Однополупериодное выпрямление
Простейшая схема выпрямителя показана на рисунке 8.13,а.
В ней последовательно соединены источник переменной ЭДС (е), диод Д и нагрузочный резистор . Эта схема называется однополупериодной. Часто ее называют однофазной однотактной, т.к. источник переменной ЭДС является однофазным и ток проходит через него в одном направлении один раз за период (один такт за период).
В качестве источника синусоидальной.ЭДС обычно служит силовой трансформатор, включенный в электрическую сеть (рис.8.13,б).
Рисунок 8.13. - Схемы выпрямителей на ПД
Графики на рисунке 8.14 иллюстрируют процессы в выпрямителе ЭДС генератора изображена синусоидой с амплитудой (рис.8.14,а).
Рисунок 8.14. - Графики напряжений выпрямителя, поясняющие ею работу
В течение положительного полупериода ЭДС е напряжение для диода является прямым, сопротивление его мало, и проходит ток i, создающий на резисторе падение напряжения
В течение следующего полупериода напряжение является обратным, тока практически нет из-за большого сопротивления диода ( ) и .
Таким образом, через диод Ц, нагрузочный резистор и генератор проходит пульсирующий ток в виде импульсов, длящихся полпериода и разделенных промежутками также в полпериода. Этот ток называют выпрямленным током. Он создает на резисторе пульсирующее выпрямленное напряжение, полярность которого: со стороны катода получается плюс, а со стороны анода - минус.
Полезной частью выпрямленного напряжения является его постоянная составляющая, или среднее значение, , которое за весь период равно:
Вычитая из пульсирующего напряжения его среднее значение, получим переменную составляющую , которая имеет несинусоидальную форму. Для нее нулевой осью является прямая линия, изображающая постоянную составляющую. Полуволны переменной составляющей заштрихованы (рис.8.14,б).
Переменная составляющая является «вредной» частью выпрямленного напряжения. Для ее уменьшения в нагрузочном резисторе и в выходном напряжении, т.е. для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения применяют сглаживающие фильтры (СФ). Простейшим СФ является конденсатор большой емкости, через который ответвляется переменная составляющая тока, чтобы возможно меньшая часть ее проходила в нагрузку.
Конденсатор хорошо сглаживает пульсации, если его емкость такова, что выполняется условие:
При наличии конденсатора большой емкости приближается к и может быть равным (0,8.. .0,95) и даже выше. Основными электрическими параметрами однополупериодного выпрямителя являются:
- средние значения выпрямленного тока и напряжения , ;
- мощность нагрузки ;
- амплитуда основной гармоники выпрямленного напряжения ;
- коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения ;
- действующие значения тока и напряжения первичной и вторичной обмоток трансформатора I1, U1 и I2, U2; - типовая мощность трансформатора , где ,
- коэффициент полезного действия
где Ртр – потери в трансформаторе;
РД – потери в диодах.
Однополупериодный выпрямитель применяют обычно для питания высокоомных нагрузочных устройств малой мощности (электроннолучевых трубок и др.) допускающих повышенную пульсацию.