двухполупериодной мостовой схеме выпрямления

Данная схема, называемая мостовой, как и предыдущая (со средней точкой), позволяет получить двухполупериодное выпрямление. Она содержит трансформатор и четыре диода, два из которых, соединяясь анодами, образуют общий минус выпрямителя, а два другие, соединяясь катодами, образуют общий плюс выпрямителя (рис. 4.5, а).

В течение первого полупериода, когда потенциал точки а положителен, а точки б - отрицателен, диоды VD 1, VD 4 будут открыты, а диоды VD 2, VD 3 закрыты (находятся под обратным напряжением). В результате ток на схеме пойдет в направлении, показанном сплошными стрелками.

Во втором полупериоде, когда потенциал точки б становится положительным, а точки а - отрицательным, открываются диоды VD 2, VD 3, а диоды VD 1, VD 4 оказываются закрытыми и находятся под обратным напряжением. В результате ток по схеме пойдет в направлении, показанном пунктирными стрелками. Как видно из рис. 4.5, а, направления токов i^¢ _d и i^² _d, протекающих через нагрузку в течение обоих полупериодов, совпадают и суммируясь, дают общий ток i_d = i^¢ _d + i^² _d, т.е. в схеме имеет место двухполупериодное выпрямление, как и в схеме со средней точкой (двухфазной). На рис. 4.5, г показаны графики выпрямленного напряжения u_d и тока i_d. В силу принятых допущений можно считать, что форма выпрямленного напряжения u_d повторяет форму напряжения на зажимах вторичной обмотки трансформатора u ₂ (рис. 4.5, б). Как видно из схемы, токи i' ₂ и i" ₂ протекают по вторичной обмотке трансформатора в разных направлениях и результирующий ток i ₂ не содержит постоянной составляющей (рис. 4.5, д), поэтому вынужденное подмагничивание магнитопровода трансформатора постоянным током в данной схеме отсутствует. Ток в первичной обмотке будет синусоидальным.

Так как вторичная обмотка трансформатора работает полностью в течение обеих полуволн питающего напряжения u ₂, то для получения одинаковых выпрямленных напряжений u_d в данной схеме (как и в двухфазной) достаточно, чтобы напряжение u₂ мостовой схемы было равно напряжению одной из полуобмоток трансформатора двухфазной схемы. Это обуславливает вдвое меньшее число витков вторичной обмотки и вдвое меньшее U _{обр. мах} = U _2m. Однако во вторичной обмотке протекает ток i ₂, действующее значение которого I ₂ больше, чем в полуобмотках двухфазной схемы, поэтому требуется применить провод большего диаметра.

Среднее значение выпрямленного напряжения U_d определяется выражением

(4.28)

Рисунок 4.5 - Однофазный мостовой выпрямитель:

а- электрическая схема; б-ж – диаграммы напряжений и токов

Все соотношения, показатели качества выпрямления рассматриваемой схемы выпрямления и её энергетические параметры приведены в таблице 4.1.

Сравнивая мостовую схему с двухфазной схемой с выводом нулевой точки, можно отметить следующее: значения коэффициентов пульсаций и частоты пульсации этих схем одинаковые.

Достоинства мостовой схемы заключаются в следующем:

1) размеры и масса трансформатора меньше вследствие лучшего использования доменной структуры магнитопровода (габаритная мощность трансформатора меньше на 20%);

2) меньше в два раза число витков вторичной обмотки трансформатора и проще схема ее намотки (поскольку не требуется делать вывод средней точки);

3) возможность работы схемы без трансформатора и, если значение выпрямленного напряжения соответствует напряжению сети, а цепь нагрузки не исключает электрической связи с сетью переменного тока, схема выпрямления (диоды) может включаться непосредственно в сеть, т.е. точки а и б схемы (рис. 4.5, а) присоединяются к сети переменного тока.

Недостатками схемы являются:

1) увеличенная стоимость, определяемая наличием в ней четырех диодов;

2) повышенные потери напряжения и мощности за счёт более высокого внутреннего сопротивления (одновременно работают два диода схемы).

Однофазные мостовые выпрямители находят наиболее широкое применение в ИВЭ РЭС по сравнению со схемой со средней точкой.

Текст составил

доцент Н. Руденко