8. Однофазная мостовая схема выпрямления. Принцип действия, кривые напряжения и тока, основные расчетные соотношения. Сравнение схемы с двухполупериодной со средней точкой трансформатора.

Однофазная мостовая схема

Схема представляет собой мост из вентилей VD₁ – VD₄ (рис. 2.26, а), в одну диагональ которого включена нагрузка, а в другую – переменное напряжение . В положительном полупериоде открыты вентили VD₁ – VD₃, в отрицательном – VD₂ – VD₄. Ток в нагрузке протекает в одном и том же направлении в течение обоих полупериодов, поэтому эта схема так же, как и предыдущая относится к двухполупериодным схемам выпрямления.

Рис. 2.26. Однофазный мостовой выпрямитель

Силовой трансформатор здесь не является принципиально необходимым и нужен только для создания требуемой величины напряжения  на входе выпрямителя, соответствующего заданной величине выпрямленного напряжения , а также для обеспечения гальванической развязки между питающей сетью и нагрузкой выпрямителя.

На рис. 2.26, б, в, г, д представлены временные диаграммы для однофазной мостовой схемы выпрямителя.

Действующие значения тока вторичной обмотки:

для схемы со ср.точкой I2 = πI0/4 = 0,785I0

для мостовой схемы I2 = I2m/√2 = 1,11I0

Обратное напряжение на закрытом вентиле:

для схемы со ср.точкой Uобр = 2U2m

для мостовой схемы Uобр = U2m

Коэффициент пульсации и частота пульсации схем равны:

Kп1 = U1m~/ U0 = 0,67 ; fп1 = 2fc

Между параметрами схем справедливы следующие сообношения:

для схемы со ср.точкой U2 = (0,9…1,1)U0, Uобр = (2,3…3)U0

Iвт = (4…5)I0, I2 = (1…1,2)I0, I1 = (1,5…1,65)nI0;

S2 ≈ 2P0, S1 ≈ 1,4P0, Sт ≈ 1,7P0,

для мостовой схемы U2 ≈ (0,9…1,1)U0, Uобр = (1,4…1,5)U0

Iвт = (3…4)I0, I2 = (1,47…1,7)I0;

S2 = (1,4…1,6)P0.

Преимущества и недостатки мостовой схемы перед схемой со средней точкой

Недостаток мостовой схемы – большие потери мощности в вентильном комплекте.

Преимущества мостовой схемы:

• габаритная мощность трансформатора на 20% меньше и проще его схема, т.к. не требуется делать вывод от ср.точки;

• существует возможность использовать схемы без трансформатора.

Преимущество схемы со средней точкой перед мостовой схемой – более высокий КПД.

2. Трехфазная двухполупериодная схема выпрямления: принцип действия, основные расчетные соотношения.

На следующем рисунке представлена схема трёхфазного двухполупериодного мостового выпрямителя (схема Ларионова) и его выходное напряжение (красным цветом).

      За счёт использования положительной и перевернутой отрицательной полуволны трёхфазного напряжения, выходное напряжение (выделено красным цветом), образованное на вершинах синусоид, имеет самую маленькую глубину пульсаций выходного напряжения по сравнению со всеми остальными схемами выпрямления. Вторичные обмотки трансформатора могут быть использованы как по схеме подключения «звезда», без «нулевого» вывода от трансформатора, так и «треугольник».

Максимальное обратное напряжение:

Uобр max = Umл = √3U2m

Среднее значение выпрямленного напряжения:

U0 = [mUmлsin(π/m) ] / π

Частота пульсации основной гармоники:

fп1 = mfc = 6fc

Коэффициент пульсации выходного напряжения:

Kп1 = U 1m~/U0 = 2/(m² – 1) = 2/(36 – 1) = 0,057

Среднее и действующее напряжение вентиля:

Iср VD = I0 / 3 ; Iдейств VD = I0 / √3

В фазе первичной обмотки ток имеет такую же форму, но отличается в n раз:

n = U2 / U1 = W2 / W1

Габаритные мощности обмотки и трансформатора равны:

Sт = S1 = S2 = m2U2 I2

Достоинства данной схемы:

• отсутствие вынужденного подмагничивания трансформатора;

• возможность применения трансформатора с любыми схемами соединения обмоток;

• возможность безтрансформаторского включения выпрямителя в сеть;

• небольшой коэф.пульсаций выпрямленного напряжения при относительно высокой частоте fп1 = 6fc

Недостатки:

• увеличенное количество вентилей;

• невозможность заземлить вторичную обмотку трансформатора, если заземлен один из полюсов нагрузки.