При расчете трансформаторов используется Т-образная схема замещения [8], представленная на рис. 1.7.
Рис. 1.7. Схема замещения трансформатора малой мощности.
Обычно параметры вторичной стороны трансформатора приводятся к первичной стороне (рис. 1.7). Однако в методиках, приведенных в литературе [2, 6, 8], для ориентировочного определения параметров трансформатора до окончательного их расчета используются формулы, в которых первичная сторона трансформатора приводится к вторичной. Поскольку чаще всего расчету подлежит понижающий трансформатор, то абсолютные значения активного и реактивного сопротивлений первичной стороны будут больше активного и реактивного сопротивлений вторичной стороны и связаны через квадрат коэффициента трансформации.
Сопротивление обмоток трансформатора, приведенное к фазе вторичной обмотки, можно определить до расчета трансформатора по приближенной формуле (для выпрямленных токов не менее 20 мА) [8]:
(1.2)
где 
- коэффициент, зависящий от схемы выпрямителя и ФУ (табл. 2.1 и 2.5); s – число стержней трансформатора, несущих обмотки; для трансформатора с магнитопроводом броневого типа s = 1, стержневого (П-образного) s = 2, трехфазного s = 3; 
- амплитуда магнитной индукции в магнитопроводе трансформатора.
Индуктивность рассеяния обмоток трансформатора 
, приведенную к фазе вторичной обмотки, определяют до расчета трансформатора по приближенной формуле (для выпрямленных токов не менее 20 мА) [8]:
(1.3)
где 
- коэффициент, зависящий от схемы выпрямителя и ФУ (табл. 2.1 и 2.5); p – число чередующихся секций обмоток; если вторичная обмотка наматывается после первичной (или наоборот), то p =2; если первичная обмотка наматывается между половинами вторичной обмотки (или наоборот), то p = 3.
Замечание: В формуле (1.3) - p не следует путать с пульсностью схемы.
При расчетах следует учесть, что для двухполупериодной схемы со средней точкой фазой выпрямителя является только половина вторичной обмотки.
При определении параметров схемы замещения должны быть заданы полная (габаритная) номинальная мощность трансформатора 
и номинальные действующие значения напряжений его обмоток 
, 
и т.д. Номинальный ток трансформатора 
определяется исходя из его номинальной мощности.
При использовании готового (стандартного) трансформатора параметры его схемы замещения находят из опытов холостого хода (х.х.) и короткого замыкания (к.з.) или по паспортным данным на трансформатор.
В опыте холостого хода к первичной обмотке трансформатора прикладывается напряжение при разомкнутой вторичной обмотке и определяются:
- Ток холостого хода трансформатора 
или 
(обычно в паспорте на трансформатор указывается в % от 
). Для маломощных трансформаторов 
может составлять значительную часть до 25 ÷ 30%.
- Активная мощность на первичной стороне 
.
или 
.
Параметры цепи намагничивания трансформатора определяют по данным опыта холостого хода. В режиме х.х. энергия, затрачиваемая в трансформаторе, расходуется на создание основного потока (намагничивающая мощность 
), потери в стали магнитопровода 
и потери в первичной обмотке от тока холостого хода . Поскольку потерями в первичной обмотке на х.х. обычно пренебрегают, то мощность определяет потери в цепи намагничивания, т.е. потери в стали.
При расчете цепи намагничивания используются две основные схемы замещения [9]:
- последовательная схема замещения с включенными последовательно резистивным 
и индуктивным 
элементами, при этом через них протекает один и тот же ток :
и 
.
- параллельная схема замещения (рис. 1.7) с включенными параллельно резистивным 
(или 
) и индуктивным 
(или 
) элементами, при этом ток имеет две составляющие – активную 
и реактивную 
:
, 
, 
,
, 
.
Параметры схем замещения связаны между собой следующими соотношениями:
, 
, 
.
Также из опыта х.х. определяют реальную ЭДС (напряжение) вторичной стороны 
и коэффициент трансформации 
.
Из опыта короткого замыкания определяются:
- Напряжение короткого замыкания трансформатора 
(обычно в паспорте на трансформатор указывается в % от ), т.е. напряжение при котором в первичной обмотке протекает номинальный ток трансформатора при закороченной вторичной обмотке. Для маломощных трансформаторов обычно 
порядка 5 - 15%.
- Активная мощность на первичной стороне 
. Поскольку потерями в цепи намагничивания обычно пренебрегают, то мощность определяет - потери в меди.
