1.2.2 Однофазный выпрямитель с выводом средней точки трансформатора

В

Рис. 1.2.4.

торичная обмотка трансформатора относительно средней точки создает две э. д. с., равных по величине, но противоположенных по направлению, рисунок 1.2.4. Диоды VD₁, VD₂ пропускают ток поочередно. В течение первого полупериода положительный потенциал имеет анод диода VD₁, поэтому ток протекает через диод VD₁, нагрузку и подключенную к нему обмотку трансформатора. Во время второго полупериода положительный потенциал имеет анод диода VD₂ и ток протекает через него подключенную к нему обмотку и нагрузку в том же направлении, что и в первый полупериод, рисунок 1.2.5. Таким образом, ток через нагрузку протекает в течение обоих полупериодов, а каждая обмотка трансформатора проводит только один полупериод. В результате встречного направления м. д. с. постоянных составляющих токов вторичных обмоток в сердечнике трансформатора не возникает вынужденного намагничивания.

Рис. 1.2.5.

Среднее значение выпрямленного напряжения:

.

Среднее значение тока диода:

.

Максимальное обратное напряжение на диоде достигает амплитудного значения суммы напряжений вторичных обмоток трансформатора:

.

Основная гармоника переменной составляющей выпрямленного напряжения и тока имеет частоту в два раза больше частоты сети.

Коэффициент пульсаций первой гармоники выпрямленного напряжения:

,

где - количество пульсаций за период напряжения питающей сети,

- номер гармоники.

Расчетная мощность вторичной обмотки трансформатора:

.

Расчетная мощность первичной обмотки:

.

Во вторичной обмотке из-за наличия диодов ток несинусоидален, что обуславливает появление мощности искажения. В первичной обмотке ток синусоидален и мощности искажения нет, поэтому . Полная расчетная мощность трансформатора меньше, чем у однофазного однополупериодного выпрямителя, однако, он более дорогой и сложный в изготовлении.

Схема применяется в низковольтных выпрямителях, при напряжениях единицы, десятки вольт из-за меньших, чем в мостовой схеме, потерь на диодах. Однако имеет в два раза большее обратное напряжение и худший, чем в мостовой схеме, которая будет рассматриваться ниже, коэффициент использования трансформатора.

1.2.3 Однофазный мостовой выпрямитель

О

Рис. 1.2.6.

днофазный мостовой выпрямитель состоит из двухобмоточного трансформатора и комплекта диодов VD₁, VD₂, VD₃, VD₄, рисунок 1.2.6. Переменное напряжение подводится к одной диагонали моста, а нагрузка подключается к другой его диагонали – между точкой соединения катодов двух диодов, образующих катодную группу (VD₃, VD₄) и точкой соединения анодов двух диодов, образующих анодную группу (VD₁, VD₂).

Диоды проводят ток попарно, в любой момент времени в проводящем состоянии находится та пара диодов, у которой анод диода катодной группы имеет положительный потенциал, а катод диода анодной группы – отрицательный потенциал. Так, например, при положительной полуволне питающего напряжения ток нагрузки будет протекать через два диода VD₁, VD₄, при отрицательной полуволне питающего напряжения через диоды VD₃, VD₂. Из временных диаграмм, рисунок 1.2.7, видно, что ток в нагрузке протекает в течение обоих полупериодов в одном направлении, а во вторичной обмотке трансформатора при активной нагрузке имеет форму синусоиды. Ток в первичной обмотке также синусоидален.

Среднее значение и качество выпрямленного напряжения однофазного мостового выпрямителя такие же, как у однофазного выпрямителя с выводом средней точки трансформатора.

Рис. 1.2.7.

Максимальное обратное напряжение на диоде равно амплитудному значению напряжения вторичной обмотки трансформатора.

.

Поскольку и в первичной и во вторичной обмотке трансформатора протекает синусоидальный ток, отсутствует вынужденное намагничивание сердечника трансформатора и мощности искажения. Расчетные мощности обмоток трансформатора и полная расчетная мощность трансформатора равны между собой:

.

Схема имеет лучший из рассмотренных схем коэффициент использования трансформатора по мощности. Применяется при выпрямленных напряжениях от десятков до сотен вольт.