Jednofazowy obwód prostownika mostkowego

Rektyfikacja jest tutaj rozumiana jako proces przekształcania prądu przemiennego w prąd stały za pomocą elementów elektrycznych, które przewodzą prąd głównie lub wyłącznie w jednym kierunku. Takie przedmioty— diody półprzewodnikowe — reprezentują niską rezystancję, gdy prąd płynie w jednym kierunku; bardzo duży — gdy prąd płynie w przeciwnym kierunku.

Idealny prostownik ma zerową rezystancję w kierunku do przodu i nieskończoną rezystancję w kierunku do tyłu i jest przełącznikiem, który otwiera i zamyka obwód, gdy zmienia się biegunowość napięcia.

W jednofazowym obwodzie mostkowym źródło napięcia przemiennego (uzwojenie wtórne transformatora) jest podłączone do jednej z przekątnych mostka, a obciążenie do drugiej.

W obwodzie mostkowym diody pracują parami: przez połowę okresu napięcia sieciowego prąd płynie z uzwojenia wtórnego transformatora wzdłuż obwodu VD1, RH, VD2, a podczas drugiego półokresu - wzdłuż obwodu VD3, RH, VD4, aw każdym półokresie prąd przepływa przez obciążenie w jednym kierunku, co zapewnia prostowanie.Przełączanie diod następuje w momencie, gdy napięcie przemienne przekracza zero.

Figa. 1. Jednofazowy obwód prostownika mostkowego

Schematy czasowe dla obwodu mostka pokazano na rysunku 2.

W obwodzie mostkowym w każdym półokresie prąd płynie jednocześnie przez dwie diody (np. VD1, VD2), więc zależności czasowe prądów i napięć będą należeć do par zaworów. Średnie napięcie wyjściowe prostownika

gdzie jest u2 wartość skuteczna napięcia AC na wejściu prostownika.

Wartość skuteczna napięcia (prądu) przemiennego jest wartością stałego napięcia (prądu) wytwarzającego w danej rezystancji czynnej taką samą moc, jak rozpatrywana wartość napięcia (prądu) przemiennego.

Ryż. 2. Schematy czasowe działania jednofazowego obwodu prostownika mostkowego: u2 — krzywa napięcia przemiennego na wejściu; iV1, iV2 — krzywa prądu diod VD1 i VD2; uV1, uV2 — napięcie diod VD1 i VD2; iV3, iV4 — krzywa prądowa diod VD3 i VD4; uV3, uV4 — napięcie diod VD3 i VD4; in — krzywa prądu obciążenia; un — krzywa napięcia obciążenia

Napięcie RMS na wejściu prostownika

Średnia wartość prądu płynącego przez diodę jest równa połowie średniej wartości prądu obciążenia Id:

Maksymalna wartość prądu płynącego przez diodę

Wartość skuteczna prądu diody

Wartość skuteczna prądu przemiennego na wejściu prostownika

Maksymalne napięcie wsteczne diody w nieprzewodzącej części okresu

Napięcie obciążenia składa się z półsinusoidalnego napięcia wtórnego transformatora następującego po sobie.Po rozwinięciu Fouriera napięcie w tej postaci można przedstawić w postaci

Amplituda podstawowej harmonicznej wyprostowanego napięcia o częstotliwości 2?

stąd współczynnik tętnienia wyprostowanego napięcia

Współczynnik transformacji transformatora

Moc uzwojenia pierwotnego i wtórnego transformatora zaworowego

Moc znamionowa transformatora

Można zauważyć wady jednofazowego obwodu mostkowego: większą liczbę diod i przepływ prądu w każdym półokresie przez dwie diody jednocześnie. Ta ostatnia właściwość jednofazowych prostowników mostkowych zmniejsza ich sprawność z powodu zwiększonego spadku napięcia na półprzewodnikowych konstrukcjach zaworów. Jest to szczególnie zauważalne w prostownikach niskiego napięcia pracujących przy dużych prądach.

Pomimo stwierdzonych wad, obwód mostkowy prostownika jest szeroko stosowany w praktyce w prostownikach jednofazowych o różnej mocy.