Действующее значение напряжения вторичной обмотки

U₂ = 1,11U_d0,В (11)

Действующее значение тока первичной обмотки с учетом коэффициента трансформации к_тр будет равно:

(12)

Расчетные мощности обмоток трансформатора определяются произведениями действующих значений тока и напряжения:

S₂=2I₂·U2=2·0,785·I_d· 1,11·U_d0 = 1,74 Р_d, ВА

Расчётная (типовая) мощность трансформатора будет:

.

Частота основной гармоники переменной составляющей выпрямленного напряжения в данной схеме равна двойной частоте сети 2f₁. Коэффициент пульсации напряжения на выходе выпрямителя равен:

где m – число фаз выпрямителя, т. е. число полуволн выпрямленного напряжения, приходящееся на один период переменного тока, питающего выпрямитель.

Рис. 9.2 Однофазный мостовой выпрямитель.

а – схема; б и в - диаграммы напряжений и токов на элементах схемы.

Однофазная мостовая схема состоит из трансформатора Тс с двумя обмотками и четырех вентилей VD1, VD2,VD3 и VD4, соединенных по схеме моста (рис. 9.2, а). К одной диагонали моста (точки 1, 3) присоединяется вторичная обмотка, в другую (точки 2 и 4) включается нагрузка R_d. Общая точка катодов вентилей VD1 и VD2 является положительным полюсом выпрямителя, а отрицательным - точка связи анодов вентилей VD3 и VD4. Вентили в этой схеме работают парами поочередно. В положительный полупериод напряжения U₂ проводят ток вентили VD1 и VD3, а к вентилям VD2 и VД4 прикладывается обратное напряжение и они закрыты. В отрицательный полупериод напряжения U₂ , будут проводить ток вентили VD2 и VD4 , а вентили VD1 и VD3 выдерживают обратное напряжение.

Ток i_d в нагрузке проходит все время в одном направлении - от соединенных катодов вентилей VD1 и VD2 к анодам вентилей VD3 и VD4. Ток i₂ во вторичной обмотке трансформатора (рис. 9.2, б) меняет свое направление каждые полпериода и будет синусоидальным. Постоянной составляющей тока во вторичной обмотке нет. Следовательно, не будет подмагничивания сердечника трансформатора постоянным магнитным потоком. Ток в первичной обмотке трансформатора также синусоидальный.

Средние значения выпрямленного напряжения U_d0 и тока I_а через вентиль в этой схеме получаются такими же, как и в схеме с нулевой точкой.

Обратное напряжение, приложенное к закрытым вентилям, определяется напряжением U₂ вторичной обмотки трансформатора (рис. 9.2, б), так как не работающие в данный полупериод вентили оказываются присоединенными ко вторичной обмотке трансформатора через два других работающих вентиля, падением напряжения в которых можно пренебречь. Следовательно,

U_{обр. макс.}=√2 U₂=1,57 U_d0, В (15)

Соотношения между другими величинами для однофазной мостовой схемы приведены в табл. 9.1 Сравним достоинства двухполупериодных однофазных схем выпрямления.

Однофазная нулевая схема:

1.Число вентилей в 2 раза меньше, чем в однофазной мостовой.

2.Потери мощности в выпрямителе будут меньше, так как в нулевой схеме ток проходит через один вентиль, а в мостовой - последовательно через два.

Однофазная мостовая схема:

1. Обратное напряжение на вентилях в 2 раза меньше, чем в нулевой схеме.

2. Вдвое меньше напряжение (число витков) вторичной обмотки при одинаковом значении U_d0.

3. Трансформатор имеет обычное исполнение, так как нет вывода средней точки на вторичной обмотке.

4. Расчетная мощность трансформатора на 25% меньше, чем в нулевой схеме, следовательно, меньше расходуется меди и железа, меньше будут размеры и масса.

Данная схема выпрямителя может работать и без трансформатора, если напряжение сети U₁ подходит по величине для получения необходимого значения U_d0 и не требуется изоляция цепи выпрямленного тока от сети.

При использовании в выпрямителе электронных или ионных вентилей с подогревным катодом целесообразнее применять однофазную нулевую схему, так как в этом случае требуется меньшее число накальных трансформаторов или обмоток. При использовании полупроводниковых вентилей очевидным становится применение однофазной мостовой схемы.

Таблица 9.1 Соотношения между токами и напряжениями в выпрямителях

Схемы выпрямления	Зависимость Ud от угла регулирования в непрерывном режиме	Ud0/Uф	Uобр. макс./Ud0	Ia/Id	Iа действ./Id	I2/Id	Sтр/Pd	Коэффициент пульсации, %
Однофазная двухполупериодная (нулевая)	Ud=Ud0 cos α	0,9	3,14	0,5	0,785/0,71	0,785/0,71	1,48/1,34	67
Однофазная мостовая	Ud=Ud0 cos α	0,9	1,57	0,5	0,785/0,71	1,11/1,0	1,23/1,11	67
Трёхфазная нулевая	Ud=Ud0 cos α	1,17	2,09	0,33	0,585/0,577	0,585/0,577	1,37/1,35	25
Трёхфазная мостовая	Ud=Ud0 cos α	2,34	1,05	0,33	0,577	0,817	1,05	6
Трехфазная с уравнительным дросселем	Ud=Ud0 cos α	1,17	2,09	0,167	0,29	0,29	1,26	6

Примечания: 1. Для неуправляемых выпрямителей α=0; COSα=1 и U_d=U_d0.

2_.Для всех схем принято U₂-фазное напряжение и х_а=0.

3. Соотношения для I_{а действ.}, I₂, S_тр. указаны при L_d=0 (числитель) и L_d = ∞ (знаменатель).