За позитивної полярності напруги на обмотці w2| (на рис. 2.1вказа-на без дужок) у провідному стані знаходиться діод VD1через нього т струм (прямим спадом напруги надіоді нехтуємо - вважаємо його за ідеальний).

На навантаженні з'являється позитивна півхвиля напруги. Діод VD2 при цьому закритий зворотною напругоюu=зі схеми видно, що при цьому анодом він підімкнений до точки (2), а катодом через діод VD1 (замкнений ключ) до точки (1).

За негативної півхвилі напруги (на рис. 2.1- у дужках) у провідному стані знаходиться діод VD2. Через нього тече струм діод VD1 закритий подвійною зворотною напругою 2U.

Таким чином, за час періоду напруги мережі струм через наванта-ження протікає у одному напрямку і безперервно. Досягається це в два прийоми (такти), у один з яких навантаження першим діодним клю-чем підмикається до першої півобмотки трансформатора, у другий -другим діодним ключем до другої півобмотки.

Роботу цього випрямляча ілю-струють часові діаграми, зобра-жені на рис. 2.2 . Зверніть увагу: тут і надалі показані залежності напруг і струмів не власне від часу t, а від кутової величини Як побачимо далі, математичні залежності, що описують процеси у випрям-лячах, також за аргумент мають т). Це зроблено для того, щоб співвідношення величин були од-наковими за будь-якої частоти мережі fm.

При розрахунку випрямляча вихідними даними є: (напруга мережі),

Треба

1) параметри схеми, необхідні для вибору діодів -

2) параметри, необхіднідля ви-бору (розрахунку) трансформа-тора -(струм первинної обмотки), /, (струм вторинної обмотки), п, ST (габаритна потужність трансформатора);

3) параметри, необхідні для розрахунку фільтра.

Зробимо припущення:

1) діод ідеальний: його опір у відкритому станіу закритому -

2)опір обмоток трансформатора дорівнює нулю. Тоді матимемо такі формули для розрахунку:

Знаючи значенняобирають тип діода, параметри яко-

го повинні перевищуватиотримані розрахункові.

Габаритна потужність трансформатора:

де St - потужність первинної обмотки трансформатора; S2 - потужність вторинної обмотки трансформатора.

Бачимо, що ST перевищує Pd у півтора рази. Це, в основному, тому, що півобмотки трансформатора працюють не безперервно, а по черзі через кожні півперіоду.

За величинами Sr Ip І2, n, U2 вибирається стандартний транс-форматор або розраховується спеціальний.

Коефіцієнт пульсації випрямленої напруги:

Де

бо, згідно з розвиненням у ряд Фур'є, амплітуда і-ї

гармоніки становить

Знаючи Кп, можна розрахувати згладжуючий фільтр.

3. РОБОТА ОДНОФАЗНОГО МОСТОВОГО ВИПРЯМЯЧА НА АККТИВНЕ НАВАНТАЖЕННЯ

Мостовий однофазний випрям-ляч складається з трансформатора, що має одну вторинну обмотку, та чотирьох випрямних діодів, з'єд-наних у мостову схему. Схема ви-прямляча зображена на рис. 3.1.

Діоди VD1, VD3 складають ка-тодну групу, VD2, VD4 - анодну (за назвою з'єднаних між собою елек-тродів). При цьому у одну діаго-наль моста (діагональ постійного струму) увімкнене навантаження, а до другої діагоналі (діагоналі змінного струму) підімкнена вто-ринна обмотка трансформатора.

У провідному стані завжди зна-ходяться два діоди - один із анод-ної і один із катодної груп.

За полярності, вказаної без ду-жок, це діоди VD1, VD4, а діоди VD2, VD3 при цьому закриті. За полярності, вказаної у дужках -навпаки. Через навантаження струм завжди тече у одному на-прямку.

Часові діаграми роботи випрям-ляча зображені на рис. 3.2.

Для цієї схеми придатні прак-тично усі розрахункові співвідно-шення однофазного випрямляча з нульовим виводом за винятком:

Аналізуючи схеми обох вищерозглянутих випрямлячів, можна за-значити деякі переваги мостового випрямляча, порівняно з випрямля-чем з нульовим виводом. Зокрема те, що за однакових Ud зворотна максимальна напруга на діоді у два рази нижча, краще використовується трансформатор, простіша його конструкція.

Недоліком мостової схеми є подвійна кількість випрямних діодів, що, як правило, несуттєво завдяки незначним габаритам діодів та їх відносно низькій вартості.

Тільки при випрямленні малих напруг (до 10 В) важливим є те, що у мостовій схемі струм завжди протікає через два діоди, а у схемі з нульовим виводом через один. Тому тут падіння на ключах (до одного вольта на одному діоді) у два рази менше: маємо більший к.к.д.

Часто, наприклад, для живлен-ня операційних підсилювачів необхідно мати два джерела на-пруги рівної за значенням, але з протилежною полярністю. У цьо-му випадку доцільно використо-вувати випрямну схему, зображе-ну на рис. 3.3 - двополярний випрямляч. Він являє собою два однофазних випрямляча з нульо-вим виводом, вихідні напруги яких увімкнено послідовно (VD1, VD3 - діоди одного випрямляча, а VD2, VD4 - другого).

Якщо у схемі мостового випрям-ляча (див. рис. 3.1) замінити діо-ди VD3 і VD4 на конденсатори, як це показано на рис. 3.4, отримає-мо подвоювач напруги.

Зазначимо, що схеми, де половину елементів складають вентилі, а половину інші елементи, називають півмостовими.

4. РОЗРАХУНОК ОДНОФАЗНОГО ВИПРЯМЛЯЧА

МАЛОЇ ПОТУЖНОСТІ

4.1.Вихідні дані:

1) середнє значення випрямленої напруги за номінального опору навантаження U. = 48 В;

2) струм навантаження = 0,3 А;

3) коефіцієнт пульсацій випрямленої напруги=2,5 %;

4) напруга мережі живлення Um = 127 В;

5) частота мережі живлення = 400 Гц.

4.2.Необхідно визначити:

1)тип і параметри вентилів;

2)режими роботи схеми (значення струмів в елементах та напруг на них);

3)к.к.д. випрямляча;

4)ємність та тип конденсатора фільтра.

4.3.Порядок розрахунку

Визначимо орієнтовні значення параметрів вентилів та габаритну потужність трансформатора.

Для цього небхідно задати значення допоміжних коефіцієнтів B,D і F Для мостової схеми їх вибирають у інтервалах: B = 0,95...1,1; D = 2,1...2,2; F=6,8...7,2.

Нехай B=1,06; D = 2,15; F=7,0. Тоді амплітуда зворотної напруги на вентилі становитиме:

Um = l,5Ud = 1,5 48 = 72 В.

Середнє та амплітудне значення струму через вентиль відповідно:

(4.1)

І am = (4.2)

Отже = 0,15 А;

Габаритну потужність трансформатора визначимо