Однофазные выпрямители
Однофазные выпрямители применяют на малые и средние мощности. В них первичная обмотка трансформатора состоит из одной фазы и питаются от однофазной сети. Однофазные выпрямители применяются в электроэнергетике для испытания изоляции электрооборудования, в блоках питания и других устройствах.
Рис.9. Схема однополупериодного выпрямления
Состоит из трансформатора T , к вторичной обмотке которого подключен диод VD, нагрузочный резистор RH, и при необходимости, сглаживающий фильтр С.
Трансформатор осуществляет электрическую развязку источника выпрямляемого напряжения и нагрузочного устройства, которые гальванически не связаны друг с другом. После трансформатора переменное напряжение преобразуется в пульсирующее напряжение с помощью диода. При выборе диода учитывается максимально допустимый средний прямой ток и амплитудное значение обратного напряжения.
В выпрямленном напряжении присутствует постоянная и переменная составляющая. Для снижения пульсаций используется сглаживающий фильтр. Если необходимо получить неизменное значение выпрямленного напряжения на сопротивлении RH, то применяется стабилизатор напряжения.
В зависимости от условий работы и требований, предъявляемых к выпрямительным устройствам, отдельные его блоки могут отсутствовать.
В первый полупериод, когда U2>0 диод открыт и на RH падает напряжение UR. Во второй полупериод, при U2<0 диод закрыт. Среднее значение напряжения Ud, выпрямленный ток (среднее значение) в нагрузке Id и обратное напряжение Uобр.
Достоинством однополупериодного выпрямителя является его простота, недостатки: большие пульсации и малые выпрямленные значения напряжения и тока.
Кроме того, ток во вторичной обмотке трансформатора протекает только в одном направлении (когда диод открыт) и, следовательно, имеет постоянную составляющую.
Это вызывает подмагничивание сердечника трансформатора, уменьшается его магнитная проницаемость, снижается индуктивность обмоток трансформатора.
Следствием является рост холостого хода, увеличение потерь в трансформаторе и снижение КПД выпрямителя.
Однополупериодный выпрямитель обычно применяют для питания нагрузок, мощностью не более 15Вт.
Двухполупериодный выпрямитель использует две обмотки трансформатора, включенные согласно. В один из полупериодов открыт диод VD1, VD2 закрыт. В другой полупериод VD1 закрыт, VD2 открыт.
Следовательно, через нагрузку в оба полупериода ток протекает в одном направлении. Среднее значения напряжения в нагрузке Ud=0.9U2. Выпрямленный ток в нагрузке Id=Ud/RH, Uобр=2U2m.
Рис.10. Схема однофазного двухполупериодного выпрямителя.
Двухполупериодный выпрямитель состоит из двух схем однополупериодных выпрямителей. Поэтому мощность его ограничена вследствие наличия постоянной составляющей в токе вторичной обмотки трансформатора.
Достоинством является низкие пульсации и высокое значение выпрямленного напряжения. Разница амплитуд напряжений вторичной обмотки трансформатора и нагрузки отличается на величину падения напряжения только в одном диоде.
Поэтому схема применяется для измерения значений переменных напряжений и токов (два раза за период) в релейной защите и автоматике.