Двухполупериодный выпрямитель (ДПВ)

Схема двухполупериодного мостового выпрямителя представлена на рис. 1.3.6.

Рис. 1.3.6. ВИЭ с двухполупериодным выпрямителем.

Полярность напряжения сети e{t) и напряжения на вторичной обмотке трансформатора и₂ периодически меняется. В первый полупериод полярность и.: «+» на верхнем полюсе и «-» — на нижнем. Диоды D1 и DA оказываются под положительным напряжением (прямое направление), и они открыты. Практически напряжения на диодах и_л близки к нулю и напряжение на нагрузке и_п равно напряжению и.,. На диодах D2 и D3 напряжение в это время обратное, и они закрыты. Образуется последовательная цепь: вторичная обмотка трансформатора, диоды D1 и DA и резистор нагрузки. Ток и напряжение на R_n положительные.

После смены полярности напряжения сети во втором полу периоде диоды D1 и DA оказываются под отрицательным напряжением (обратное направление), a D2 и D3 — под положительным. Ток и напряжение на R_n также положительные.

На рис. 1.3.7, а и 6 приведены кривые, полученные в Mathcad с идеальными диодами по формулам.

Ток диода равен i (t) = e (t)/(2R_d(t) + R_u). Напряжение на приемнике и_п(?) = RJ (t). Напряжение на диоде D1 равно u_d(t) = e (t) — «,(?)• На рис. 1.3.7, а видно, что напряжение на нагрузке пульсирующее, но появляются оба полупериода.

Ряд Фурье для напряжения нагрузки г/_и(?) на рис. 1.3.7, а имеет вид.

Рис. 1.3.7. Осциллограммы временных зависимостей для двухполупериодного выпрямителя (Mathcad).

Постоянная составляющая — среднее значение за период колебания источника:

Среднее значение получается в два раза больше, чем в однополупериодном выпрямителе (уравнение (1.3.2)). Первая гармоника имеет удвоенную частоту 2/ и амплитуду.

Коэффициент пульсации получается меньше, чем в первой схеме (уравнение (1.3.5)), и равен.

Свойства двухполупериодного выпрямителя приведены в табл. 1.3.2.

Таблица 1.3.2

Свойства двухполупериодного выпрямителя

Наибольшее обратное напряжение на каждом диоде не превышает амплитуды напряжения на приемнике — напряжения U_2m.

Среднее значение тока отдельного диода равно половине среднего значения тока нагрузки.

Упражнение 1.3.2

В ДПВ амплитуда напряжения на вторичной обмотке трансформатора U.₂ = - 20 В, частота сети/ = 50 Гц, сопротивление диода в прямом направлении R_llp = 0. Для нагрузочного резистора R_tt = 200 Ом определите:

• а) средние значения выпрямленного напряжения U и тока /_нср на нагрузочном резисторе;
• б) среднее значение тока в диоде /_ДС]>, максимальное обратное напряжение диода С_{10бр макс}.