Двухполупериодная схема со средней точкой

Однофазная двухполупериодная схема со средней точкой (рис. 1.4) представляет собой параллельное соединение двух однополупериодных выпрямителей, диоды которых работают на общую нагрузку.

Рис. 1.4.

При подаче напряжения u₁ на первичную обмотку трансформатора на каждой половине вторичной обмотки возникают напряжения u₂₁, u₂₂. Вторичные обмотки W₂₁ и W₂₂ включены последовательно и согласно. Диоды схемы проводят ток поочередно, каждый в течение полупериода. В первый полупериод к диоду VD1 приложена положительная полуволна напряжения u₂₁, в цепи диод VD1 — нагрузка R_d — обмотка W₂₁ протекает ток i₂₁. Диод VD2 в это время закрыт, так как к нему через открытый в это время диод VD1 приложено обратное напряжение обеих обмоток трансформатора. В следующий полупериод откроется диод VD2, и ток i₂₂ будет протекать по цепи диод VD2 — нагрузка Rd — обмотка W₂₂. Таким образом, через сопротивление нагрузки Rd поочередно проходят в одном и том же направлении токи i₂₁ и i₂₂. В результате на нагрузке R_d образуются полуволны тока i_d и напряжения u_d одного и того же знака.

Выпрямленное данной схемой напряжение, как и напряжение однополупериодной схемы, является пульсирующим, т. е. может быть разложено в гармонический ряд Фурье.

где — среднее значение выпрямленного напряжения на нагрузке при работе выпрямителя в режиме холостого хода, определяется выражением:

Отсюда действующее значение напряжения во вторичной обмотке трансформатора:

Величина выпрямленного тока I_d определяется выражением:

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:

.

Из временных диаграмм видно, что напряжение на нагрузке достигает максимального значения U_2m два раза за период выпрямляемого напряжение. Поэтому частота пульсаций напряжения нагрузки U_d равна удвоенной частоте напряжения сети:

В схеме выпрямления со средней точкой токи во вторичных обмотках протекают поочередно (в обмотке W₂₁ от конца к началу, а в обмотке W₂₂ от начала к концу), поэтому сердечник трансформатора не подмагничивается и в первичной обмотке действует чисто синусоидальный ток, что приводит к снижению типовой мощности и лучшему использованию трансформатора. По сравнению с однополупериодной схемой выпрямления в два раза увеличилось значение выпрямленного напряжения U_d и тока I_d, уменьшился 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.