2.2. Двухфазная двухполупериодная схема выпрямления

В схеме двухполупериодного выпрямителя (рис. 5, а) две фазы во вторичной обмотке образуются посредством вывода ее средней (нулевой) точки. Схема (рис.5,а) представляет собой сочетание двух однополупериодных выпрямителей, работающих на общую нагрузку поочередно. При работе выпрямителя на резистивную нагрузку в первый полупериод напряжения (рис. 5, б) открыт диод VD1, по нагрузке протекает ток вентиля VD1 (рис.5, в), а вентиль VD2 будет закрыт отрицательным напряжением (рис. 5, б). Во второй полупериод напряжение на вторичных обмотках изменит свою полярность, откроется вентиль VD2, а вентиль VD1 закроется. Ток потечет через второй вентиль (рис. 5, г) и нагрузку. Вентили VD1 и VD2 работают поочередно, а ток через нагрузку проходит все время в одном направлении (рис. 5, д), создавая на ней напряжение .

Постоянная составляющая выпрямленного тока при резистивной нагрузке равна (число фаз выпрямления )

. (18)

Среднее значение выпрямленного напряжения

. (19)

Амплитуда тока через вентиль

. (20)

Действующие значения напряжения и тока вторичной обмотки трансформатора равны

8

, (21)

. (22)

Величина обратного напряжения на вентиле

. (23)

Частота пульсации в два раза выше частоты тока питающей сети , а коэффициент пульсации равен .

Н а рис.6 представлены схема (рис. 6, а) и диаграммы, поясняющие работу двухполупериодного выпрямителя на индуктивную нагрузку. На выходе вторичной обмотки трансформатора действуют напряжения , (рис. 6, б), которые создают на выходе дросселя пульсирующее напряжение (рис. 6, в), под действием которого в цепи дросселя и сопротивления нагрузки протекает пульсирующий ток (рис. 6, е), но более сглаженный, чем при чисто резистивной нагрузке.

Рис. 5. Схема и временные диаграммы работы двухполупериодного выпрямителя при резистивной нагрузке

С

9

глаживающее действие оказывает индуктивность дросселя , ЭДС которого частично компенсирует переменную составляющую выпрямленного напряжения. Из рис. 6, видно, что если пренебречь падением на сопротивлении потерь дросселя, напряжение на представляет собой сумму напряжений

. (24)

При пульсации напряжения на нагрузке бесконечно малы, так как переменная составляющая u на входе дросселя полностью компенсируется ЭДС самоиндукции.

Рис. 6. Схема и временные диаграммы работы двухполупериодного выпрямителя на индуктивную нагрузку

П

10

ри этом форма ЭДС самоиндукции (рис. 6, в) противоположна форме пульсирующего напряжения. На рис. 6, в показана форма напряжения , действующего на сопротивлении при конечном значении . Форма импульсов тока (рис. 6, г, д), проходящих через вентили VD1 и VD2, близка к прямоугольной, следовательно, максимальное значение тока (рис. 6, е) близко к его среднему значению . Таким образом, при достаточно большом отношении форма кривой приближается к прямой линии и пульсации тока малы, а при малых значениях индуктивности дросселя и большом сопротивлении форма кривой тока почти такая же, как при чисто резистивной нагрузке.

Из вышеизложенного следует, что выпрямитель с индуктивной реакцией нагрузки можно практически рассчитывать по формулам, действительным для расчета многофазного выпрямителя с резистивной нагрузкой.

Н а рис.7 представлены схема и диаграммы, поясняющие работу двухполупериодного выпрямителя на емкостную нагрузку. При работе на нагрузку, начинающуюся с емкости, выпрямленное напряжение имеет пилообразную форму (рис. 7, б, д), а токи в вентилях получаются в виде усеченных косинусоидальных импульсов (рис. 7, в, г).

Р

 t

 t

 t

 t

ис. 7. Схема и временные диаграммы работы двухполупериодного

выпрямителя на емкостную нагрузку

К

11

онденсатор заряжается импульсами тока два раза за период переменного напряжения (рис. 7, б), и поэтому выпрямленное напряжение (рис. 7, д) пульсирует с частотой, в два раза большей частоты переменного напряжения. Обратное напряжение на неработающем вентиле , то есть имеет такое же значение, как и при работе схемы (рис. 7, а) на резистивную нагрузку. Амплитудное значение тока вентилей и трансформатора при работе на емкостную нагрузку увеличивается, так как к току нагрузки добавляется зарядный ток конденсатора. В выпрямителях, работающих на нагрузку с емкостной реакцией, наблюдается значительная зависимость величины выпрямленного напряжения от тока нагрузки. Эта зависимость тем больше, чем меньше емкость конденсатора. Действующее значение напряжения вторичной обмотки трансформатора находится из соотношения

, (25)

а остальные параметры выпрямительной схемы определяются аналогично однополупериодной схеме по выражениям (11) - (14), (16), где коэффициенты также находятся по графическим зависимостям, представленным в литературе [1, 2].