Тема: Расчет двухполупериодного выпрямителя
Цель: Формирование у студента компетенции ПК-18, ПК-45
Теоретическая часть
Двухполупериодный выпрямитель. Двухполупериодные выпрямители бывают двух типов: мостовыми и с выводом средней точки вторичной обмотки трансформатора. Эти выпрямители являются более мощными, чем однополупериодные, так как с их помощью нагрузочные устройства используют для своего питания оба полупериода напряжения сети. Они свободны от недостатков, свойственных однополупериодным выпрямителям. Однако это достигается за счет усложнения схем двухполупериодных выпрямителей.
Наибольшее распространение получил двухполупериодный мостовой выпрямитель (рисунок 3.1а).Он состоит из трансформатора и четырех диодов, подключенных к вторичной обмотке трансформатора по мостовой схеме. К одной из диагоналей моста подсоединяется вторичная обмотка трансформатора, а к другой – нагрузочный резистор 
. Каждая пара диодов VD1, VD4 и VD2, VD3 работает поочередно.
Диоды VD1, VD4 открыты в первый полупериод напряжения вторичной обмотки трансформатора 
(интервал времени 0 – Т/2). При этом в нагрузочном резисторе появляется ток 
. В этом интервале диоды VD2, VD3 закрыты.
В следующий полупериод напряжения вторичной обмотки (интервал времени Т/2 – Т) диоды VD2, VD3 открыты, а диоды VD1, VD4 закрыты. В оба полупериода через нагрузочный резистор протекает ток, имеющий одно и то же направление.
а)
б)
Рисунок 3.1
Анализ временных диаграмм позволяет получить выражения для средних значений выпрямленных напряжений и токов:
, (3.1)
.
Средний ток каждого диода:
.
Действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора:
. (3.2)
Максимальное обратное напряжение на диодах
.
Максимальный прямой ток диода
.
Коэффициент пульсаций можно получить из разложения в ряд Фурье выходного напряжения двухполупериодного выпрямителя:
,
.
Частота основной гармоники 
.
Анализ приведенных соотношений показывает, что при одинаковых значениях параметров трансформаторов и сопротивления мостовой выпрямитель по сравнению с однополупериодным имеет следующие преимущества: средние значения выпрямленных тока 
и напряжения 
, в 2 раза больше, а пульсации значительно меньше.
В то же время максимальное обратное напряжение на каждом из закрытых диодов, которые по отношению к зажимам вторичной обмотки включены параллельно, имеет такое же значение, что и в однополупериодном выпрямителе, т.е. 
. Все эти преимущества достигнуты за счет увеличения числа диодов в 4 раза, что является основным недостатком мостового выпрямителя.
Промышленность выпускает полупроводниковые выпрямительные блоки, в которых диоды соединены по мостовой схеме.
Задачи
1. Какое напряжение покажет вольтметр магнитоэлектрической системы (рисунок 3.2), если 
В.
Рисунок 3.2
2. В двухполупериодном выпрямителе напряжение на вторичной обмотке трансформатора 
В, сопротивление нагрузки =130 Ом. Определить и , а также параметры необходимых диодов.
3. Определить ток нагрузочного резистора =120 Оммостового выпрямителя, если напряжение вторичной обмотки 
=50 В, а прямое сопротивление каждого полупроводникового диода 
= 10 Ом.
4. Для схемы двухполупериодного выпрямителя с индуктивным сглаживающим фильтром определить коэффициент сглаживания, если известно, что амплитуда напряжения вторичной обмотки трансформатора 
В, выпрямленный ток, проходящий через нагрузку равен 200 мА, частота сети f = 50 Гц, индуктивность дросселя Lф = 10 Гн.
5. Для мостовой схемы выпрямителя (диоды считать идеальными) известно сопротивление нагрузки = 600 Ом и ток через этот резистор 
= 300 мА. Напряжение 
В. Требуется выбрать диоды и рассчитать коэффициент трансформации.
6. Для питания постоянным током потребителя мощностью 800 Вт при напряжении Ud = 100 В необходимо собрать схему двухполупериодного выпрямителя с выводом средней точки вторичной обмотки трансформатора, подобрав диоды из справочника. Указать допустимые параметры выбранных диодов.
Вопросы к практическому занятию
1. Из чего состоит двухполупериодный выпрямитель?
2. Приведите соотношения между входным напряжением выпрямителя и средним его значением.
3. Поясните связь между действующим значением тока выпрямителя и его постоянной составляющей.
4. Чему равен коэффициент пульсаций для двухполупериодного выпрямителя?
5. Как определяется частота пульсаций для двухполупериодного выпрямителя?
6. Перечислите достоинства двухполупериодного выпрямителя в сравнении с однополупериодным?
7. Как отразится на работе мостового выпрямителя обрыв одного из диодов?
8. Каковы различия между входным и выходным сигналами однополупериодного выпрямителя?
9. Поясните принцип действия однополупериодного выпрямителя.
Практическое занятие 4