Двухполупериодные выпрямители
5.2.1 Выпрямитель с выводом средней точки вторичной обмотки трансформатора.
Схема выпрямителя показана на рис. 6.2,а. Каждый вентиль питается от своего участка симметричной вторичной обмотки трансформатора. Поскольку напряжения на крайних выводах вторичной обмотки одинаковы и противофазны, этот выпрямитель иногда называют двухфазным. Напряжение на нагрузке этого выпрямителя — однополярное, кусочно-синусоидальное пульсирующее рис. 6,2,б. Таким же является и ток в нагрузке. Лед массой 2 кг, находящийся при температуре –10°С, нагрели и превратили в пар. Определить изменение энтропии.
Среднее напряжение на нагрузке определяется формулой
Ucp = U0 = 2U2m/π.
Действующее значение напряжения на вторичной обмотке трансформатора (на ее одной половине)
Максимальное обратное напряжение
каждого вентиля составит
Uобр.m = 2U2m = π Ucp = π U0.
Аналогично определяется среднее значение тока в нагрузке за период
Действующее значение тока, протекающего через каждый вентиль, определяем как среднеквадратичное значение тока за период
I2 = IB = I2m/2.
Подставляя значение I2 для двухполупериодного выпрямителя, получаем:
I2 = IB = I2m /2 = π Icp/4 = π I0 /4.
На этот ток и следует рассчитывать диаметр провода вторичной обмотки. В нагрузке ток вдвое больше, поскольку токи двух вентилей суммируются.
Расчетную мощность вторичной
обмотки трансформатора удается определить несколькими способами. Можно взять суммарное
напряжение вторичной обмотки 2U2 и помножить на ток фазы I2. Поскольку 
то
Можно также напряжение фазы U2 помножить на суммарный ток 2I2 или взять произведение напряжения фазы на ток фазы и результат удвоить. Во всех случаях мы получим один и тот же результат.
Далее определяют расчетную мощность первичной обмотки трансформатора Т, считая его КПД = 1:
P1 = U1I1 = U2I2.
При 
и 
получаем:
Поделим Р2 на Р1:
Р2/Р1 = 1,74/1,23 = 1,41.
Таким образом, вторичная обмотка должна быть рассчитана на мощность, в 1,4 раза большую, чем первичная.
Габаритная мощность трансформатора (без учета КПД) равна полусумме мощностей первичной и вторичной обмоток:
Рг = (Р1 + Р2)/2 = Р0 (1,23 + 1,74)/2 = 1,49 Р0.
Коэффициент пульсаций для двухполупериодного выпрямителя так же, как и для многофазных выпрямителей, находят по формуле КР = 2/(m2 - 1), где m — число импульсов тока в нагрузке за период. Для двухфазного выпрямителя m = 2 и КP = 2/3 или ≈ 7%.
5.2.2. Однофазный мостовой выпрямитель
Его схема показана на рис. 5.3,а. Форма напряжения и тока в нагрузке совпадает с аналогичными формами для двухполупериодного выпрямителя с выводом средней точки вторичной обмотки трансформатора (см. рис. 6.2,б). Хотя в этом выпрямителе только одна вторичная обмотка трансформатора (поэтому он и называется однофазным), в нагрузке выделяются обе полуволны тока, следовательно, выпрямитель двухполупериодный.
Среднее и действующее напряжения на нагрузке определяют
по тем же формулам, что и для двухполупериодного выпрямителя:
Обратное напряжение на вентилях определяют следующим образом:
Среднее значение тока соответствует выведенному для двухполупериодного выпрямителя:
Действующее значение тока через вентиль определяется формулой
IB = I2m /2 = π Icp /4 = π I0/4.
Действующее значение тока во вторичной обмотке трансформатора
.
Расчетная мощность вторичной обмотки трансформатора составит
=1,23Р0
Мощности первичной и вторичной обмоток для мостового выпрямителя равны. Коэффициент пульсаций такой же, как для предыдущей схемы.
Теперь определим условный КПД для каждого из трех рассмотренных выпрямителей, как отношение полезной мощности в нагрузке к расчетной мощности вторичной обмотки трансформатора.
Однополупериодный выпрямитель:
.
Выпрямитель с выводом средней точки трансформатора:
Однофазный мостовой выпрямитель:
Теперь видно, что наилучшие параметры у мостового выпрямителя, поэтому его широко применяют в устройствах малой и средней (до 1 кВт) мощности. Его достоинства: лучше используются обмотки трансформатора, обратное напряжение вентилей вдвое меньше, максимален условный КПД. К недостаткам мостового выпрямителя относится большое число вентилей.
Методика расчета трансформаторов Рассчитать трансформатор - это значит определить размеры магнитопровода, диаметры проводов и числа витков обмоток при известных трансформируемых напряжениях и мощностях. Изменением размеров окна и сечения магнитопровода можно получить ряд вариантов конструкции одного и того же трансформатора. При изготовлении трансформаторов в расчете часто приходится исходить из наличия имеющегося магнитопровода или пластин для его сборки.