4.Однофазная нулевая схема выпрямления

Рассмотрим случай При построении диаграмм для вторичных ЭДС и выпрямленного напряжения потенциал нулевого вывода трансформатора принят за 0. На вторичной стороне трансформатора действуют противофазные напряжения. Когда напряжение в точке a положительно по отношению к точке 0, то в точке b оно отрицательно. При этом проводит вентиль V1, а V2 заперт. Напряжение на нагрузке u_d при поочередной проводимости вентилей показано на рис. 4.5 б. Ток через нагрузку i_d в соответствии с законом Ома повторяет форму напряжения на нагрузке. При построении диаграммы для напряжения на вентиле потенциал катода принят за 0. Когда один из вентилей проводит, напряжение на нем равно нулю. К запертому вентилю через проводящий вентиль прикладывается двойное напряжение. Токи через вентиль i_a1 и вторичную обмотку трансформатора i_2a на участке проводимости повторяют ток нагрузки i_d. Первичный ток i₁ складывается из двух вторичных i_2a и i_2b.

Если , то форма напряжения на нагрузке сохраняется. Выпрямленное напряжение содержит постоянную составляющую и гармоники, но т.к. , то ток от гармоник равен нулю, и i_d строго постоянен. Поэтому токи через вентили и обмотки трансформаторов превращаются в прямоугольники

Среднее значение идеального выпрямленного напряжения

Среднее значение выпрямленного тока

амплитудные значения выпрямленного напряжения и выпрямленного тока

,

,

,

,

Коэффициент при P_d показывает, во сколько раз можно было бы увеличить мощность, пропускаемую через обмотки трансформатора, если бы он работал не на выпрямитель, а на активную нагрузку при синусоидальном токе. Увеличение расчетной мощности трансформатора вызвано:

1) плохим использованием вторичных обмоток трансформатора, пропускающих ток не все время;

2. загрузкой трансформатора гармониками тока, которые не используются. На выходе выпрямителя нужна только постоянная составляющая.

5.Однофазная мостовая схема выпрямления

Когда напряжение на верхнем выводе вторичной обмотки положительно, ток проходит от этого вывода через вентиль V1, нагрузку, вентиль V2 на нижний вывод. Когда напряжение на нижнем выводе вторичной обмотки положительно ток проходит от этого вывода через вентиль V3, нагрузку, вентиль V4 на верхний вывод. При этом ток через нагрузку всегда идет в одном направлении.

Большинство диаграмм в однофазной нулевой и мостовой схемах одинаково. Только амплитуда обратного напряжения на вентиле в мостовой схеме вдвое меньше, и по вторичной обмотке протекает переменный ток. Поэтому формулы для , , , , , полученные для однофазной нулевой схемы, справедливы и для однофазной мостовой схемы.

6. . Сравнение однофазных схем выпрямления

Преимущество однофазной однополупериодной схемы – простота, недостаток – очень низкое качество выпрямленного напряжения.

Преимущества однофазной мостовой схемы:

1. меньше амплитуда обратного напряжения на вентилях;

2. меньше расчетная мощность трансформатора и проще его изготовление;

3. схема может работать без трансформатора.

Преимущества однофазной нулевой схемы:

1. меньше падение напряжения на вентилях, что особо важно при низких напряжениях;

2. меньше вентилей (но они более высоковольтные).

Однофазные схемы выпрямления находят применение в выпрямителях малой мощности, а также там, где нет многофазного напряжения.

Однофазная однополупериодная схема применяется в выпрямителях самой малой мощности (ватты).

При сравнительно низких выходных напряжениях, когда важен КПД схемы, а обратное напряжение, прикладываемое к вентилям, несущественно, целесообразно использовать однофазную нулевую схему, в которой ток нагрузки протекает через один вентиль, и потери в вентилях оказываются в 2 раза меньше. Правда, при этом растут потери в трансформаторе.

Указанные выше преимущества однофазной мостовой схемы компенсируют ее недостаток, заключающийся в большем числе диодов. Поэтому однофазная мостовая схема нашла преобладающее применение в выпрямителях однофазного тока небольшой и средней мощности.