Двухполупериодные однофазные выпрямители

Известны два варианта схем двухполупериодного однофазного выпрямителя: схема с выводом от средней точки вторичной обмотки трансформатора и мостовая схема.

Схема выпрямителя с выводом от средней точки вторичной обмотки представлена на рис.107, а. Выпрямитель состоит из трансформатора Тр и двух диодов VD1 и VD2. Между средним витком обмотки трансформатора и катодами дио-дов подключена нагрузка Rн. Эта схема эквивалентна двум схемам однополупериодного выпрямителя, диоды которых работают на общую нагрузку. Временные диаграммы напряжений и токов при выпрямлении приведены на рис.107, б.

При включении сетевого напряжения ~U1 на каждой половине вторичной обмотки трансформатора возникает напряжение U2. В первый полупериод (в интервале времени от 0 до Т/2), когда потенциал точки 1 является положительным относительно точки 0, ток I21 проходит через диод VD1, нагрузку Rн, и возвращается к точке 1 через половину вторичной обмотки. В следующий полупериод полярность на концах обмотки меняется на обратную; диод VD1 закрывается, а диод VD2 открывается. С этого момента проводящим становится диод VD2 и через него начинает протекать ток I22; пройдя через нагрузку, он замыкается через вторую половину вторичной обмотки.

Таким образом, через сопротивление нагрузки R, поочередно проходят в одном и том же направлении токи I21 и I22. Эти токи будут одинаковыми, если схема симметрична. прямленное напряжение и ток вдвое больше по величине, чем в схеме с однополупериодным выпрямлением

Недостатками двухполупериодного выпрямителя с выводом от средней точки вторичной обмотки трансформатора является высокое обратное напряжение, прикладываемое к выпрямительным диодам, и усложненная конструкция трансформатора

Однофазная мостовая схема двухполупериодного выпрямителя показана на рис.108, а, а на рис.108, б— временные диаграммы напряжений и токов в его цепях. Схема содержит трансформатор, к вторичной обмотке которого присоединены четыре диода VDI...VD4, соединенные по схеме четырехплечевого моста. Нагрузка включена во вторую диагональ моста (точки 3 и 4). Диоды включаются в проводящие направления попарно: в один полупериод открыты диоды VD3 и VD2, в другой — VD4 и VD1. Напряжение на каждом закрытом диоде равно напряжению U2, поэтому обратное напряжение на диоде не превышает значения U2m = √2 U2, что в 2 раза меньше, чем в двухполупериодном выпрямителе с выводом от средней точки вторичной обмотки трансформатора.

В этом одно из достоинств мостового выпрямителя. Кроме того, он имеет более простую конструкцию трансформатора: не нужно делать дополнительного вы­вода от вторичной обмотки. Значения Iср, Ucp в нагрузке и среднего тока, протекающего через выпрямительные диоды, такие же, как и в выпрямителе со средним выходом от вторичной обмотки. Потому коэффициент пульсаций в мостовом двухполупериодном выпрямителе также равен 0,67, или 67 %.

Рис.107. Схема двухполупериодного выпрямителя с выводом от средней точки вторичной обмотки трансформатора (а) и временные диаграммы напряжений и токов (б) в ней

Обе схемы двухполупериодного однофазного выпрямления широко применяются в выпрямителях мощностью до 1 кВт и напряжением от нескольких вольт до десятков киловольт.

Рис. 108. Схема однофазного двухполупериодного мостового выпрямителя (а) и временные диаграммы напряжений и токов (б) в ней