2.5.2. Двухполупериодный выпрямитель со средней точкой трансформатора

а б

Рис. 1.6: а – двухполупериодный выпрямитель; б – временные диаграммы работы двухполупериодного выпрямителя

2.5.2.1. Расчет выпрямителя

Схема и диаграммы работы выпрямителя представлены на рис.1.6.

Вывод расчетных соотношений аналогичен выводу для однополупериодной схемы. Импульсы тока и напряжения в двухполупериодном выпрямителе следуют во времени в каждый полупериод, поэтому при одинаковой амплитуде U_2m и I_2m постоянные составляющие напряжения U_o и тока I₀ будут больше, чем в однополупериодном. Можно записать

откуда

(17)

где – амплитуда напряжения на нагрузке, равная амплитуде напряжения на половине вторичной обмотки; I_2т – амплитуда импульса тока через вентиль, нагрузку и вторичную обмотку трансформатора.

2.5.2.2. Расчет трансформатора

Действующее значение напряжения вторичной обмотки (одной половины)

.

Действующее напряжение всей вторичной обмотки

. (18)

Для двухполупериодной схемы коэффициент трансформации определяется как отношение напряжения половины вторичной обмотки к напряжению первичной: . Действующее значение тока вторичной обмотки определяется выражением (9), но так как схема двухполупериодная, то

. (19)

Для определения действующего значения тока первичной обмотки следует учесть, что ток в первичной обмотке синусоидальный, поэтому а откуда

. (20)

Типовая мощность трансформатора определяется по расчетной мощности обмоток. Расчетная мощность первичной обмотки

. (21)

И вторичной обмотки

. (22)

Типовая мощность

. (23)

Обратное напряжение на вентиль определяется с учетом выражений

, (24)

т.е. последнее выражение совпадает с (12).

Среднее значение тока через вентиль можно найти исходя из того, что ток в нагрузке определяется суммой токов обоих вентилей, т. е. ток через вентиль равен половине тока в нагрузке:

. (25)

Амплитудное значение тока вентиля равно амплитуде тока вто­ричной обмотки и определяется выражением (15):

. (26)

Коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения . Амплитуда напряжения частоты пульсаций, определяемая из ряда Фурье, , и тогда

. (27)

Двухполупериодная схема выпрямления имеет следующие пре­имущества перед однополупериодной:

1) габариты и масса трансформатора значительно меньше из-за лучшего использования обмоток и отсутствия подмагничивания;

2) амплитуда тока через вентиль вдвое меньше;

3) частота пульсаций выпрямленного напряжения вдвое выше, что приводит к уменьшению габаритов и массы сглаживающего фильтра. По величине обратного напряжения на вентиль обе схе­мы равноценны.

Недостатки:

1) необходимость делать средний вывод от вторичной обмотки трансформатора;

2) использование двух вентилей вместо одного.

2.5.3. Однофазный мостовой выпрямитель (схема Гретца)

Схема и диаграммы работы выпрямителя представлены на рис.1.7.

Выпрямленное напряжение на нагрузке в однофазном мостовом выпрямителе имеет такую же форму, как и в двухполупериодном со средней точкой трансформатора, поэтому имеют место аналогичные выражения для действующего значения напряжений вторичной и первичной обмоток:

. (28)

а б

Рис. 1.7: а – мостовой однофазный выпрямитель (схема Гретца);

б – временные диаграммы работы однофазного мостового выпрямителя