Однофазный однополупериодный выпрямитель

Неуправляемые выпрямители используются для преобразования переменного тока в постоянный ток в случаях, когда выходные параметры электрической энергии не требуют регулирования. Однофазный однополупериодный выпрямитель (рис. 1) содержит трансформатор TV, первичные обмотки которого подключаются к питающей сети напряжением u₁, а в цепь вторичной обмотки. где возникает напряжение u₂ включают нагрузку R_н, соединенную последовательно с вентилем V1.

Рис. 1. Схема однофазного однополупериодного выпрямителя

Схема работает следующим образом - при положительной полуволне u₂ к вентилю V1 прикладывается прямое напряжение, т.е. на аноде присутствует плюс, а на катоде минус, при этом вентиль V1 открывается и через него протекает ток i_d. Кривая тока i_d при активной нагрузке (рис. 2) подобна кривой положительной полуволны напряжения u₂. Через полпериода полярность u₂ меняется на противоположную. Вентиль V1 оказывается под обратным напряжением, он закрывается, и ток по нагрузке не протекает. При протекании тока на нагрузке происходит падение напряжения и появляется пульсирующее напряжение .

Период напряжение совпадает с периодом напряжения u₂, поэтому фазность или пульсность выпрямителя m=1. Коэффициент пульсации в соответствии с выражением по определению составляет 1,57.

Рис. 2. Эпюры сигналов на элементах схемы однофазного однополупериодного выпрямителя

Среднее значение выпрямленного напряжения U_d с учетом равенства θ=2πf ,где f – частота питающей сети, определяется выражением

Из этого выражения следует соотношение действующего значения напряжения U₂ и выпрямленного напряжения U_d

Среднее значение выпрямленного тока I_d может определяться по напряжению U_d

Ток I_d связан с действующим значением вторичного тока I₂ трансформатора соотношением I₂=1,57 I_d.

Поскольку весь выпрямленный ток протекает через вентиль V1, то среднее значение анодного тока вентиля совпадает со средним значением выпрямленного тока, т. е. I_а = I_d.

В моменты времени, когда вентиль V1 закрыт, к нему прикладывается напряжение u₂ вторичной обмотки трансформатора ТV, которое имеет амплитуду U_2m, поэтому обратное напряжение U_обр вентиля

Среднее значение анодного тока и обратное напряжение служат параметрами для выбора вентилей.

Неоспоримым преимуществом данной схемы является её простота. Однако, такие недостатки, как высокое обратное напряжение и большой коэффициент пульсации нерациональное использование трансформатора. Расчетная мощность S_тр трансформатора, которая определяется как средняя величина от расчетных мощностей первичной и вторичной обмоток, в 3,09 раза превышает мощность нагрузки Р_d. Это существенно ограничивают область применения рассмотренного выпрямителя.