Как найти коэффициент пульсации выпрямителя

Выпрямитель. Казалось бы, что может быть проще? Основные схемы выпрямителей (без умножения напряжения) известны давно и во всех подробностях.

Схемы выпрямления могут использоваться не только с трансформатором, но и без трансформатора (кроме схемы со средней точкой).

Данная статья носит по большей части описательный и теоретический характер. И рассчитана на начинающих любителей электроники и тех, кто не имеет профильного образования, но хочет получше узнать о процессах происходящих в выпрямителе при различных условиях работы. Профессионалам и студентам радиотехнических и электротехнических специальностей ВУЗов она будет не интересна. Практические методики расчета выпрямителей я приведу в следующей статье, которая будет сугубо практической.

Сначала рассмотрим, как эти схемы выпрямителей работают на активную нагрузку. Рассмотрение будет довльно кратким, так это, действительно хорошо известно. Затем рассмотрю работу выпрямителя (мостовую схему) на активно-индуктивную и активно-емкостную нагрузки. Это соответствует двум способам сглаживания, уменьшения пульсаций, выпрямленного напряжения. Не обойду стороной и влияние сопротивления источника на работу выпрямителя.

Но сначала напомню пару общих моментов. Коэффициент пульсаций Кп на выходе выпрямителя определяется как отношение амплитуда первой (основной) гармоники U1 к постоянной составляющей выпрямленного напряжения

Постоянная составляющая U0 выпрямленного напряжения представляет собой среднее значение выпрямленного напряжения за период Т

Все временные диаграммы в статье, для упрощения, получены на симуляторе TINA версии 9.3.200.277 SF-TI, а не сняты осциллографом с реальных схем.

Однополупериодный выпрямитель

В течении положительной полуволны входного переменного напряжения диод открыт и напряжение на нагрузке равно по величине входному напряжению, за вычетом падения напряжения на диоде, и совпадает с ним по форме. В течении обратной полуволны диод закрыт и напряжение на нагрузке можно считать нулевым.

На этой иллюстрации входное напряжение показано фиолетовом цветом, его амплитуда 10 В, а частота 50 Гц. Выпрямленное напряжение показано синим цветом. Хорошо видно, что амплитуда выпрямленного напряжения меньше, чем входного. Однако, здесь не видно одной тонкости. Диод открыт только когда к нему приложено достаточное напряжение (разное для Si и Ge). Я увеличил этот момент, что бы было видно. Линейный участок на графике выпрямленного напряжения, при приближении к нулевому уровню, не ошибка моделирования. Он отражает процесс, в данном случае, закрывания диода.

Постоянная составляющая выпрямленного напряжения, без учета падения напряжения на диоде

Обратите внимание, здесь Uвх это амплитудное напряжение, а не действующее. Интегрирование выполняется на интервале 0-π, так как выходное напряжение отлично от 0 только в течении половины периода.

Коэффициент пульсаций Kп=1.57. Вывод амплитуды первой гармоники выпрямленного напряжения я оставлю за скобками, так как это уже упражнение в математике и к теме статьи отношения не имеет.

Обратите внимание, что к диоду в закрытом состоянии прикладывается полное амплитудное напряжение. Например, для привычного действующего напряжения 220 В бытовой сети переменного тока амплитудное составит 310 В.

Кроме больших пульсаций выпрямленного напряжения однополупериодная схема обладает еще одним недостатком – она создает подмагничивание сердечника трансформатора (если он используется) постоянным током, так как ток в обмотке протекает только в одном направлении. И это надо учитывать при расчете трансформатора.

Двухполупериодный выпрямитель со средней точкой

Фактически, является объединением двух однополупериодных выпрямителей, входной сигнал которых сдвинут на половину периода за счет использования вторичной обмотки трансформатора с отводом от средней точки. Диоды в этой схеме открываются поочередно, каждый в свою половину периода.

Параметры входного напряжения и цвета кривых точно такие же, как и для однополупериодного выпрямителя. Хорошо видно, частота пульсаций выпрямленного напряжения равна удвоенной частоте выходного переменного напряжения. Видно, что амплитуда выпрямленного напряжения меньше амплитуды входного из-за падения напряжения на диодах, как и для однополупериодного выпрямителя. Я не буду приводить увеличенного участка диаграммы, что бы показать моменты открывания и закрывания диодов. Тут все в точности, как и в однополупериодном выпрямителе.

