Двухполупериодные схемы выпрямления.

На рисунках приведены двухполупериодные схемы выпрямления на чисто активную нагрузку с нулевым выводом (или средней точкой) (рис.3а) и однофазная мостовая схема (рис.3б).

Работа схем аналогична рассмотренным выше с учетом того, что через R_н проходит ток в оба полупериода в одном направлении. И, кроме того, и во вторичной обмотке проходит ток также в оба полупериода, но в противоположных направлениях, т.е. имеющий такую же синусоидальную форму (в идеале), как и напряжение на зажимах вторичной обмотки. К отличиям этих двух схем относится то, что, если двухполупериодная схема с нулевым выводом представляет собой сочетание двух однополупериодных выпрямителей, работающих на общую нагрузку R_н является двухфазной (по числу фаз вторичной обмотки трансформатора, в которых напряжение, питающее каждый из выпрямителей, сдвинуто по фазе на 180 ), однотактной, то мостовая схема является однофазной, двухтактной.

Учитывая эти особенности для указанных схем, получаем следующие соотношения:

Для двухполупериодного выпрямителя с нулевой точкой:

U_н=U_м/=2.22U_ср (16)

где U_ср - среднее значение напряжения за T

U_м - мах значение напряжения между выводами вторичной обмотки трансформатора,

тогда U_д=U_об=1.11U_ср (17)

Однофазная мостовая схема имеет следующие преимущества перед двухполупериодной схемой с нулевым выводом:

а) не требует специального вывода от средней точки вторичной об-

мотки;

б) напряжение на вторичной обмотке вдвое меньше;

в) вентили могут включаться в сеть без трансформатора, если напряжение этой сети обеспечивает получение необходимого значения выпрямленного напряжения;

г) обратное напряжение, приходящееся на один вентиль вдвое меньше.

Схемы умножения напряжения.

В ряде случаев для питания маломощных цепей усилителей, рентгеновских установок и других устройств промышленной электроники требуются значительные напряжения. Работа таких устройств основана на использовании напряжений конденсаторов, заряжающихся от источника переменного напряжения с помощью специально включённых вентилей. В настоящее время существует несколько различных схем выпрямителей с удвоением напряжения.

Однополупериодный выпрямитель с удвоением напряжения состоит из двух конденсатора, включённых так, как показано на рис.4а.

Пусть в какой-то момент времени верхний конец вторичной обмотки трансформатора имеет плюс, а нижний – минус, тогда конденсатор С₁ зарядиться через вентиль Д₁ до амплитудного значения приложенного напряжения U_м с соответствующей полярностью; в следующий полупериод конденсатор С₂ заряжается через вентиль Д₂ до U_н=2U_м, т.к. к конденсатору С₂ подключены два источника: вторичная обмотка трансформатора с амплитудой U_м и последовательно с ней заряженный до U_м конденсатор С₁. При подключении к конденсатору С₂ нагрузки R_н напряжение на нём несколько уменьшится из-за разряда этого конденсатора через нагрузку R_н. Для того, чтобы разряд конденсатора был незначительным, ёмкость конденсатора должна бать большой. На практике используются обычно электролитические конденсаторы с ёмкостью в несколько десятков мкф.

Использование выпрямителей с удвоением напряжения целесообразно для питания маломощных высокоомных цепей. Эту схему ещё называют иногда последовательной схемой удвоения напряжения.

В двухполупериодном выпрямителе с удвоением напряжения (рис.4б) в положительный полупериод заряжается С₁ до U_м1, а в следующий период С₂ до U_м, в итоге между сd имеется напряжение 2U_м.

Резисторы R, включаемые в схемы выпрямителей с удвоением напряжения, необходимы для ограничения начальных значений тока заряда конденсаторов при первоначальном включении схем выпрямителей, когда конденсаторы С₁ и С₂ разряжены, их величина R≈100см.

Двухполупериодный выпрямитель следует считать более предпочтительным по сравнению с однополупериодным, т.к. напряжение на его выходе имеет меньше пульсаций, причём частота их в два раза больше частоты переменного напряжения, подводимого к выпрямителю.

В однополупериодном выпрямителе с удвоением напряжения частота пульсаций равна частоте приложенного переменного напряжения.

На основе приведенных данных схем удвоения могут быть созданы схемы многократного умножения. На рис.5 в качестве примера приведена схема утроения напряжения.

Порядок выполнение работы.

Задание.1: Исследовать работу однополупериодного выпрямления.

1. Собрать схему согласно рис.6. в которой R_н=R_л ламповый реостат, С –

переменная емкость 0 - 34.5 мкФ, R1=100 Ом -

резистор, выполняющий роль внутреннего сопротивления вентиля, Д1 - диод (вентиль), В₁ - выключатель.

2) Замкнуть ключ В₁,С=0.

3) При R_н=0 с помощью автотрансформатор выставить напряжение U_вх=40В. и в течение всей работы поддерживать его неизменным.

4) Включая лампы нагрузки (от 1 до 15 последовательно) измеряя при этом U_сд=U_вых и I_н получить нагрузочную характеристику выпрямителя, т.е. U_вых=U_н=f(I_н)

5) Определить внутреннее сопротивление выпрямителя, т.е. сопротивление между точками cd.

6) Разомкнуть ключ B₁ и вновь проделать пункты 3-6 задания.

7) Включить в качестве нагрузки одну лампу, снять зависимость

U_н от С (0.5<С<30 мкФ, через 0.5 мкФ)

Задание.2:Исследовать работу двухполупериодного выпрямления.

1) на основе рис.3а,б нарисовать экспериментальные схемы для исследования зависимости U_н=f(I_н):

а) без емкости;

б) с емкостью до С=30 мкФ

2) Собрать схему двухполупериодного выпрямителя.(Рис 8)

3) При R_н=0 с помощью автотрансформатор выставить напряжение U_вх=40В. и в течение всей работы поддерживать его неизменным.

4) Включая лампы нагрузки (от 1 до 15 последовательно) измеряя при этом U_сд=U_вых и I_н получить нагрузочную характеристику выпрямителя, т.е. U_вых=U_н=f(I_н)

5) Определить внутреннее сопротивление выпрямителя. .

6) Разомкнуть ключ B₁ и вновь проделать пункты 3-6 задания