Jednofázový můstkový usměrňovací obvod

Usměrnění je zde uvažováno jako proces přeměny střídavého proudu na stejnosměrný pomocí elektrických prvků, které vedou proud převážně nebo výhradně v jednom směru. Takové předměty - polovodičové diody — představují nízký odpor, když proud teče jedním směrem; velmi velký — když proud teče opačným směrem.

Ideální usměrňovač má nulový odpor v propustném směru a nekonečný odpor ve zpětném směru a je to spínač, který otevírá a zavírá obvod, když se změní polarita napětí.

V jednofázovém můstkovém obvodu je na jednu z úhlopříček můstku připojen zdroj střídavého napětí (sekundární vinutí transformátoru) a na druhou zátěž.

V můstkovém obvodu pracují diody ve dvojicích: během poloviny periody síťového napětí proud teče ze sekundárního vinutí transformátoru podél obvodu VD1, RH, VD2 a během druhé poloviny - podél obvodu VD3, RH, VD4 a v každém půltaktu protéká proud zátěží v jednom směru, což zajišťuje narovnání.K spínání diod dochází v okamžicích, kdy střídavé napětí překročí nulu.

Obr. 1. Obvod jednofázového můstkového usměrňovače

Časová schémata pro můstkový obvod jsou na obrázku 2.

V můstkovém obvodu protéká v každém půlcyklu proud současně dvěma diodami (například VD1, VD2), takže časové závislosti proudů a napětí budou patřit párům ventilů. Průměrné výstupní napětí usměrňovače

kde je u2 efektivní hodnota střídavého napětí na vstupu usměrňovače.

Efektivní hodnota střídavého napětí (proudu) je hodnota konstantního napětí (proudu) vyvíjejícího v daném činném odporu stejný výkon jako uvažovaná hodnota střídavého napětí (proudu).

Rýže. 2. Časová schémata činnosti obvodu jednofázového můstkového usměrňovače: u2 — křivka střídavého napětí na vstupu; iV1, iV2 — proudová křivka diod VD1 a VD2; uV1, uV2 — napětí diod VD1 a VD2; iV3, iV4 — proudová křivka diod VD3 a VD4; uV3, uV4 — napětí diod VD3 a VD4; in — křivka zatěžovacího proudu; un — křivka zátěžového napětí

RMS napětí na vstupu usměrňovače

Průměrná hodnota proudu procházející diodou je polovina průměrné hodnoty zatěžovacího proudu Id:

Maximální hodnota proudu procházejícího diodou

RMS aktuální hodnota diody

RMS hodnota střídavého proudu na vstupu usměrňovače

Maximální zpětné napětí diody v nevodivé části periody

Napětí zátěže se skládá z polosinusového sekundárního napětí transformátoru, které následuje za sebou.Po Fourierově expanzi může být napětí tohoto tvaru znázorněno ve tvaru

Amplituda základní harmonické usměrněného napětí s frekvencí 2?

tedy faktor zvlnění usměrněného napětí

Transformační poměr transformátoru

Výkon primárního a sekundárního vinutí ventilového transformátoru

Jmenovitý výkon transformátoru

Nevýhody jednofázového můstkového obvodu lze zaznamenat: větší počet diod a tok proudu v každém půlcyklu dvěma diodami současně. Posledně jmenovaná vlastnost jednofázových můstkových usměrňovačů snižuje jejich účinnost v důsledku zvýšeného poklesu napětí na strukturách polovodičových ventilů. To je patrné zejména u nízkonapěťových usměrňovačů pracujících při vysokých proudech.

Přes uvedené nevýhody je můstkový obvod usměrňovače v praxi široce používán v jednofázových usměrňovačích různého výkonu.