Постоянная составляющая выпрямленного напряжения для двухполупериодной схемы, без учета падения напряжения на диодах.

Обратите внимание, здесь Uвх это амплитудное напряжение каждой из половин вторичной обмотки трансформатора. Интегрирование выполняется на интервале 0-π, так как каждый из диодов открыт только половину периода. Коэффициент пульсаций Кп=0.67.

Двухполупериодная схема обеспечивает в два раза меньшие пульсации выпрямленного напряжения и исключает подмагничивание сердечника трансформатора постоянным током, но имеет два существенных недостатка. Во первых, в два раза увеличиваются затраты на изготовление вторичной обмотки, да и места она занимает в два раза больше. Во вторых, к закрытому диоду приложено удвоенное амплитудное напряжение.

Мостовой двухполупериодный выпрямитель

Очень популярная схема выпрямителя. Входное переменное напряжение подается в одну диагональ моста, а выпрямленное снимается с другой

Временная диаграмма работы мостового выпрямителя похожа на диаграмму для двухполупериодного со средней точкой. Но в мостовой схеме ток нагрузки протекает через два диода, поэтому амплитуда выпрямленного напряжения меньше. И это хорошо видно на иллюстрации.

Постоянная составляющая выпрямленного напряжения, без учета падения напряжения на диодах, такая же, как для схемы со средней точкой

Обратите внимание, здесь Uвх это амплитудное напряжение каждой из половин вторичной обмотки трансформатора. Коэффициент пульсаций Кп=0.67.

К закрытым диодам в мостовой схеме приложено полное амплитудное напряжение. Мостовая схема не подмагничивает сердечник трансформатора (если он используется) постоянным током и не требует дополнительных затрат на вторичную обмотку. Но в ней используется в два раза больше диодов, чем в схеме со средней точкой. И потери на диодах в два раза больше.

Работа выпрямителя на активно-индуктивную нагрузку

Работа выпрямителя на активную нагрузку встречается не часто. Давайте сначала посмотрим, что изменится, если нагрузка активно-индуктивная. Например, обмотка реле, или последовательно с активной нагрузкой включен сглаживающий дроссель. Для краткости я буду рассматривать лишь мостовую схему.

Сначала приведу временные диаграммы для напряжений

Здесь коричневым цветом показано напряжение на активной составляющей нагрузки, Rн, а синим напряжение на выходе выпрямителя, то есть, на последовательно включенных Lн и Rн.

А теперь диаграммы токов

Здесь зеленым цветом показан ток в нагрузке (Lн+Rн). А красным ток во вторичной обмотке трансформатора, то есть, входной ток выпрямителя с нагрузкой. Там, где красная линия пропадает, она совпадает с зеленой. На значения токов можно не обращать внимания, но если кому то интересно, то для моделирования выбрано сопротивление нагрузки 10 Ом и индуктивность 20 мГн.

Интересная картина, правда? Почему же так получилось? Во время положительного полупериода входного напряжения открыты диоды VD1 и VD4, а диоды VD2 и VD3 закрыты. Когда полярность входного напряжения меняется диоды VD1 и VD4 закрываются, а VD2 и VD3 открываются. Но при этом ток в нагрузке сохраняет прежнее направление.

Если нагрузка активная, то ток в ней повторяет по форме напряжение, а ток вторичной обмотки, входной ток выпрямителя, имеет синусоидальную форму.

Однако, наличие индуктивности препятствует изменению тока и ток нагрузки будет отставать от напряжения. Кроме того, пульсации тока будут сглаживаться, что видно на графике токов (зеленая линия). Если реактивное сопротивление индуктивности большое, примерно XL=ωпLн>10Rн (ωп частота пульсаций), ток нагрузки можно считать постоянным (пульсации отсутствуют), а следовательно и напряжение на активной составляющей нагрузки постоянно. При этом ток через диоды и ток вторичной обмотки трансформатора принимают практически прямоугольную форму.

При активно-индуктивной нагрузке длительность проводящего состояния диодов равна длительности полупериода входного переменного напряжения.

Если принять потери в индуктивности нулевыми, ток нагрузки идеально сглаженным, то напряжение на активном сопротивлении нагрузки будет равно постоянной составляющей выпрямленного напряжения для двухполупериодной схемы выпрямителя. При этом к закрытым диодам прикладывается полное амплитудное входное напряжение, как и в обычной мостовой схеме.

