Однофазные выпрямители

Выпрямителем называется электронное устройство, преобразующее энергию переменного тока (обычно синусоидального) в энергию постоянного тока.

Основным элементом выпрямителя является полупроводниковый диод – вентиль.

Рис. 1

Рассмотрим работу выпрямителя по временной диаграмме (рис. 1 б). При этом для простоты анализа будем считать активное сопротивление обмоток трансформатора и прямое сопротивление диода равными нулю. В первый полупе­риод (0 – ) напряжение положительно, диод открыт, в сопротивлении нагрузки возникает ток . Во время напряжение отрицательно – диод закрыт. Ток нагрузки равен нулю и все напряжение приложено ко вто­рому диоду. Достоинством такой схемы является ее простота. Недостатками – высокий коэффициент пульсации выпрямленного напряжения и нали­чие постоянной составляющей тока во вторичной обмотке транс­форматора. Эти недостатки могут быть значительно уменьшены при использова­нии двухполупериодных схем выпрямления.

Двухполупериодный (мостовой) выпрямитель (рис. 2 а) состоит из транс­форматора ТV и четырех диодов VD1 – VD4, включенных по мостовой схеме. К одной диагонали моста подключена обмотка трансформатора,

Рис. 2

к другой – нагрузочное сопротивление . Каждая пара диодов работает поочередно. В первый полупериод напряже­ния U₂ открыты диоды VD1 и VD3, а VD2 и VD4 закрыты. Ток нагрузки протекает через диоды VD1, VD3 и сопротивление в направлении от точки 1 к точке 2. В следующий полупериод напряжение отрицательно, диоды VD1, VD3 заперты, а диоды VD2, VD4 открыты. Ток нагрузки протекает через диоды VD2, VD4 и сопротивление в направлении от точки 1 к точке 2. Временные диаграммы показаны на рис. 2( б). В этой схеме среднее значение выпрямленных напряжения и тока, примерно, в два раза больше, а пульсации значительно меньше по сравнению с однополупериодным выпрямителем. В то же время количество диодов увеличилось в четыре раза.

а) б)

Рис. 3

Двухполупериодный выпрямитель с выводом средней точки вторичной обмотки трансформатора (рис. 3 а) можно рассматривать как объединенные вместе два однополупериодных выпрямителя. В каждый полупериод напряжения работает или верхняя, или ниж­няя часть схемы. При положительном напряжении диод VD1 открыт, диод VD2 закрыт. Ток нагрузки протекает через диод VD1 и от точки 1 к точке 2. В следующий полупериод положительно направление . Диод VD1 закрыт, VD2 – открыт. Ток нагрузки протекает через диод VD2 и также от точки 1 к точке 2 (рис. 3 б).

Эта схема имеет те же преимущества перед однополупериодным вы­прямителем, что и мостовая схема. Количество диодов в два раза меньше, чем у мостового выпрямителя, но применение трансформатора увеличивает ее массу и габариты.