Выпрямительные устройства. Однофазная однополупериодная схема. Принцип работы. Основные характеристики
Данная схема наиболее простая из всех схем выпрямления. При появлении положительного потенциала на конце вторичной обмотки трансформатора, противоположной точке О, диод открывается, и ток проходит через нагрузку Rн. При появлении отрицательного потенциала диод закрыт, и ток в нагрузке отсутствует. Так как сопротивление обмоток трансформатора и диода в прямом направлении принято равным нулю, то во время положительного полупериода напряжение на нагрузке равно напряжению на вторичной обмотке и0 = и2. Во время отрицательного полупериода сопротивление диода принято равным бесконечности, ток в нагрузке отсутствует и напряжение на ее зажимах равно нулю.
б,в – соответственно напряжения на первичной и на вторичных обмотках трансформатора; г – ток через нагрузку и напряжение на ее зажимах; д – ток в первичной обмотке; е – напряжение между электродами диода
Характер изменения тока в нагрузке при открытом диоде точно такой же, как характер изменения напряжения на вторичной обмотке трансформатора (т.к. активная нагрузка). Через диод и вторичную обмотку трансформатора протекает тот же ток, что и через нагрузку. Поэтому вторичную обмотку используют неэффективно, так как ток через нее проходит только в течение одной половины периода.
В однофазной однополупериодной схеме имеется вынужденное намагничивание сердечника трансформатора, создаваемое постоянной составляющей тока вторичной обмотки трансформатора. Так как постоянная составляющая тока вторичной обмотки не трансформируется в первичную, поэтому ток в ней имеет форму только переменной составляющей (рис. 3.9, д). Максимальное обратное напряжение на диоде равно амплитудному напряжению на вторичной обмотке трансформатора (рис. 3.9, е).
Поместим начало координат в точку О'(см. рис. 3.9, г). Так как напряжение на нагрузке равно напряжению на вторичной обмотке трансформатора, то и0 = и2 = U2m·cos(ωt).
По определению постоянная составляющая выпрямленного напряжения U0 = SОАБ/(2π) = 2·SО`АБ/(2π). Выражая площадь SО`АБ в виде интеграла и выполняя необходимые преобразования, получим 
(3.5) Выразим U2m через действующие напряжения на вторичной обмотке трансформатора U2m = √2·U2 (3.6). Из выражений (3.5) и (3.6) имеем действующее напряжение на вторичной обмотке трансформатора, U2m = π·U0/√2 = 2.22·U0 (3.7). В схеме вторичная обмотка, диод и нагрузка соединены последовательно, поэтому i0 = iД = i2 = I2m·sin(ωt) (3.8). Поместим начало координат в точку 0. Действующий ток 
(3.9). Подставляя значение 
из выражения (3.8)в(3.9) ипроинтегрировав полученное выражение, имеем 
(3.10)
Амплитудный ток диода I2m = U2m/R (3.11). Извыражений (3.10), (3.11) и(3.5) имеем действующийток вторичной обмотки I2 = 1.57·I0 (3.12). Ток первичной обмотки имеет форму переменной составляющей тока вторичной обмотки и, следовательно, не содержит постоянной составляющей, а его мгновенное значение i1 = (i2 – I0)/nT, где i2 - мгновенное значение переменной составляющей тока вторичной обмотки; nT -коэффициент трансформации.
Действующий ток первичной обмотки 
(3.13).
Подставив (3.12) в (3.13), получим I1 = 1.21·I0/nT (3.14). Это выражение не учитывает намагничивающего тока первичной обмотки. С учетом этого тока фактический ток I1 будет на20-30% больше тока, полученного из выражения (3.14). Расчетная мощность трансформатора ST = 0.5(S1+S2) (3.15). Расчетные мощности первичной и вторичной обмотоктрансформатора S1 = U1·I1 = nT·U2·I1, S2 = U2·I2.
Подставляя в эти выражения значения напряжения U2 из (3.7), тока I1 из (3.14) и тока I2 из (3.12) и затем подставляя их в формулу (3.15), получим SТ = 3,09·Р0. С учетом увеличения тока первичной обмотки за счет вынужденного намагничивания расчетная мощность трансформатора ST ≈ (3.4÷3.6)·P0. В данной сх. обратное напряжение на диоде Uобр = U2m = √2·U2 = π·U0 (3.16).
Диод соединен последовательно с нагрузкой и вторичной обмоткой трансформатора, поэтому средний ток диода равен выпрямленному току I0. Действующий ток диода равен действующему току вторичной обмотки IД = I2 = 1.57·I0. Амплитудный ток диода равен амплитудному току вторичной обмотки трансформатора и может быть найден из выражений (3.11) и (3.5) IДm = U2m/R = π·U0/R.
Из выражения (3.1) число фаз выпрямител m = pq = 1. Тогда частота первой гармоники f1 = m·f = 50 Гц. На основании разложения в ряд Фурье переменной составляющей выпрямленного напряжения амплитуда первой гармоники U1m = π·U0/2 = 1.57·U0, тогда с учетом формулы (3.3) коэффициент пульсации nП = U1m/U0 = 1.57.
Основным преимуществом схемы является ее простота. Недостатки: увеличенные габаритные размеры и масса сердечника вследствие плохого использования обмоток и наличия вынужденного намагничивания сердечника; значительные обратные напряжения и ток, проходящий через диод; большая переменная составляющая напряжения и низкая частота пульсаций, что приводит к увеличению габаритных размеров и массы фильтра. Данную схему используют в маломощных выпрямителях с большим сопротивлением нагрузки.