Двухполупериодный выпрямитель.

Схема однополупериодного выпрямителя представлена на рис. 3.

Рис. 3 Двухполупериодный выпрямитель.

 

Схема.

Схема выпрямителя имеет два диода VD 5 и VD 6. Особенность двухполупериодного выпрямителя является вторичная обмотка трансформатора со средним выводом, то есть в отличие от предыдущей схемы две одинаковые вторичные обмотки соединены согласно последовательно. Эту схему предложил в 1901 г. профессор Миткевич В. Ф.

Работа выпрямителя.

Предположим, что на выводе 1 вторичной обмотки трансформатора находится «+» (положительный полупериод), а на выводе 2 «-» и в тоже время по отношению к выводу 3 на выводе 2 будет «+», а на выводе 3 - «-». Получается, что к аноду диода VD 5 приложен «+», а аноду VD 6 приложен «-», следовательно, диод VD 5 открыт, диод VD 6 закрыт. В этом случае ток пойдет, так как показано на рис.3, то есть от «+» к «-» - выводу от средней точки вторичной обмотки. По резистору нагрузки ток проходит сверху вниз, следовательно, на верхнем выводе резистора будет «+», а на нижнем   «-». При смене полярности (отрицательный полупериод) открытым окажется диод   VD 6, а диод VD 5 закрытым, но ток через нагрузку пойдёт в том же направлении.

 

Рис. 4. Осциллограммы работы двухполупериодного выпрямителя.

 

На осциллограммах видно, что ток в нагрузке проходит обе половины периода входного напряжения. То есть через нагрузку протекает пульсирующий ток, и он может быть описан рядом Фурье. Но в этом случае в ряду будут отсутствовать нечётные гармоники.

Если внимательно посмотреть то в этой схеме работают две однополупериодные схемы, выпрямляются оба периода напряжения на вторичной обмотке трансформатора.

Поэтому:

U ₀ =2· U _{0однополупер.} =2·0,45· U ₂ =0,9· U ₂.

U _{обр m ах}   осталось таким же как и в однополупериодной схеме U _{обр m ах} = π · U ₀.  

Согласно закона Ома I ₀ = U ₀ / R ₀ = U ₂ /(1,11· R ₀)=1,11· I ₂.

Среднее значение тока, прохо­дящего через один диод, будет в 2 раза меньше тока в нагрузке I _{пр д} =0,5· I ₀.

Соотношение между средним значением выпрям­ленного тока I ₀ и действующим значением переменного тока вторичной обмотки трансформатора I ₂  следующее:

I ₂ = 0,785· I ₀; I _{пр д} =3,14· I ₀.

Действующее значение напряжения на вторичной обмотке транс­форматора

U ₂ =1,11· U ₀.

Габаритная мощность трансформатора P _тр =1,48· P ₀

Для данной схемы выпрямления коэффициент пульсации К_п =0,67. В двухполупериодной схеме выпрямления по сравнению с од­нополупериодной лучше используются возможности трансформа­тора, меньше коэффициент пульсации, а значение среднего тока на диоде в 2 раза меньше, чем на нагрузке, поэтому можно исполь­зовать менее мощные диоды.

Для данной схемы выпрямления K _п = U _{2 m} / U ₀ = 0,67.   Частота пульсаций равна частоте второй гармоники ряда Фурье, а следовательно частоте сети, то есть f _п = m · f _с. Так как в данной схеме выпрямляются оба полупериода (она чётная), то первой гармоникой будет вторая гармоника, нечётных гармоник просто не будет. Следовательно m =2. Для частоты сети 50 Гц f _п = 100 Гц.

Достоинства:

- схема не очень сложная всего два диода;

- трансформатор меньше по габаритам нет подмагничивания постоянным током;

- частота пульсаций равна удвоенной частоте сети (проще сглаживающий фильтр)

Недостатки:

- сложнее (два диода);

- габариты трансформатора уменьшились не на много (двойная вторичная обмотка).

 

 

Мостовой выпрямитель.

Схема однополупериодного выпрямителя представлена на рис. 5.

Рис. 5 Мостовой выпрямитель.

 

Схема.

Схема  мостового выпрямителя (схема Гретца) имеет четыре диода VD 1÷ VD 4. Вторичная обмотка трансформатора простая (без отводов).

 

Работа выпрямителя.

Предположим, что на выводе 1 вторичной обмотки трансформатора находится «+» (положительный полупериод), а на выводе 2 «-». Диоды   VD 1, VD 3 будут открыты, диоды VD 2, VD 4 закрыты. Создаётся следующая цепь вывод 1 TV 1- VD 1 - амперметр - R _н - VD 3 - вывод 2 TV 1. В этом случае ток пойдет, так как показано на рис.1, то есть от «+» к   «-». При отрицательном полупериоде полярность на выводах обмотки трансформатора сменится на противоположную. Тогда диоды VD 2, VD 4 будут открыты, диоды VD 1, VD 3 закрыты и вновь пройдёт через резистор R _н сверху вниз. То есть в этой схеме также выпрямляются оба полупериода. В отличие от предыдущей схемы в каждый полупериод включаются по два диода включенные последовательно. Это упрощает их подбор.

Осциллограммы показаны на рис.4. Если внимательно посмотреть, то в этой схеме работают две однополупериодные схемы последовательно, но в каждой схеме включены по два диода последовательно.

Параметры:

U ₀ = 2· U _{0однополупер.} =2·0,45· U ₂ =0,9· U ₂, то есть U ₂ = 1,11· U ₀; U _{обр m ах}   уменьшилось в двое по сравнению с однополупериодной схемой U _{обр m ах} = π · U ₀ /2=1,57· U ₀;  согласно закона Ома I ₀ = U ₀ / R ₀ = U ₂ /(1,11· R ₀)=0,9· I ₂, I ₂ =1,11· I ₀.

Среднее значение тока, прохо­дящего через один диод, будет в 2 раза меньше тока в нагрузке I _{пр д} =0,5· I ₀.

Габаритная мощность трансформатора P _тр =1,23· P ₀

Для данной схемы выпрямления коэффициент пульсации К_п =0,67. В двухполупериодной схеме выпрямления по сравнению с од­нополупериодной лучше используются возможности трансформа­тора, меньше коэффициент пульсации, а значение среднего тока и обратного напряжения на диоде в 2 раза меньше, чем на нагрузке, поэтому можно исполь­зовать менее мощные диоды.

Для данной схемы выпрямления K _п = 0,67.   Частота пульсаций равна частоте второй гармоники ряда Фурье, а следовательно частоте сети, то есть f _п = m · f _с. Так как в данной схеме также выпрямляются оба полупериода (она чётная), следовательно, m =2. Для частоты сети 50 Гц   f _п = 100 Гц.

Достоинства:

- трансформатор меньше по габаритам нет подмагничивания постоянным током и лучше используется обмотка;

- частота пульсаций равна удвоенной частоте сети (проще сглаживающий фильтр)

Недостатки:

- схема сложная четыре диода.