Двухполупериодные выпрямители.

Теоретическая часть.

Выпрямители.

Выпрямители служат для преобразования переменного напряжения питающей сети в постоянное. Основными компонентами выпрямителей служат вентили – элементы с явно выраженной нелинейной вольтамперной характеристикой. В качестве таких элементов используют кремниевые диоды.

Однополупериодный выпрямитель.

Простейшим является однополупериодный выпрямитель (рис. 1). Напряжение и ток нагрузки имеют форму, показанную на рис. 2. Выходное напряжение меньше входного на величину падения напряжения на открытом диоде.

Рис. 1

Среднее значение выпрямленного напряжения:

. (1.1.1)

Здесь – действующее значение входного напряжения. С помощью формулы (1.1.1) по заданному значению напряжения можно найти входное напряжение выпрямителя.

Максимальное обратное напряжение на диоде:

.

Максимальный ток диода:

.

Рис. 2.

Важным параметром выпрямителя является коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения, равный отношению максимального и среднего напряжений. Для однополупериодного выпрямителя коэффициент пульсаций

.

Выпрямленные напряжение и ток в схеме на рис. 1. имеют большой уровень пульсаций. Поэтому на практике такую схему применяют в маломощных устройствах в тех случаях, когда не требуется высокая степень сглаживания выпрямленного напряжения.

Двухполупериодные выпрямители.

Меньший уровень пульсаций выпрямленного напряжения можно получить в двух полупериодных выпрямителях. На рис. 3. показана схема выпрямителя с выводом от средней точки вторичной обмотки трансформатора.

Рис. 3.

Во вторичной обмотке трансформатора индуцируются напряжения и , имеющие противоположную полярность. Диоды проводят ток поочередно, каждый в течение полупериода. В положительный полупериод открыт диод VD1, а в отрицательный – диод VD2. Ток в нагрузке имеет одинаковое направление в оба полупериода, поэтому напряжение на нагрузке имеет форму, показанную на рис. 4. Выходное напряжение меньше входного на величину падения напряжения на диоде.

Рис. 4.

В двух полупериодном выпрямителе постоянная составляющая тока и напряжения увеличивается вдвое по сравнению с однополупериодной схемой:

; .

Из последней формулы определим действующее значение напряжения вторичной обмотки трансформатора:

.

Коэффициент пульсаций в данном случае значительно меньше, чем у однополупериодного выпрямителя:

.

Так как ток во вторичной обмотке трансформатора двух полупериодного выпрямителя синусоидальный, а не пульсирующий, он не содержит постоянной составляющей. Тепловые потери при этом уменьшаются, что позволяет уменьшить габариты трансформатора.

Существенным недостатком схемы на рис. 1.1.4 является то, что к запертому диоду приложено обратное напряжение, равное удвоенной амплитуде напряжения одного плеча вторичной обмотки трансформатора:

.

Поэтому необходимо выбирать диоды с большим обратным напряжением. Более рационально используются диоды в мостовом выпрямителе (рис. 1.6).

Рис. 5.

Эта схема имеет такие же значения среднего напряжения и коэффициента пульсаций, что и схема выпрямителя с выводом от средней точки трансформатора. Ее преимущество в том, что обратное напряжения на диодах в два раза меньше. Кроме того, вторичная обмотка трансформатора содержит вдвое меньше витков, чем вторичная обмотка в схеме на рис. 3.

Порядок выполнения работы.

Ознакомиться с оборудованием. В качестве источника переменного напряжения в работе используется генератор синусоидального напряжения.

В работе исследуется две схемы: схема однополупериодного выпрямления и мостовая схема выпрямителя.

В качестве регистрирующего прибора – осциллограф.

Генератор подключается к точкам 1 и 2 исследуемой схемы.

Осциллограф подключается к точкам 3 и 4 исследуемой схемы.

Зарисовать полученные кривые до выпрямления тока и после выпрямления.

Сделать необходимые выводы.