Расчет трансформатора

Действующее значение тока вторичной обмотки находим исходя из того, что по ней протекает синусоидальный ток, и где – амплитуда тока вторичной обмотки, a = откуда

. (29)

Ток первичной обмотки

.

определяется, как и в двухполупериодной схеме со средней точкой трансформатора. Амплитуда тока через вентиль равна амплитуде тока во вторичной обмотке:

. (30)

Таким образом, амплитуда тока вентиля в однофазной схеме определяется точно так же, как и в двухполупериодной со средней точкой трансформатора. Аналогично определяется и среднее значение тока вентиля

. (31)

Для определения типовой мощности трансформатора находим расчетные мощности обмоток:

(32)

Тогда типовая мощность

. (33)

Обратное напряжение на вентиль

. (34)

Однофазная мостовая схема Гретца является двухполупериодной, и частота пульсаций равна удвоенной частоте сети, a коэффициент пульсаций определяется по выражению (27). Данная схема по сравнению с двухполупериодной со средней точкой трансформатора имеет следующие преимущества:

1) меньшая типовая мощность трансформатора, а значит, меньшие его габариты и масса;

2) не требуется делать отвод от средней точки вторичной обмотки трансформатора;

3) обратное напряжение на вентиль вдвое меньше;

4) напряжение на вторичной обмотке трансформатора вдвое меньше, чем в двухполупериодной схеме со средней точкой;

5) если выпрямленное напряжение соответствует напряжению сети, то схему можно применять без трансформатора при включении выпрямителя в сеть переменного тока.

К недостаткам схемы можно отнести:

1) четыре вентиля вместо двух;

2) внутреннее сопротивление выпрямителя больше, так как одновременно проводят два вентиля, включенные последовательно;

3) заземление одного из полюсов нагрузки не позволяет заземлить ни один из выводов вторичной обмотки трансформатора.

2.5.4. Однофазный мостовой выпрямитель с удвоением напряжения (схема Латура)

Схема и диаграммы напряжений и токов в цепях однофазного выпрямителя с удвоением напряжения (схема Латура) представлены на рис. 1.8, где приведены два равноценных варианта изображения мостовой схемы удвоения напряжения. Мост образован двумя вентилями VD1 и VD2 и двумя конденсаторами C1 и С2 . В одну диагональ включена вторичная обмотка трансформатора, в другую - нагрузка R_н.

а б

Рис. 1.8: а – однофазный выпрямитель с удвоением напряжения (схема Латура); б – временные диаграммы работы схемы Латура

Схема работает следующим образом: в положительный полупериод напряжения на вторичной обмотке трансформатора u₂ (в точке а положительный потенциал, а в точке в – отрицательный) конденсатор C1 заряжается током вентиля VD1, а в отрицательный полупериод заряжается конденсатор С2 током вентиля VD2. Если не учитывать падения напряжения на внутреннем сопротивлении выпрямителя, то практически каждый конденсатор будет заряжаться до амплитудного значения напряжения на вторичной обмотке трансформатора. Нагрузка включена параллельно конденсаторам C1 и С2 соединенным между собой последовательно, поэтому выходное напряжение u_н (рис. 8, б) выпрямителя равно сумме напряжений на конденсаторах:

. (35)

Обратное напряжение на вентиле слагается из напряжения на конденсаторе и на вторичной обмотке трансформатора:

. (36)

Из рис. 1.8,б видно, что частота пульсаций выпрямленного напряжения вдвое больше частоты сети, а выпрямитель по форме выпрямленного тока является двухполупериодным. Схема Латура имеет следующие преимущества перед другими двухполупериодными выпрямителями:

1) при одном и том же напряжении вторичной обмотки выходное напряжение вдвое больше, чем в обычном однофазном мостовом выпрямителе, и в четыре раза больше, чем в двухполупериодном со средней точкой трансформатора;

2) имеет место хорошее использование обмоток трансформатора (как в однофазном мостовом выпрямителе);

3) используются два вентиля вместо четырех (при сравнении его с однофазным мостовым).

К недостаткам схемы можно отнести:

1) относительно большое внутреннее сопротивление выпрямителя, так как вентили в нем включены последовательно для выпрямляемого тока.