5.3.Схема выпрямителя со средней точкой (двухполупериодная со средней точкой)

Область использования: схема может работать на все виды нагрузок: емкостную нагрузку, индуктивную, активную и смешанную с низким выходным напряжением (примерно от единиц вольт до нескольких десятков вольт. Выходная мощность – колеблется примерно от 5 до 50 ватт.

Принцип действия схемы сводится к следующему. Если к первичной обмотке трансформатора подвести напряжение сети переменного тока u_с= u₁, то на двух вторичных обмотках имеющих одинаковое количество витков относительно средней точки будет два одинаковых напряжения u₂.

В любой момент времени будет открыт диод той обмотки, напряжение в которой положительное и наибольшее, например VD1, когда знаки на концах обмоток без скобок (диод VD2 закрыт).

В этот промежуток времени ток протекает от плюса (+вверху) вторичной обмотки через диод VD1 далее через сопротивление нагрузки r_Н

к минусу (без скобок) верхней обмотки и на нагрузке получим положительную полуволну напряжения (рис.4).

После смены полярности напряжения сети и соответственно во вторичной обмотке трансформатора (знаки в скобках) ток будет протекать через нижний диод VD2, затем через сопротивление нагрузки к минусу нижней обмотки.

Таким образом, за период синусоидального напряжения на нагрузке будет две положительные полуволны напряжения, что и отражено на рис.4.

а Рис.4 б

Трансформатор.

1.Напряжение u₀ на нагрузке равно

u₀=2u_2m/π.

2. Действующее значение напряжения на вторичной обмотке трансформатора равно u₂

u₂ = (πu₀)/(2).

3. Действующее значение тока i₂ через вторичную обмотку трансформатора определим по формуле

i₂ = πi_о/4.

диод.

1.Обратное напряжение на диоде u_0бр (смотри вторичные обмотки трансформатора)

u_0бр.= 2u_2m= πu₀.

2. Ток i_vd.пр, протекающий в прямом направлении через диод, равен

i_vd.пр = i_о.

пульсации напряжения.

1.Величина переменной составляющей напряжения на выходе выпрямителя

u_{~ 1}= (2/3)u_0.

2. коэффициент пульсации на выходе (на нагрузке) равен

к_п.вых=2/3 = 0,67.

коэффициент сглаживания выходного напряжения q_сгл. В общем случае этот коэффициент определяется как отношение коэффициента пульсации на входе фильтра к_п.вх к коэффициенту пульсации на выходе фильтра к_п.вых

q_сгл. = к_п.вх/ к_п.вых = (u~₁/ u₀)/ (u~_н/ u_н) = (u_н/ u₀)/ (u~₁ /u~_н).

9.Частота выпрямленного напряжения определяется по формуле

f₀ =2f_c.

10.фазность выпрямителя равна (число импульсов выпрямленного напряжения)

m =2.

11. Типовая (габаритная) мощность трансформатора определяется по формуле

Р_тип = 2u₂i₂ = 1,48Р_0.

12.Эффективность сглаживания пульсаций напряжения на нагрузке обеспечивается при условии, когда

LC= (q_сгл.+ 1)/ m²ὼ² ;

L_кр. = (2 U_н )/(( m² –1) m ὼ i_н.min.)

5.4.Трехфазная однотактная схема (Миткевича) выпрямителя

Используется для получения напряжения постоянного тока U₀ до 100В и токах i₀ до нескольких десятков миллиампер при емкостном характере нагрузки. При индуктивном характере схема используется редко на мощности несколько большие. Преимущество схемы по сравнению с однофазными схемами заключается в меньшей амплитуде пульсации и в том, что частота пульсации равна утроенной частоте питающей сети f=3f_с, коэффициенте пульсаций К_п=0,25.

а Рис.5 б

Эта схема равномерно загружает трехфазную сеть.

Принцип действия рассматриваемой схемы сводится к тому, что любой момент времени открыт диод той фазы, напряжение в которой наибольшее и положительное.

Недостатком схемы является низкий коэффициент использования трансформатора, большое обратное напряжение, приходящееся на один диод,

U_обр.= 2U_{0 ,}

вынужденное намагничивание трансформатора.

Действующее значение напряжения равно

U₂ = 0,855 U_0.

Прямой ток протекающий через диод схемы выпрямителя равен

i_vd.пр. = 0,33i_0.

коэффициент пульсации на выходе выпрямителя равен

к_п = 0,25.

Частота тока = 3f_c.

Фазность схемы m =3.