Модуль полного комплексного сопротивления первичной и приведенной (к первичной) вторичной обмоток:
или 
,
или 
,
и 
,
Обычно полагается, что выполняются равенства:
и 
, 
,
(1.4)
и 
, 
,
т.е. 
и 
, по сути, получены из опыта короткого замыкания только с вторичной стороны при закороченной первичной.
Если производится расчет трансформатора по методикам, приведенным в [7, 8], то, исходя из его номинальной мощности , выбирается тип стандартного магнитопровода с известными параметрами. Вычисляются 
и 
- число витков первичной и вторичной обмоток. По данным магнитопровода и известном напряжении определяются и , токи , , , параметры цепи намагничивания и . Находятся геометрические размеры проводов первичной и вторичной обмоток и определяются их активные и реактивные сопротивления 
, 
, 
, 
.
Выпрямительные диоды
Выпрямительные свойства полупроводниковых диодов характеризуются рядом параметров, определяющих токи и напряжения в прямом и обратном направлениях. Эти параметры определяются вольт-амперной характеристикой (ВАХ) диода [8] (рис. 1.8).
Прямая ветвь ВАХ диода характеризуется следующими основными параметрами: 
- прямое падение напряжения на диоде, обусловленное прямым током 
, 
или 
- пороговое напряжение или порог выпрямления диода [6].
Обратная ветвь ВАХ диода характеризуется следующими основными параметрами: 
- обратное напряжение, приложенное к диоду в обратном направлении, 
- обратный ток диода, обусловленный приложенным обратным напряжением , 
- пробивное напряжение диода – значение обратного напряжения, вызывающего пробой перехода диода.
Рис. 1.8. Типовая вольт-амперная характеристика выпрямительного диода.
Выпрямительные свойства диодов тем лучше, чем меньше прямое падение напряжения при заданном прямом токе и чем меньше обратный ток при заданном обратном напряжении.
Наклон касательной АБ на рис. 1.8 определяет динамическое сопротивление диода в прямом направлении [8]:
(1.5)
Прямая ветвь ВАХ выпрямительного диода характеризуется также дифференциальным сопротивлением [8]:
представляющим собой отношение малого приращения прямого напряжения диода (
) к малому приращению прямого тока (
) в нем при заданном режиме по току в прямом направлении.
Необходимо отметить, что на прямой ветви ВАХ диода, построенной в полулогарифмических координатах, могут существовать участки, связанные с различными механизмами образования тока. Там, где ВАХ экспоненциальна, в данной системе координат получается прямолинейный отрезок [10].
На рис. 1.9 приведены ВАХ выпрямительных диодов средней мощности серии 6F(R) (производитель IRF) [11]. Очевидно, что динамическое и дифференциальное сопротивления диода, определенные на разных участках реальной ВАХ, будут различными.
Рис. 1.9. ВАХ выпрямительных диодов серии 6F(R).
При расчете необходимо определять внутреннее сопротивление диода исходя из заданного режима работы вентиля по току в прямом направлении.
При расчете и моделировании схем, включающих в себя полупроводниковые диоды, ВАХ диода идеализируют, представляя ее линейной ломаной кривой вида [6]: 1 - идеальный вентиль, 2 – идеализированный вентиль с потерями или 3 - идеализированный вентиль с потерями и порогом выпрямления (рис. 1.10).
а) б)
Рис. 1.10. Реальная ВАХ диода (а) и варианты ее идеализации (б).
Порог выпрямления кремниевых диодов лежит в пределах 0,4 – 0,8 В, а германиевых – 0,15 – 0,2 В. Для низковольтных выпрямителей (выпрямленное напряжение менее 10 В) порог выпрямления кремниевых вентилей составляет заметную часть выходного напряжения, его следует учитывать при выборе схемы выпрямления и при расчетах, выбирая в качестве расчетной модель вентиля с порогом выпрямления. Для выпрямителей с выходным напряжением более 10 В можно проводить расчет и на основе модели вентиля без порога выпрямления [6].
При обратном напряжении вентиль пропускает хотя и малый, но отличный от нуля обратный ток. Этим током, как правило, пренебрегают.
Угол наклона спрямленной характеристики вентиля с потерями определяет внутреннее сопротивление вентиля 
. Значения сопротивлений, применяемых в настоящее время вентилей, составляют от единиц (слаботочные диоды) до долей Ом (сильноточные диоды).