Таким образом, индуктивность в цепи нагрузки выпрямителя можно использовать для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения. Однако, форма входного тока в таком случае не будет синусоидальной.

Работа выпрямителя на активно-емкостную нагрузку

Это гораздо более часто встречающийся случай. Почти всегда пульсации выпрямленного напряжения сглаживаются подключенным параллельно нагрузке конденсатором

Давайте посмотрим на напряжения и токи в этом случае. Я приведу две диаграммы одну за другой. Сначала напряжения, затем входной ток выпрямителя

Как всегда, фиолетовая линия показывает входное напряжение выпрямителя, а синяя линия выпрямленное напряжение.

Хорошо видно, что входной ток выпрямителя, как и в случае активно-индуктивной нагрузки, перестал быть синусоидальным. Только теперь стремится не к прямоугольной, а к треугольной форме. В чем же дело в том случае?

В случае работы выпрямителя на емкостную нагрузку диоды будут открываться только тогда, когда входное напряжение превысит напряжение на конденсаторе. При этом, в начальный момент времени, амплитуда тока будет определяться разностью входного напряжения и напряжения на конденсаторе приложенной к сумме сопротивлений диодов и приведенного суммарного сопротивления обмоток трансформатора. А если трансформатора нет, то только к сопротивлению диодов. По мере заряда конденсатора и изменения напряжения на входе выпрямителя ток будет спадать. Когда входное напряжение станет ниже напряжения на конденсаторе диоды закроются и конденсатор начнет разряжаться на нагрузку.

Амплитудное значение тока тока через диоды из-за малого времени открытого состояния может значительно (обычно до 10 раз) превосходить среднее значение. При включении выпрямителя, когда емкость нагрузки разряжена, амплитуда тока может быть очень большой, поэтому может потребоваться использовать дополнительное сопротивление для ограничения броска тока.

Чем больше постоянная времени цепи разряда конденсатора, тем меньше пульсации выходного напряжения. Однако, форма входного тока в этом случае значительно отличается от синусоидальной. При этом амплитудное значение тока может быть весьма значительным, однако длительность этого пика мала.

Влияние сопротивления источника на работу выпрямителя

Во всех описанных выше случаях предполагалось, что источник напряжения, к которому подключен выпрямитель, обладает низким внутренним сопротивлением. А в случае трансформатора, что он способен отдать любой достаточный ток. Но что будет, если внутренне сопротивление источника не столь мало? Рассматривать эту ситуацию я буду на примере однополупериодного выпрямителя.

Здесь Rи это сопротивление источника или балластного резистора. Для определенности примем, что сопротивление нагрузки 1 кОм, а емкость конденсатора 100 мкФ. Сначала установим малое сопротивление источника, например, 1 Ом

Здесь зеленым цветом показано входное напряжение выпрямителя, а красным напряжение на нагрузке. Хорошо видно, что максимальное (пиковое) напряжение на нагрузке почти равно амплитудному значению входного напряжения и составляет 9.5 В. Разница объясняется падением напряжения на диоде.

А теперь увеличим сопротивление источника до 100 Ом, что составляет 10% от сопротивления нагрузки. Можно ожидать, что максимальное напряжение на нагрузке снизится тоже примерно на 10%, так как Rи и Rн образуют делитель напряжения. Однако

Сюрприз! Напряжение снизилось значительно сильнее и его максимальное значение составило всего 6.5 В вместо 9.5 В. В чем же дело? Давайте вспомним, что я писал о работе выпрямителя на активно-емкостную нагрузку. Начальная амплитуда тока заряда емкости, в каждый полупериод, определяется сопротивлением диодов, обмоток трансформатора и напряжением на конденсаторе (точнее, разницей входного напряжения и напряжения на конденсаторе). Если немного перефразировать, то получится, что начальная амплитуда тока заряда емкости определяется напряжением на конденсаторе и сопротивлением источника.

Вот мы и подошли к самому главному, к влиянию сопротивления источника. Если присмотреться внимательно, то напряжение на конденсаторе будет определяться скоростью заряда и скоростью разряда. Или, постоянной времени цепи заряда и постоянной времени цепи разряда. А мы увеличили постоянную времени заряда в 100 раз, что и оказало гораздо более значимое влияние, чем получившийся делитель (10%), на напряжение на конденсаторе.

Для двухполупериодного выпрямителя влияние сопротивления источника будет немного меньше, так как конденсатор подзаряжается два раза за период, а не один.

