Неуправляемые выпрямители. Основным элементом неуправляемого выпрямителя является полупроводниковый выпрямительный диод (рис.2)

Основным элементом неуправляемого выпрямителя является полупроводниковый выпрямительный диод (рис.2).

Рис.2. Полупроводниковый выпрямительный диод.

Основным свойством диода является односторонняя проводимость.

Принцип работы диода отражает вольт-амперная характеристика (рис. 3). При подаче положительного прямого напряжения между анодом и катодом диод открыт, при подаче отрицательного обратного напряжения между анодом и катодом диод закрыт.

Рис. 3. Вольт-амперная характеристика выпрямительного диода

В зависимости от числа фаз первичного источника питания (сети переменного тока) различают однофазные и многофазные (обычно трехфазные) выпрямители. Выпрямители малой и средней мощностей, как правило, являются однофазными, а выпрямители большой мощности – трехфазными. По форме выпрямленного напряжения выпрямители подразделяются на однополупериодные и двухполупериодные.

Рассмотрим схему однофазного двухполупериодного двухтактного выпрямителя (рис. 4).

Рис.4. Двухполупериодный двухтактный выпрямитель

Графики изменения напряжения на входе выпрямителя и на нагрузке поясняют работу схемы (рис. 5).

Рис. 5. Изменение напряжения на входе схемы

выпрямителя и на нагрузке

Выпрямленное напряжение представляет собой периодически изменяющуюся несинусоидальную функцию.

Кривую выпрямленного напряжения можно разложить в гармонический ряд Фурье:

u ₀ =

Полезной частью этого пульсирующего напряжения является постоянная составляющая (она не зависит от времени), или среднее значение выпрямленного напряжения

U ₀ =

Переменная составляющая состоит из гармоник и является «вредной» частью выпрямленного напряжения. Для ее уменьшения, то есть для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения, используют сглаживающие фильтры. Основной гармоникой, наиболее трудной для сглаживания, является первая гармоника (с частотой 2 wt). Отношение амплитуды основной гармоники к постоянной составляющей выпрямленного напряжения называется коэффициентом пульсаций q.

q =

Среднее значение выпрямленного напряжения (без учета потерь в диодах):

,

где U ₂ – действующее значение напряжения на вторичной обмотке трансформатора.

Тогда U ₂ = 1,11 U ₀.

Среднее значение тока на нагрузке:

,

Cреднее значение мощности, выделяющейся на нагрузке:

Р ₀ = U ₀ I ₀.

Коэффициент трансформации трансформатора:

К = U ₁ / U ₂.

Средний ток диода, являющийся током вторичной обмотки трансформатора:

I _{ср. VD} = ,

где p – тактность выпрямителя, для рассматриваемой схемы выпрямителя p = 2;

m₂ – число фаз вторичной обмотки трансформатора.

Максимальное обратное напряжение на диодах:

U _{max. VD} = .