Однополупериодная схема выпрямления

В большинстве реальных схем источником напряжения служит трансформатор, первичная обмотка которого включается в сеть переменного тока, а вторичная через диод питает цепь нагрузки. В данном случае в контур, который замыкает вторичная обмотка трансформатора, входят помимо нее диод и резистор нагрузки (рисунок 1).

Рисунок 1

Эта схема наиболее простая из существующих схем выпрямителей. Она является однотактной, поскольку ток через вторичную обмотку трансформатора проходит только в течение одного полупериода, когда потенциал анода положителен. Для простоты изучения работы схемы считаем, что диод является идеальным элементом цепи, т. е. сопротивление его прямому току равно нулю, а сопротивление обратному току равно бесконечности. При прямом токе падение напряжения на диоде отсутствует и поэтому форма напряжения на нагрузке повторяет форму его на зажимах вторичной обмотки трансформатора.

Во время отрицательного полупериода, когда на аноде минус относительно катода, сопротивление диод бесконечно велико, поэтому ток через нагрузку не проходит и напряжение на ее зажимах равно нулю. В отрицательный полупериод напряжение на зажимах вторичной обмотки трансформатора U_обр приложено к электродам диода.

В данной простейшей схеме в силу последовательного соединения элементов через вторичную обмотку трансформатора, диод и нагрузку проходит один и тот же ток, т.е. вторичная обмотка трансформатора используется только в течение одного положительного полупериода. Включение диодов во вторичную обмотку трансформатора существенно влияет на режим его работы. Физические процессы в трансформаторе усложняются. В некоторых случаях в сердечнике появляется постоянный магнитный поток, что приводит к искажению формы кривой тока в обмотках трансформатора. Вследствие увеличения намагничивающего тока возрастает ток первичной обмотки трансформатора, а, следовательно, и потери в ней. В отличие от тока вторичной обмотки ток первичной обмотки является чисто переменным т.е. не содержит постоянной составляющей. Вследствие не синусоидальности токов обмоток трансформатора и различной их формы действующие значения этих токов различны даже при коэффициенте трансформации, равном единице. В этом состоит главная особенность работы выпрямительных трансформаторов по сравнению с обычными трансформаторами.