Работа выпрямителя на емкостную нагрузку
![](17462_html_6b2a033c.png)
Для эффективного сглаживания пульсаций должно выполняться условие . Необходимо учитывать сопротивление фазы выпрямителя , где , а ; – внутреннее сопротивление диода. Напряжение на диодах , . Диод открывается при , а при . 1-2 конденсатор заряжается с ![](17462_html_m2221a911.png) 2-3 конденсатор разряжается с ![](17462_html_732b9432.png) 3-4 конденсатор заряжается с ![](17462_html_m2221a911.png)
![](17462_html_8c14bcc.png)
Через вентиль протекает ток , . Пульсации выпрямленного напряжения будут меньше, если и будут большими. Если , , то пульсации не будет. Для расчета выпрямителей, работающих на :
1) не учитываются пульсации (нагрузка заменяется противоЭДС); 2) пренебрегают индуктивностью рассеивания трансформатора .
![](17462_html_31b583b6.png)
;
Среднее значение тока:
![](17462_html_4fc9e0ef.png)
где используется при работе в качестве величины, связывающей угол отсечки с параметрами выпрямителя. Приблизительное значение сопротивления трансформатора:
(2.1.40)
Схема
| однополупериодная
| двухполупериодная
| мостовая
| удвоения
| 3хф. с нулевым выводом
| 3хф. Мостовая
| Кг
| 2,3
| 4,7
| 3,5
| 0,9
| 6,9
| 4,5
|
- амплитуда магнитной индукции, Тл. Тл. - число стержней сердечника, несущих обмотки (для броневого , стержневого , 3хфазного ).
Поскольку все параметры выпрямителей зависят от , то они зависят от . В литературе приведены зависимости , , , .
(2.1.41)
находим по при : ![](17462_html_7f9770b3.png)
(2.1.42)
(2.1.44)
При подключении конденсатора параллельно нагрузке возрастает, уменьшается, в однотактной схеме увеличивается на , возрастает, возрастает. Происходит увеличение , , в однотактном выпрямителе увеличивается и , то есть - нагрузка утяжеляет работу выпрямителя.
2.1.7 Работа выпрямителя на индуктивную нагрузку.
![](17462_html_m6511cc47.png)
![](17462_html_24f47559.png)
При использовании сглаживающих дросселей в качестве первого элемента фильтра выпрямитель работает на индуктивную нагрузку . Это существенно изменит режим работы схемы. Обратимся к однополупериодной схеме. При включении дросселя в однополупериодную схему Э.Д.С. самоиндукции дросселя препятствует нарастанию и снижению тока. Протекание тока через вентиль происходит и в течение некоторой части отрицательного полупериода за счет того, что Э.Д.С. самоиндукции компенсирует отрицательное напряжение . Продолжительность протекания тока зависит от величины . Вентиль открыт большую часть времени, спадает до нуля, т.е. пульсации практически не уменьшаются. Поэтому в однополупериодных выпрямителях такие фильтры не применяются. Анализ работы такой схемы интересен с точки зрения учета индуктивности рассеяния обмоток трансформатора. Работа двухполупериодных и многофазных выпрямителей на - нагрузку существенно отличается от работы однополупериодной схемы. В этих схемах вентили работают поочередно, поэтому к моменту перехода тока с одного вентиля на другой его величина имеет не нулевое, а другое определенное значение. В качестве примера рассмотрим работу однофазной двухполупериодной схемы выпрямления с нулевым выводом на - нагрузку. Из-за влияния Э.Д.С. самоиндукции ток вентиля достигает своего максимального значения не в тот момент, когда , а
![](17462_html_m8391292.png)
несколько позже. .
Пульсации уменьшаются, уменьшается, . Типовая мощность трансформатора меньше, а длительность работы вентилей, ( ), такие же, как при активной нагрузке. Обычно индуктивность дросселя достаточно велика и пульсации токов и очень незначительны. Однако на работу мощных выпрямителей оказывает влияние индуктивность рассеяния вторичных обмоток трансформатора. Они соединены непосредственно с вентилями, а поскольку, согласно закону коммутации, скачкообразные изменения тока в цепях с индуктивностями не возможны, ток через открывающийся вентиль будет нарастать плавно, а через закрывающийся - плавно спадать.
![](17462_html_6ebc2a45.png)
называется углом перекрытия фаз. Он тем больше, чем больше и .
Эти коммутационные процессы приводят к тому, что:
1) несколько уменьшается; 2) переменные составляющие выпрямленного напряжения нарастают; уменьшается на величину
так как , амплитуда основной гармоники:
![](17462_html_m59eb8526.png)
![](17462_html_m1d2e4015.png)
![](17462_html_77cdca63.png)
Если включается нагрузка, то при изменении характер ее может меняться. При возрастании критическим значениям тока нагрузки будет такое, когда он, уменьшаясь, достигнет . Начиная с этого момента и при последующем уменьшении будет наблюдаться разрывность тока через дроссель, а это значит, что выпрямитель будет переходить в режим работы на емкостную нагрузку.
(2.1.46)
Критическое значение индуктивности дросселя:
(2.1.47)
Для обеспечения индуктивного характера нагрузки индуктивного дросселя должна быть больше .
2.1.8 Внешняя характеристика выпрямителя. Внешней характеристикой выпрямителя называют зависимость среднего значения выпрямленного напряжения от среднего значения выпрямленного тока нагрузки при неизменной величине входного напряжения. Уравнение внешней характеристики выпрямителя:
![](17462_html_430ff71.png)
где - порог выпрямления вентилей. - среднее значение выпрямленного напряжения в режиме холостого хода.
![](17462_html_m7b28840a.png)
![](17462_html_621a0ffd.png)
для двухполупериодного выпрямителя. Нелинейность характеристики объясняется нелинейностью ВАХ вентилей. Внешняя характеристика выпрямителя с - фильтром начинается с , равного амплитудному значению , до которого заряжается конденсатор
![](17462_html_cc62a04.png)
Наклон характеристики зависит не только от активных сопротивлений в выпрямителе, но и от емкости . Чем больше , тем медленнее разряд (больше ) и меньше наклон характеристики. Внешняя характеристика выпрямителя с фильтром начинается с того же значения , что и с - фильтром, но при малых ![](17462_html_m11826c37.png) быстро убывает за счет того, что быстро нарастает противо ЭДС самоиндукции дросселя. Далее следует плавный участок, где уменьшается за счет потери напряжения в обмотках трансформатора, вентилях, а также активном сопротивлении фильтра .
Внешняя характеристика - фильтра имеет наибольший наклон по сравнению с другими, что объясняется значительным падением напряжения на сопротивлении фильтра. Наклон внешней характеристики характеризует величину выходного внутреннего сопротивления выпрямителя. Чем круче спад характеристики, тем больше выпрямителя.
![](17462_html_m303ea3f3.png) |