Ситуация с влиянием сопротивления источника показывает, что нужно понимать происходящие в схемах процессы. Хотя мозг иногда срабатывает “на автомате”, упуская из виду значимые детали процессов в виду кажущейся шаблонности анализируемой схемы.

И я сам попался на эту уловку мозга допустив ошибку в анализе двух схем в статье Ругать или предлагать анализ и решение? О критике старых электронных схем, не обратив внимание на то, что сопротивление балластного резистора уже не позволяло его игнорировать. В той статье я сохранил ошибочный вариант указав верный в примечаниях в тексте сразу после ошибки. Что бы наглядно показать читателям, сколь легко допустить глупую ошибку буквально на ровном месте.

Заключение

В данной статье я постарался показать процессы в выпрямителях при работе на разные нагрузки, но так, что бы это было наглядно и понятно начинающим и не специалистам. Математики в статье мало и она очень простая. В следующей статье я приведу практические методики расчета.

Ответ:
Если напряжение на нагрузке пульсирует,
достигая максимального значения один
раз за период, такую кривую напряжения
можно представить в виде суммы постоянной
составляющей и ряда синусоид различной
амплитуды и частоты.. Из переменных
составляю­щих выпрямленного напряжения
наибольшую амплитуду имеет составляющая
самой низкой (основной) частоты, т.
е. амплитуда первой гармоники. Можно
доказать, что для однополупериодной
схемы ампли­туда первой гармоники

Частота первой гармоники

равна частоте сети

так как кривая напряжения на нагрузке
достигает максимального значения один
раз за период.

Пульсации напряжения на нагрузке
оцениваются коэффициентом пульсаций

Для однополупериодной схемы
коэффициент пульсаций :
т. е. амплитуда первой гармоники в 1,57
раза больше выпрямленного напряжения.

По вторичной обмотке проходит
постоянная составляющая тока нагрузки
.
Она подмагничивает сердечник
трансформатора. В
стали трансформатора возникают потери,
увеличивается ток холостого хода
трансформатора и снижается КПД всего
устройства.

Вопрос 10 : Двухполупериодные выпрямители.

Ответ: Двухполупериодные
схемы выпрямления бывают двух типов,
схема c
выведенной средней точкой вторичной
обмотки трансформатора и мостовая
схема.

Двухполупериодная схема с
выводом средней точки (рис. 8.2, а) состоит
из трансформатора
,
вторичная обмотка которого имеет
дополнительный вывод от средней точки,
двух диодов

и
.
Данная схема представляет
собой сочетание двух однополупериодных
схем, работающих на общую нагрузку. В
этой схеме в течение первого полупериода
(интервал 0-)
диод

будет открыт, так как
к аноду диода приложен положительный
потенциал с верхней точки вторичной
обмотки трансформатора, а катод через
нагрузку подключен к среднему выводу
вторичной обмотки, который имеет
отрицательный

рис.
8.2 а,б

потенциал. Через нагрузку

будет проходить ток

первого диода (см.
рис. 8.2). На этом же отрезке времени к
диоду

будет приложено
обратное напряжение (с другой половины
вторичной обмотки трансформатора) и он
окажется закрытым. В течение следующего
полупериода (интервал -2)
прямое напряжение окажется приложенным
ко второму дио­ду, а обратное- к первому
диоду, поэтому открытым будет диод

и по нагрузке проходит
ток.

Таким образом, ток в
нагрузке в течение всего периода
переменного напряжения протекает в
одном и том же направлении. Этот ток
вызывает на нагрузке пульсирующее
напряжение
.

Основные параметры схемы:

• Среднее значение выпрямленного
  напряжения на нагруз­ке
  
  за период будет в 2 раза больше, чем при
  однополупериодном выпрямлении

где

действующее значение напряжения на
одной из полуобмоток трансформатора.

Следовательно, в двухполупериодной
схеме макси­мальное обратное напряжение
на диоде более чем в 3 раза превышает
выпрямленное напряжение.

• Действующее значение токов, проходящих
  через первичную и вторичную обмотки
  трансформатора:

• Максимальное значение тока вентиля

• Среднее значение тока
  через диод
  равно половине тока нагрузки, так как
  в схеме поочередно проводят ток два
  вентиля:

Действующее значение тока вентиля

• Коэффициент пульсаций

Сердечник трансформатора в схеме
двухполупериодного выпрямления не
подмагничивается, Сравнивая
двухполупериодную схему выпрямле­ния
с однополупериодной, можно сделать
следующие выводы:

а)среднее значение тока
диода уменьшается в 2 раза при одном
и том же токе нагрузки;

б)меньше коэффициент пульсаций (0,67),

с)лучше используется трансформатор;

д) обратное напряжение в обоих схемах
одинаково.

