Двухполупериодные выпрямители

Однофазная нулевая схема выпрямления (схемы Миткевича) (рис.27.2, а) включает источник синусоидального напряжения, трансформатор с выводом от средней точки вторичной обмотки, два диода и сопротивление нагрузки - R_H. Сопротивление нагрузки включено между катодами диодов и средней точкой вторичной обмотки трансформатора.

Пусть на интервале времени от 0 до Т /2 (рис.27.2, б) полярность напряжения на вторичной обмотке трансформатора u_вх(t) такая, как показано на рис.27.2, а. В этом случае к диоду D1 приложено прямое напряжение, а к диоду D2 - обратное. В цепи вторичной обмотки потечет ток i ₁ от точки 1, через диод D1, сопротивление R_H к средней точке вторичной обмотки. Этот ток создаст падение напряжения (пульсацию) на интервале положительного полупериода входного напряжения.

На интервале от Т /2 до Т (отрицательный полупериод) полярность напряжения на вторичной обмотке трансформатора изменится на противоположную. Теперь к диоду D2 приложено прямое напряжение, а к диоду D1 – обратное. В цепи вторичной обмотки потечет ток i ₂ от точки 1^', через диод D2, сопротивление R_H к средней точке вторичной обмотки. Направление тока через R_H останется таким же как и во время положительного полупериода, поэтому этот ток создаст падение напряжения (пульсацию) на интервале отрицательного полупериода, поэтому рассматриваемый выпрямитель называют двухполупериодным.

Рис.27.2, в показывает, что период пульсаций выпрямленного напряжения Т_п в два раза меньше периода входного напряжения. Следовательно ; ,

, , , ,     где .

Однофазная мостовая схема выпрямителя (рис.27.3) включает в свой состав источник напряжения, трансформатор с напряжением вторичной обмотки u_вх (t), четыре диода и сопротивление нагрузки R_H, которое включено в диагональ моста. Пусть во время положительного полупериода входного напряжения полярность контактов 1 – 1^' такая, как показано на рис. 27.3. В этом случае к диодам D1 и D4 приложено прямое напряжение, а к диодам D2 и D3 – обратное. В цепи выпрямителя потечет ток i₁ от контакта 1, через диод D1, сопротивление нагрузки R_H, диод D4, к контакту 1^'. Этот ток создаст на сопротивлении нагрузки падение напряжения (пульсацию) на интервале положительного полупериода входного напряжения (см.рис.27.2, в).

Во время отрицательного полупериода входного напряжения полярность контактов 1 – 1^' меняется на противоположную. Теперь прямое напряжение приложено к диодам D2 и D3, а обратное – к диодам D1 и D4. В цепи Продолжение 36. выпрямителя потечет ток i ₂ от контакта 1^', через диод D3, сопротивление нагрузки R_H, диод D2, к контакту 1. Видим, что направление тока через сопротивление R_H не изменилось. Значит, форма напряжения на сопротивлении R_H такая, как на рис.27.2, в, а параметры мостового выпрямителя такие же, как параметры схемы Миткевича.

Сопоставление параметров одно и двухполупериодных выпрямителей позволяет установить связь между значениями кратности пульсаций m и коэффициента пульсаций К_п. Так, для однополупериодного выпрямителя m = 1, а К_п = 1,57. Для двухполупериодного выпрямителя m = 2, а К_п = 0,67. Учитывая, что коэффициент пульсаций определяется средним значением выпрямленного напряжения U_0.вып, найдем зависимость . Для этого достаточно проинтегрировать мгновенное значение напряжения на нагрузке  = U_m·cosω·t в пределах от - Т /2 m до Т /2 m (одной пульсации): . Заменим dt на dwt, тогда период Т нужно заменить на 2 p.

Теперь . Полученное решение показывает, что для увеличения среднего значения выпрямленного напряжения U_0.вып (для уменьшения К_п) нужно увеличивать кратность пульсаций m. Значение m > 2 можно получить в многофазных выпрямителях.