6.3.7.1. Однофазний однопівперіодний випрямляч без фільтру, його параметри та зовнішня характеристика

П ринципова схема випрямляча наведена на рис. 6.27,а. На вхід подається змінна напруга ; VD – електричний вентиль - здійснює перетворення змінної напруги u_вх на вході схеми в пульсуючу u_н на її виході, що знімається з навантаження R_Н; u_VD - напруга на вентилі (и_пр і и_зв – пряма і зворотна напруги на вентилі); і – пульсуючий струм через навантаження; і_зв – струм в схемі при прикладанні до вентиля зворотної напруги.

Часові діаграми напруг і струмів випрямляча наведені на рис. 6.27,б. Через навантаження струм буде проходити тільки протягом однієї половини періоду, тоді, коли на аноді вентиля потенціал буде позитивним, а на катоді –

негативним. При зміні знаку потенціалу на протилежний струм через вентиль не проходить, бо він має дуже великий зворотний опір. Форма випрямленої напруги u_н має пульсуючий характер.

При роботі вентилів треба враховувати максимальну зворотну напругу і максимальне та середнє значення прямого струму. А також необхідно враховувати максимальну частоту діодів: у випадку підвищення цієї частоти діоди втрачають вентильні властивості.

Для оцінки ефекту випрямлення пульсуючу напругу и_н розкладають на дві складові: постійну U_d і змінну U_m~ . Постійна складова пульсуючої напруги дорівнює середньому значенню напруги, визначеному за півперіода. Для однопівперіодної схеми постійна складова напруги U_d = 0,45U_m. Так само розкладають на дві складові і пульсуючий струм. Постійна складова струму І_d = 0,45І_m (U_m , І_m –амплітудні значення напруги і струму) .

Для визначення змінної складової випрямленої напруги використовують значення коефіцієнта пульсацій: К _п = (U_{m ~} /U_d)·100%, який дорівнює відношенню амплітуди змінної складової випрямленої напруги до її постійної складової. Для однопівперіодної схеми К _п = 157%, тому U_m~ =1.57U_d.

Зовнішня характеристика випрямляча - U_d = f(I_d) наведена на рис. 6.28.

Основною перевагою однофазного однопівперіодного випрямляча є його простота. До недоліків треба віднести: велику пульсацію напруги; невелике значення постійної складової; велику зворотну напругу –це призвело до того, що в наш час схема використовується рідко.

6.3.7.2. Мостова схема двопівперіодного однофазного випрямляча без фільтру

Схема двопівперіодного однофазного випрямляча наведена на рис. 6.29,а.Чотири діода утворюють чотири плеча випрямляючого моста. В одну

діагональ ввімкнено джерело синусоїдальної напруги, в іншу - опір навантаження R_Н. В першу половину періоду через два діоди (VD1,VD3) тече струм і₁, два інших - зачинені. У другу половину періоду струм і₂ тече через VD2,VD4, а перші - зачинені. У резисторі протікає струм тільки в одному напрямку. Постійні складові більші ніж у однопівперіодного випрямляча: І_d = 0,9 І_m, U_d = 0,9U_m. Коефіцієнт пульсацій, навпаки, менший: К_п ≈ 66% – тобто мостова схема дає набагато кращу форму випрямленої напруги порівняно з однопівперіодною.

Часові діаграми струмів і напруг, які пояснюють роботу випрямляча, наведені на рис. 6.29,б.

Недолік однофазного двопівперіодного випрямляча: однак велика пульсація напруги на навантаженні.