Однако есть и недостатки:
необходимость вывода средней точки
вторичной обмотки трансфор­матора,
а также наличие двух диодов вместо
одного.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

Выпрямитель преобразует переменное напряжение, полученное от сетевого трансформатора, в постоянное, требуемое для питания электронных схем. Точнее сказать, выпрямитель выдает не постоянное, а пульсирующее напряжение, которое потом сглаживают фильтром. Для преобразования служат полупроводниковые диоды и диодные мосты.

При расчете выпрямителя необходимо знать некоторые сведения из математики и электротехники, относящи­еся к переменному току. Мгновенное значение синусоидальной величины a (напряжения U или тока I) описывают формулой: а = Amsin(ɷt + ɑ), где Am – амплитуда; ɷ – угловая (круговая) частота; t – текущее время; ɑ – начальный фазовый угол или начальная фаза. Заметим, что ɷ = 2πf = 2π/Т, где f – обычная (циклическая) частота; Т – период колебаний. Синусоидальная функция времени и ее параметры показаны на рисунке ниже.

Действующее (эффективное) значение А синусоидальной величины равно среднеквадратичному за период от мгновенного значения, и составляет Аm / √2 ≈ 0,707Аm

Поскольку квадрат и напряжения, и тока пропорционален мощности, то переменный ток развивает на активной нагрузке такую же мощность, как и постоянный ток, равный эффективному значению переменного. Таким образом, переменный ток напряжением U = 220 В отдаст в нагрузку, например лампу накаливания, такую же мощность, как и постоянный ток напряжением 220 В.

Под средним значением понимают среднее арифметическое из всех мгновенных значений за определенный промежуток времени. Среднее значение за период переменного напряжения или тока равно нулю, поскольку усредняются две полуволны разного знака. Среднее значение не следует путать с действующим значением.

В радиолюбительской практике применяют, главным образом, следующие выпрямители:
1. однополупериодные (однофазные);
2. двухполупериодные (двухфазные);
3. мостовые (однофазные мостовые по схеме Греца).

Рассмотрим их при следующих предположениях: диод идеальный, т.е. его сопротивление при прохождении тока в прямом направлении равно нулю, а в обратном – бесконечно большое и нагрузка выпрямителя чисто активная.

Однополупериодный выпрямитель

Его схема показана на рисунке ниже. Первичная обмотка трансформатора питания Т1 соединена с сетью, и напряжение U1 обычно составляет 220 В (эффективное значение). Мгновенное напряжение на вторичной обмотке выразим формулой U2 = U2m sin ɷt, положив начальный фазовый угол нулевым.

Под действием этого напряжения через диод VD1 и нагрузку сопротивлением Rн протекает ток только во время положительных полупериодов напряжения U2. На нагрузке выделяется напряжение Uн, форма которого показана на рисунке. Отрицательный полупериод напряжения U2 не пропускается диодом. Длительность полупериодов при частоте сети 50 Гц составляет 10 мс.

Найдем соотношение между действующим напряжением вторичной обмотки трансформатора U2 и средним выпрямленным напряжением: U2 = U2m / √2 = π Ucp / √2 = π U0 / √2.

Максимальное обратное напряжение на диоде во время отрицательного полупериода (когда диод закрыт) равно амплитудному значению напряжения вторичной обмотки U2m = π U0. Заметим, что если параллельно нагрузке подключить конденсатор фильтра, то напряжение на нем будет оставаться и во время отрицательного полупериода, тогда обратное напряжение на диоде возрастет. В пределе, когда емкость конденсатора фильтра и сопротивление нагрузки велики (ток нагрузки мал, и конденсатор не успевает разрядиться), напряжение U0 на выходе выпрямителя будет приближаться к амплитудному значению U2m, а максимальное обратное напряжение на диоде – 2U2m.

Действующее значение тока выпрямителя определяется как среднеквадратичное за период мгновенного тока (напомним, что ток течет только в течение одного полупериода и интегрирование ведется от 0 до Т/2). Таким образом, амплитудное значение тока вдвое больше действующего. Среднее значение тока определяется так же, как было ранее определено среднее значение напряжения – соотношениями между средним и амплитудным значениями тока.

