя ток вторичной обмотки трансформатора содержит постоянную составляющую I₀, которая не трансформируется в первичную обмотку. Форма тока первичной обмотки показана на рис.1.1б, аналитическое выражение тока i₁(t) имеет вид:

Действующее значение тока первичной обмотки трансформатора определяется аналогично I₂:

.

Мощность вторичной обмотки трансформатора:

.

Мощность первичной обмотки трансформатора:

Габаритная мощность трансформатора:

Качество выпрямленного напряжения характеризуется коэффициентом пульсаций – отношением амплитуды первой гармоники напряжения на нагрузке к его среднему значению:

_,

K_П = 1,57  157%.

Диод для работы в схеме выпрямителя выбирается по среднему току и максимальному обратному напряжению. Для однополупериодной схемы эти величины равны:

I_{пр доп} > I_0,

U_{обр мах} > U_2m.

Из-за низких энергетических и качественных показателей однополупериодная схема с активной нагрузкой используется очень редко.