а б
Рис. 1.6: а – двухполупериодный выпрямитель; б – временные диаграммы работы двухполупериодного выпрямителя
2.5.2.1. Расчет выпрямителя
Схема и диаграммы работы выпрямителя представлены на рис.1.6.
Вывод расчетных соотношений аналогичен выводу для однополупериодной схемы. Импульсы тока и напряжения в двухполупериодном выпрямителе следуют во времени в каждый полупериод, поэтому при одинаковой амплитуде U2m и I2m постоянные составляющие напряжения Uo и тока I0 будут больше, чем в однополупериодном. Можно записать
откуда
(17)
где – амплитуда напряжения на нагрузке, равная амплитуде напряжения на половине вторичной обмотки; I 2 т – амплитуда импульса тока через вентиль, нагрузку и вторичную обмотку трансформатора.
2.5.2.2. Расчет трансформатора
Действующее значение напряжения вторичной обмотки (одной половины)
.
Действующее напряжение всей вторичной обмотки
. (18)
Для двухполупериодной схемы коэффициент трансформации определяется как отношение напряжения половины вторичной обмотки к напряжению первичной: . Действующее значение тока вторичной обмотки определяется выражением (9), но так как схема двухполупериодная, то
. (19)
Для определения действующего значения тока первичной обмотки следует учесть, что ток в первичной обмотке синусоидальный, поэтому а откуда
. (20)
Типовая мощность трансформатора определяется по расчетной мощности обмоток. Расчетная мощность первичной обмотки
. (21)
И вторичной обмотки
. (22)
Типовая мощность
. (23)
Обратное напряжение на вентиль определяется с учетом выражений
, (24)
т.е. последнее выражение совпадает с (12).
Среднее значение тока через вентиль можно найти исходя из того, что ток в нагрузке определяется суммой токов обоих вентилей, т. е. ток через вентиль равен половине тока в нагрузке:
. (25)
Амплитудное значение тока вентиля равно амплитуде тока вторичной обмотки и определяется выражением (15):
. (26)
Коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения .Амплитуда напряжения частоты пульсаций, определяемая из ряда Фурье, , и тогда
. (27)
Двухполупериодная схема выпрямления имеет следующие преимущества перед однополупериодной:
1) габариты и масса трансформатора значительно меньше из-за лучшего использования обмоток и отсутствия подмагничивания;
2) амплитуда тока через вентиль вдвое меньше;
3) частота пульсаций выпрямленного напряжения вдвое выше, что приводит к уменьшению габаритов и массы сглаживающего фильтра. По величине обратного напряжения на вентиль обе схемы равноценны.
Недостатки:
1) необходимость делать средний вывод от вторичной обмотки трансформатора;
2) использование двух вентилей вместо одного.