Выпрямление рассматривается здесь как процесс превращения переменного тока в постоянный с помощью электрических элементов, которые пропускают ток преимущественно или исключительно в одном направлении. Такие элементы — полупроводниковые диоды — представляют малое сопротивление при прохождении тока в одном направлении очень большое — при протекании тока в противоположном направлении.
Идеальный выпрямитель имеет нулевое сопротивление в проводящем направлении и бесконечное сопротивление в обратном направлении и является автоматическим выключателем, который замыкает и размыкает цепь при изменениях полярности напряжения.
В однофазной мостовой схеме к одной из диагоналей моста подключается источник переменного напряжения (вторичная обмотка трансформатора), а к другой – нагрузка.
В мостовой схеме диоды работают попарно: в течение одной половины периода сетевого напряжения ток протекает от вторичной обмотки трансформатора по цепи VD1, RН, VD2, а на втором полупериоде – по цепи VD3, RН, VD4, причем в каждом полупериоде через нагрузку ток проходит в одном направлении, что и обеспечивает выпрямление. Коммутация диодов происходит в моменты перехода переменного напряжения через нуль.
![Однофазная мостовая схема выпрямления](/uploads/posts/2011-08/1313995570_1.jpg)
Временные диаграммы для мостовой схемы, изображённы на рисунке 2.
У мостовой схемы в каждом полупериоде ток проходит одновременно через два диода (например, VD1, VD2), потому временные зависимости токов и напряжений будут принадлежать парам вентилей. Среднее значение напряжения на выходе выпрямителя
![](/uploads/posts/2011-08/1313995573_2.jpg)
где U2 ? действующее значение переменного напряжения на входе выпрямителя.
Действующее значение переменного напряжения (тока) — значение постоянного напряжения (тока), развивающего в данном активном сопротивлении такую же мощность, как и рассматриваемое значение переменного напряжения (тока).
![Временные диаграммы работы однофазной мостовой схемы выпрямления](/uploads/posts/2011-08/1313995560_3.jpg)
Действующее значение напряжения на входе выпрямителя
![](/uploads/posts/2011-08/1313995575_4.jpg)
Среднее значение тока через диод в два раза меньше среднего значения тока нагрузки Id:
![](/uploads/posts/2011-08/1313995511_5.jpg)
Максимальное значение тока, протекающего через диод
![](/uploads/posts/2011-08/1313995597_6.jpg)
Действующее значение тока диода
![](/uploads/posts/2011-08/1313995563_7.jpg)
Действующее значение переменного тока на входе выпрямителя
![](/uploads/posts/2011-08/1313995526_8.jpg)
Максимальное обратное напряжение на диоде в непроводящую часть периода
![](/uploads/posts/2011-08/1313995565_9.jpg)
Напряжение на нагрузке состоит из полусинусоид вторичного напряжения трансформатора, следующих одна за другой. После разложения в ряд Фурье напряжение такой формы можно представить в виде
![](/uploads/posts/2011-08/1313995545_10.jpg)
Амплитуда основной гармоники выпрямленного напряжения с частотой 2?
![](/uploads/posts/2011-08/1313995511_11.jpg)
следовательно, коэффициент пульсации выпрямленного напряжения
![](/uploads/posts/2011-08/1313995557_12.jpg)
Коэффициент трансформации трансформатора
![](/uploads/posts/2011-08/1313995578_13.jpg)
Мощность первичной и вторичной обмоток вентильного трансформатора
![](/uploads/posts/2011-08/1313995505_14.jpg)
Расчетная мощность трансформатора
![](/uploads/posts/2011-08/1313995587_15.jpg)
В качестве недостатков однофазной мостовой схемы можно отметить: большее количество диодов и протекание тока в каждом полупериоде по двум диодам одновременно. Последнее свойство однофазных мостовых выпрямителей снижает их КПД из-за повышенного падения напряжения на полупроводниковых структурах вентилей. Это особенно заметно у низковольтных выпрямителей, работающих с большими токами.
Несмотря на отмеченные недостатки, мостовая схема выпрямления широко применяется на практике в однофазных выпрямителях различной мощности.