Однофазный однополупериодный выпрямитель
Однофазный однополупериодный выпрямитель является простейшим выпрямителем (рис. 2.3, а). Однополярный ток в цепи
(рис. 2.3, б) обусловлен нелинейностью характеристики диода Д.
При входном напряжении, превышающем напряжение отпирания диода 
, выходное напряжение 
меньше входного на величину падения напряжения на диоде 
. Падение на диоде 
включает напряжение отпирания 
В и падение на прямом сопротивлении открытого диода 
В. При достаточно большой амплитуде входного напряжения 
диод можно считать идеальным ключом: 
, 
, – представив выходное напряжение в виде:
(2.4)
Периодическая функция (2.4) разлагается на гармонические составляющие:
, (2.5)
где 
– постоянная составляющая;
– первая (основная) гармоника;
– высшая гармоника выпрямленного напряжения. С ростом порядкового номера k амплитуда 
гармонической составляющей уменьшается. Переменную составляющую (пульсацию) выпрямленного напряжения определяют по основной гармонике 
.
При резистивной нагрузке формы выпрямленного тока 
и напряжения 
совпадают.
Исходя из определения основных параметров выпрямителя, получаем:
· постоянная составляющая выходного напряжения
;
· постоянная составляющая выходного тока
;
· коэффициент пульсаций
;
· действующее значение входного напряжения
;
· максимальное обратное напряжение диода
|
|
|
;
· среднее значение тока диода
;
· максимальное значение тока диода
.
Основным недостатком простейшего выпрямителя является малая постоянная составляющая выпрямленного напряжения 
при высоком уровне пульсаций 
на частоте напряжения питающей сети 
. Для обеспечения требуемого уровня напряжения выпрямитель подключают к сети через силовой трансформатор (рис. 2.3, в). Трансформатор исключает гальваническую связь нагрузки с сетью питания и при заземлении обеспечивает электрическую безопасность работы с приборами. Однако постоянная составляющая выходного тока подмагничивает сердечник трансформатора, увеличивая потери.
Низкие энергетические показатели ограничивают применение однополупериодных выпрямителей маломощными устройствами с невысокими требованиями к качеству выходного напряжения. Для улучшения параметров напряжения применяют более эффективные схемы двухполупериодного выпрямления.
Двухполупериодный выпрямитель со средней точкой
Двухполупериодный выпрямитель на основе трансформатора с выводом средней точки вторичной обмотки представляет собой параллельное соединение двух однополупериодных выпрямителей, работающих на одну нагрузку (рис. 2.4, а). Диоды двухфазной схемы включаются поочередно, каждый в течение своего полупериода
(рис. 2.4, б).
|
|
|
Положительная полуволна входного напряжения открывает диод 
фазы «а», пропускающий ток 
в нагрузку 
. Отрицательная полуволна открывает диод 
фазы «b», вызывая в нагрузке ток 
того же направления. Токи фаз, складываясь, создают ток нагрузки 
. При достаточно большой амплитуде входного сигнала 
выходное напряжение имеет вид
. (2.6)
Спектр выходного напряжения
(2.7)
содержит постоянную составляющую 
и пульсации большой интенсивности 
на частоте 
, вдвое превышающей частоту напряжения сети.
Исходя из определений основных параметров выпрямителя, получаем:
· постоянная составляющая выходного напряжения
,
где 
– действующее значение фазного напряжения вторичной обмотки трансформатора;
· постоянная составляющая выходного тока
;
· коэффициент пульсаций
;
· действующее значение входного напряжения фазы
;
· максимальное обратное напряжение диода
;
· среднее значение тока диода
;
· максимальное значение тока диода
|
|
|
.
Наличие сложного трансформатора с дополнительным выводом является недостатком схемы. Трансформатор используется неэффективно, так как фазные токи вторичных обмоток протекают только в течение одной половины периода. Обратное напряжение диодов в два раза превышает амплитуду вторичного фазного напряжения.
Дата добавления: 2018-05-01; просмотров: 599; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!