Выпрямление переменного тока

Нелинейные сопротивления с несимметричной вольт-амперной характеристикой (полупроводниковые диоды) применяются для преобразования переменного тока в постоянный.

Простейшая схема электрической цепи с одним полупроводниковым диодом (однополупериодное выпрямление) приведена на рис. 6.13, а.

При анализе режимов работы выпрямителя сопротивление диода прямому току принимается равным нулю: при этом диод рассматривается как идеальный — в прямом направлении он пропускает ток, а в обратном не пропускает.

Таким образом, ток представляет собой периодическую несинусоидальную функцию в виде положительных полуволн синусоиды (рис. 6.13, а):

Постоянная составляющая (среднее значение) тока.

Рис. 6.13. Выпрямительные устройства и графики, поясняющие работу:

а — однополупериодный выпрямитель; б — двухполупериодный выпрямитель Действующее значение тока.

Таким образом, если последовательно с нагрузкой включить амперметр, то показание прибора в зависимости от его системы будет равно 1_т/п (магнитоэлектрическая система) или 1_т/2 (электромагнитная система).

Напряжение на нагрузке в схеме однополупериодного выпрямителя (см. рис. 6.13, а) имеет постоянную составляющую.

где f/_2max и /У₂ — амплитудное и действующее значения синусоидального напряжения вторичной обмотки трансформатора.

В отрицательный полупериод к запертому диоду приложено обратное напряжение U₀(^ = t/_2niax = nU₀, поэтому диод выбирают так, чтобы его допустимое обратное напряжение удовлетворяло условию f/₀f_{)p доп} > 7if/₀> а допустимый через диод ток — условию /_ср доп > /о;

Схема двухполупериодного выпрямителя состоит из четырех диодов, включенных, но так называемой мостовой схеме (рис. 6.13, б). Напряжение U^ в положительный полупериод открывает диоды VD1 и VD3 и отточки Л к точке В по цепи VD1 — R_H — VD3 протекает ток нагрузки I_n = ₃.

При этом диоды VD2 и VD4 заперты. В отрицательный полупериод напряжение U₂ открывает диоды VD2 и VDA и ток 1_п = /_{2 4} течет от точки В к точке А по цепи VD2 — R_n — VDA, проходя по нагрузке в одном и том же направлении. В этой схеме постоянные составляющие тока /₀ и напряжения /7₀ в два раза больше, чем в однополупериодной схеме.