Двухполупериодный мостовой выпрямитель (схема Греца)

Схема однофазного двухтактного выпрямителя (мостовая схема или схема Греца) приведена на рис. 6, временные диаграммы – на рис. 7.

На интервале 0 ≤ ω t ≤ π под действием положительной полуволны напряжения u ₂ открыты диоды VD 1 и VD 4, ток замыкается по контуру VD 1- R₀ - VD 4-Т. На интервале π ≤ ω t ≤ 2π открыты диоды VD 2 и VD 3, ток замыкается по контуру VD 2- R₀ - VD 3-Т.

Выходное напряжение u₀ имеет вид однополярных полуволн напряжения с частотой пульсаций, равной удвоенной частоте сети. Максимальное значение обратного напряжения на диоде не превышает амплитудного значения напряжения на вторичной обмотке трансформатора и по величине вдвое меньше, чем в схеме однотактного однополупериодного выпрямителя. Ток во вторичной обмотке трансформатора протекает дважды за период в противоположных направлениях, поэтому постоянное подмагничивание трансформатора отсутствует.

Рис. 6 Схема однофазного двухтактного выпрямителя

Рис. 7. Временные диаграммы схемы Греца

Принцип действия однофазного двухтактного выпрямителя с активно-емкостной нагрузкой иллюстрируется рис. 8. При работе выпрямителя на нагрузку с емкостным характером имеют место два интервала постоянства структуры схемы: на одном (когда открыта пара диодов) напряжение вторичной обмотки трансформатора прикладывается к нагрузке, конденсатор заряжается; на другом (все диоды заперты) конденсатор разряжается через нагрузку. Условие отпирания диода (например, VD1): .

Рис. 8. Временные диаграммы схемы Греца

с активно-емкостной нагрузкой

Соответственно, на интервале ω t ₁ < ω t < ω t ₂ открыт VD 1, конденсатор заряжается, к нагрузке прикладывается напряжение u₂₁ за вычетом падений напряжений на вторичной обмотке трансформатора и диоде VD 1. На интервале ω t ₂ < ω t < ω t ₃ оба диода заперты: VD 1 – потому что u ₂₁< u_c, а VD 2 – потому что u ₂₂< 0. Конденсатор разряжается через R_d, напряжение на нагрузке изменяется по экспоненте. Фильтрующие свойства конденсатора улучшаются с уменьшением нагрузки, т. к. при этом возрастает постоянная времени t = R₀C_0. В пределе при C₀ ® ¥ напряжение на нагрузке .

Для анализа процессов на интервале проводимости 2×θ (θ – угол отсечки) примем, что напряжение на конденсаторе u_c = U_{c (0)}= const (рис. 9).

Рис. 9 Напряжение на конденсаторе

активно-емкостной нагрузки

Тогда ток через диод

,

где – сопротивление вторичной обмотки трансформатора; – сопротивление диода в прямом направлении.

Учитывая, что на интервале ω t ₁ < ω t < ω t ₂

получим

.

Угол отсечки определяется числом фаз выпрямления и постоянной времени t = R₀C₀. С уменьшением θ амплитуда импульса тока через диод возрастает: при θ ® 0 I_am ® ¥. В практических схемах I_am = (3...8) I_0.

Поиск по сайту: