ОДНОФАЗНЫе ВЫПРЯМИТЕЛи
Структурная схема Выпрямителя
Выпрямитель – устройство, преобразующее переменное напряжение питающей сети в постоянное напряжение на нагрузке. Они применяются в качестве вторичных источников электропитания (ВИЭП), структурная схема которого представлена на рис. 2.1.
Рис. 2.1. Структурная схема ВИЭПа
Тр - Силовой трансформатор понижает переменное напряжение сети U1 f=50 Гц до значения U2. И осуществляет гальваническую развязку питающей сети и нагрузки.
В - вентиль (диод) преобразует переменное напряжение U2 в выпрямленное пульсирующее напряжение одной полярности Ud.
Ф -Сглаживающий фильтр уменьшает пульсации выпрямленного напряжения Ud.
Ст - Стабилизатор поддерживает неизменным выходное постоянное напряжение Uвых
2.2. Основные схемы выпрямления
В маломощных источниках питания (до нескольких сотен Ватт) обычно используют выпрямители, питаемые однофазным напряжением сети. В однофазных выпрямителях используют три основные схемы включения диодов: однофазная однополупериодная схема на одном диоде, однофазные двухполупериодные схемы: схема со средней точкой (нулевая схема) на двух диодах и мостовая схема на четырех диодах.
При больших мощностях применяют трехфазные выпрямители.
Трёхфазный выпрямитель может быть выполнен по однополуперионной схеме на трёх диодах или по двуполупериодной схеме на шести диодах, которую называют трехфазной мостовой или схемой Ларионова.
2.3. Однофазные схемы выпрямления
2.3.1. Однополупериодная схема выпрямления
Однофазная однополупериодная схема выпрямления (рис. 2.2) является простейшей. Полупроводниковый диод VD1, обладающий односторонней проводимостью, включается последовательно с нагрузкой Rd.
Рис. 2.2. Однополупериодная схема выпрямления
Временные диаграммы (рис. 2.3) напряжений и токов выпрямителя показаны на рис. 2.3. Ток и напряжение в нагрузке проходят только в положительный полупериод, в отрицательный полупериод ток через нагрузку не проходит, т.к. диод закрыт.В результате на нагрузке Rd появляется пульсирующее напряжение ud положительной полярности и ток (рис. 2.3 в). напряжение на диоде 
(рис. 2.3 г).
Рис.2.3
Выпрямленное пульсирующее напряжение на нагрузке ud описывается выражением 
или
Ud = 0.45U2
Среднее значение пульсирующего тока в нагрузке: 
.
Переменная составляющая выпрямленного напряжения характеризуется своим максимальным значением:
, где 
– амплитуда
Эффективность работы выпрямителя определяется величиной коэффициента пульсаций 
, который определяется отношением амплитуды о Um к среднему значению выпрямленного напряжения 
Достоинство однополупериодной схемы – простота.
Недостатки: большие габариты трансформатора, большой коэффициент пульсаций,
Применяется, в основном для питания цепей малой мощности и высокого напряжения, например: электронно-лучевых трубок.
2.3.2. Двухполупериодная схема со средней точкой
Однофазная двухполупериодная схема со средней точкой (рис. 2.4) представляет собой параллельное соединение двух однополупериодных выпрямителей, диоды которых работают на общую нагрузку.
Рис.2,4
Ток через нагрузку проходит и в положительный и в отрицательный полупериоды.
Ud = 0.9*U2
Временные диаграммы показаны на рис.2,5
Величина выпрямленного тока Id:
Амплитуда тока во вторичной обмотке трансформатора 
а действующее значение 
.
В двухполупериодной схеме уменьшилась амплитуда основной гармонической составляющей до величины 
, а следовательно уменьшился и коэффициент пульсаций:
.
Недостатки схемы: необходимость вывода средней точки вторичной обмотки, необходимость симметрирования вторичных обмоток для обеспечения равенства 
большое обратное напряжение на диодах, увеличение габаритов трансформатора.
Двухполупериодная мостовая схема
(рис. 2.6) выпрямитель состоит из четырех полупроводниковых диодов, собранных по схеме моста, в одну из диагоналей которого ab подключается напряжение 
вторичной обмотки трансформатора, а в другую cd – сопротивление нагрузки Rd. Положительным полюсом нагрузки является общая точка соединения катодов диодов (точка d), отрицательным – точка соединения анодов (точка с).
Рис. 2.6. Двухполупериодная мостовая схема
Работа схемы. В положительный полупериод ток проходит по цепи (.)а, диод D1, точка d, нагрузка R, точка «с», диод D3, точка b. В этот период открыты диоды D1 и D3, Диоды D2 и D4 закрыты. В отрицательный полупериод диоды Д1 и Д3 – закрыты, а диоды Д2 и Д4 открыты.
Ud= 0.9 U2
Действующее значение напряжения во вторичной обмотке трансформатора:
Действующее значение тока вторичной обмотки 
связано с током нагрузки 
соотношением: 
коэффициент пульсаций:
.
Мостовая схема является основной схемой для однофазных выпрямителей. Она может использоваться без трансформатора, то есть включаться непосредственно в цепь переменного тока, если напряжение сети обеспечивает требуемую величину выпрямленного напряжения.
. 4. Сглаживающие фильтры
Напряжение на выходе любого блока диодов всегда является пульсирующим.
Эффективность сглаживания пульсаций оценивается коэффициентом сглаживания, который представляет собой отношение коэффициента пульсаций на входе и выходе фильтра
Коэффициент сглаживания показывает, во сколько раз фильтр уменьшает пульсации выпрямленного напряжения.
В зависимости от способа включения конденсатора и индуктивности различают следующие виды фильтров: емкостные (рис. 2.8 а), индуктивные (рис. 2.8 б), Г-образные 
(рис. 2.8 в), Г-образные 
(рис. 2.8 г).
Рис. 2.8. Электрические схемы сглаживающих фильтров
На рис. 2.9 приведены осциллограммы выходных напряжений двухполупериодного выпрямителя при работе без фильтра (рис. 2.9 а), при включении емкостного (рис. 2.9 б) и индуктивного (рис. 2.9 в) фильтров.
Рис. 2,9
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА
Исследование однофазных выпрямителей
Цель: исследовать работу однофазных выпрямителей.