Однофазная мостовая схема Принцип работы. Основные характеристики

Двухполупериодное выпрямление может быть также осуществлено при помощи одно­фазной мостовой схемы выпрямления или схемы Греца. При появ­лении разности потенциалов на концах вторичной обмотки транс­форматора Т открываются два диода, и ток проходит через на­грузку R_H. При изменении полярности напряжения на вторичной обмотке трансформатора открываются другие два диода, и ток вновь проходит через нагрузку в том же направлении.

б - напряжение на вторичной обмотке трансформатора; в – выпрямленные ток и напряжение; г, д – токи, протекающие через диоды; е, ж – соответственно токи во вторичной и в первичных обмотках трансформатора; з – напряжение на диоде за второй полупериод напряжения на вторичной обмотке трансформатора

Ток через нагрузку проходит в течение обоих полупериодов напряжения на вторичной обмотке в одном направлении - выпрям­ление двухполупериодное. Ток во вторичной обмотке синусоидальный и протекает в течение обоих полупериодов, поэтому вынужденное намагничи­вание сердечника отсутствует. Ток в первичной обмотке транс­форматора также синусоидальный.

Во время второго полупериода будут открыты диоды VD1 и VD 4, сопротивление их будет равно нулю, а поэтому потенциал точки а будет равен потенциалу точки д, а потенциал точки с – потенциалу точки b. Следовательно, к каждому диоду в обрат­ном направлении будет приложено максимальное напряжение, равное амплитудному напряжению вторичной обмотки.

Выпрямленное напряжение в данной схеме имеет такую же форму, как и в однофазной двухполупериодной схеме. Поэтому для определения действующего напряжения вторичной обмотки транс­форматора можно воспользоваться выражением (3.18). Действующий ток вторичной обмотки трансформатора находим, пользуясь выражением (3.9). В отличие от предыдущих схем интегрируем его в пределах от 0 до 2p: . (3.26)

Подставляя значение I_2т из (3.20) в (3.26), получим I₂ = 1.11·I₀. Действующий ток первичной обмотки определяется по выражению (3.23), которое справедливо и для мостовой схемы, так как в обоих случаях по обмотке трансформатора протекает синусоидальный ток.

Расчетные мощности обмоток трансформатора: S₁ = U₁I₁ = n_TU₂I₁ = 1.23·P₀, S₂ = U₂I₂ = 1.23·P₀. Подставляя значения S₁ и S₂ в формулу (3.15), находим рас­четную мощность трансформатора S_T = 1.23·P₀.

В рассматриваемой схеме обратное напряжение, приходящееся на один диод, U_обр = U_2m = √2·U₂. (3.27). Подставляя U₂из выражения (3.18) в формулу (3.27), получим U_обр = 1.57·U₀.

Средний ток диода может быть найден по выражению (3.25). Действующее и амплитудное значение тока диода определяется по формулам (3.21) и (3.20): Iд = I₂ = 0.785·I₀, Iдm = I_2m = 1.57·I₀.

Из выражений (3.1) и (3.2) находим число фаз выпрямителя m=2·1 = 2 и частоту первой гармоники f₁ = 2·50 = 100 Гц. Из выражения (3.4) имеем коэффициент пульсации n_П = 0,67. По срав­нению с однофазной двухполупериодной схемой выпрямления дан­ная схема имеет следующие преимущества: вследствие лучшего использования обмоток трансформатора его габаритные размеры и масса меньше; не требуется специального вывода от средней точки вторичной обмотки; напряжение на вторичной обмотке и обратное напряжение на диоде в 2 раза меньше. Эти две схемы имеют одинаковые амплитуду и частоту пульсации, а также вы­нужденное подмагничивание.

Схему широко используют в выпрямителях малой мощности (до 1 кВт). Для более мощных применение нежелательно вследствие возможности перегрузки какой-либо фазы трехфазной сети пере­менного тока.