Рассчитаем теперь мощность вторичной обмотки трансформатора Т, определив ее как произведение действующих значений напряжения и тока: P2 = U2 I2 = (π / √2) Uср (π / √2) Iср = 3,49 P0.

Таким образом, мощность вторичной обмотки трансформатора должна почти в 3,5 раза превышать полезную мощность, отдаваемую выпрямителем. Это делает невыгодным применение однополупериодного выпрямителя на практике, их поэтому и применяют редко, лишь в маломощных устройствах и в высоковольтных выпрямителях, рассчитанных на малый ток.

Двухполупериодный выпрямитель

Если диоды двух однополупериодных выпрямителей подключить так, чтобы ток каждого полупериода прохо­дил через общую нагрузку, получится двухполупериодный выпрямитель (рис. ниже), у которого каждый диод 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 – синусоидальное пульсирующее, с двумя полупериодами одной полярности за период. Таким же будет и ток в нагрузке.

Среднее напряжение на нагрузке удается определить интегрированием мгновенного значения напряжения од­ного полупериода за период, как это уже было сделано для однополупериодного выпрямителя, и умножить результат на два: Uср = U0 = 2U2m / π; U2m = π Uср / 2 = π U0 / 2.

Мы получили соотношение между средним и амплитудным значениями напряжения для двухполупериодного выпрямителя. Найдем действующее значение напряжения на вторичной обмотке трансформатора (на ее одной половине): U2 = U2m / √2 = π Uср /2√2 = π U0 / 2√2. Максимальное обратное напряжение каждого диода составит: Uoбp = 2U2m = π Uср = π U0.

Среднее значение тока в нагрузке за период определяем интегрированием мгновенного значения тока за один полупериод и умножаем на два. Действующее значение тока, протекающего через каждый диод, определяем, как среднеквадратичную функцию одного полупериода мгновенного значения тока за период.

Подставляя значение I2m для двухполупериодного выпрямителя, получаем: I2 = I2m / 2 = π Iср / 4 = π I0 / 4

Такой ток протекает через диод и через половину вторичной обмотки (ток фазы). На него и следует рассчитывать диаметр провода вторичной обмотки. В нагрузке ток вдвое больше, поскольку токи двух диодов суммируются.

Расчетную мощность вторичной обмотки трансформатора можно рассчитать, взяв суммарное напряжение вторичной обмотки 2U2 и помножить на ток фазы I2, или напряжение фазы U2 помножить на суммарный ток 2I2, или взять произведение напряжения фазы на ток фазы и результат удвоить. Во всех случаях итоговое выражение примет вид: P2 = (π² / 4√2) P0.

Что касается мощности первичной обмотки, то она равна: P1 = U1I1 = π² P0 / 8.

Таким образом, вторичная обмотка должна быть рассчитана на мощность, в 1,4 раза большую, чем первичная. 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 Кр = 2 / 3 или 67 %.

Однофазный мостовой выпрямитель.

Форма напряжения и тока в нагрузке совпадает с аналогичными формами для двухполупериодного выпрямителя. Хотя в этом выпрямителе только одна вторичная обмотка трансформатора (поэтому он и называется однофазным), в нагрузке выделяются обе полуволны тока, следовательно, выпрямитель двухполупериодный.

Среднее напряжение на нагрузке определяют по тем же формулам, что и для двухполупериодного выпрямителя, как и действующее значение.

Мощности первичной и вторичной обмоток для мостового выпрямителя равны. Коэффициент пульсаций такой же, как для двухполупериодного выпрямителя.

КПД

Теперь определим условный КПД для каждого из трех рассмотренных выпрямителей как отношение полезной мощности в нагрузке к расчетной мощности вторичной обмотки трансформатора.
1. Однополупериодный выпрямитель: ŋ = Р0 / Р2 = 2√2 P0 / π²P0 = 0,29;
2. Двухполупериодный выпрямитель: ŋ = Р0 / Р2 = 4√2 P0 / π²P0 = 0,57;
3. Однофазный мостовой выпрямитель: ŋ = Р0 / Р2 = 8Р0 / π²P0 = 0,81.

Наилучшие параметры у мостового выпрямителя, поэтому его широко применяют в устройствах малой и средней (до 1 кВт) мощности. Кратко его достоинства: лучше используются обмотки трансформатора, обратное напряжение диодов вдвое меньше, максимален условный КПД.