3.10.2. Требования к выпрямителям

Выбор схемы выпрямителя зависит от ряда требуемых значений параметров, характеризующих выпрямительное устройство. К ним относятся:

• выпрямленное напряжение и мощность;

• частота пульсации выпрямленного напряжения;

• число диодов;

• обратное напряжение на диоде;

• коэффи­циент использования мощности трансформатора;

• напряжение вторичной обмотки.

3.10.3. Коэффициент пульсаций

Качество выпрямления переменного напряжения оценивают с помощью коэффициента пульсаций, который определяется следующим образом:

, (2)

где ,

- приближенная оценка среднего значения выпрямителя.

3.10.4. Однополупериодная схема выпрямления

Состав

Однополупериодный выпрямитель (рис. 32) состоит из трансформатора T1 и диода D1. В схеме для его исследования в качестве питающей сети используется источник переменного напряжения V1, в качестве нагрузки – резистор R1. Для получения временных диаграмм используется осциллограф.

Рис. 32. Однополупериодный выпрямитель

Работа схемы

В моменты времени, когда диод включен в прямом направлении, ток протекает через диод и нагрузку. При этом собственное сопротивление диода значительно меньше сопротивления нагрузки, и практически все напряжение с вторичной обмотки трансформатора приложено к нагрузке.

В моменты обратного включения диодов собственное сопротивление диода превышает сопротивление нагрузки, ток через нагрузку не проходит, а все напряжение оказывается приложенным к диоду.

Таким образом, на выходе однополупериодной схемы выпрямления имеют место импульсы напряжения, частота следования которых равна частоте питающей сети (рис. 33).

Достоинства и недостатки

Достоинствами однополупериодной схемы выпрямления являются:

• простота;

• наличие только одного диода;

• использование однофазного трансформатора.

К недостаткам схемы следует отнести:

• относительно большое значение коэффициента пульсаций;

• низкий коэффициент использования мощности трансформатора, так как он работает только в течение одного полупериода;

• большая величина обратного напряжения на диоде.

а) б)

Рис. 33. Напряжение на входе (а) и выходе (б) однополупериодного выпрямителя

Применение

Как правило, однополупериодную схему выпрямления применяют в маломощных выпрямителях с высокоомной нагрузкой, когда не требуется высокой степени сглаживания выпрямленного напряжения.

Уменьшение пульсации напряжения

Для уменьшения пульсаций напряжения на выходе выпрямителя ставят сглаживающие фильтры. В простейшем случае – конденсатор. Схема однополупериодного выпрямителя, дополненного конденсатором С1, приведена на рис. 34, а напряжение на его входе и выходе – на рис. 35.

Рис. 34. Однополупериодный выпрямитель, дополненный конденсатором С1

Рис. 35. Напряжение на входе и выходе однополупериодного выпрямителя, дополненного конденсатором С1

Коэффици­ент пульсации на выходе такого выпрямителя (для частоты питающей сети 50 Гц !) определяется по приближенной формуле:

, (3)

где сопротивление нагрузки считают в омах, а емкость конденсатора – в микрофарадах.

При увеличении частоты питающей сети коэффициент пульсации уменьшается в соответствующее количество раз.