
- •Методические указания
- •Основные понятия Принцип работы выпрямителя с нулевым отводом
- •Емкостной фильтр и особенности работы выпрямителя
- •Индуктивный фильтр и работа выпрямителя с таким фильтром
- •Требования по технике безопасности при выполнении лабораторной работы
- •Техника эксперимента
- •Порядок выполнения эксперимента и обработки результатов
- •1. Исследование работы выпрямителя на активную нагрузку
- •(Ключ s2 разомкнут)
- •2. Исследование работы выпрямителя с емкостным фильтром (ключи s1 и s2 замкнуты)
- •3.Исследование работы выпрямителя с индуктивным фильтром
- •Обработка результатов эксперимента
- •Содержание и оформление отчета по работе
- •Вопросы для самопроверки
- •Литература
Индуктивный фильтр и работа выпрямителя с таким фильтром
Индуктивный фильтр включается последовательно с нагрузкой, как показано на рис. 6 для выпрямителя с нулевым отводом.
Рис. 6
Работа
выпрямителя с индуктивным фильтром
иллюстрируется временными диаграммами
напряжений и токов, приведенными на
рис. 7. На рис 7,а представлена временная
зависимость напряжения
,
подаваемого на вход трансформатора.
Как и в случае активной нагрузки, диоды
схемы в открытом и закрытом состоянии
находятся попеременно. Время пребывания
каждого диода в одном из этих состояний
равно половине периода. В результате
на входе фильтра действует напряжение
,
представленное на рис. 7,б пунктиром.
Его временная зависимость такая же, как
и при активной нагрузке. Напряжение
обуславливает протекание тока в нагрузке
iн.
Его зависимость от времени, которая
представлена на рис. 7,в, можно объяснить
следующим образом.
Рис.7
Пульсирующее
напряжение
можно представить как сумму постоянной
составляющей, величина которой
определяется соотношением (2), и
гармонических составляющих. (Для
упрощения рассмотрения можно ограничиться
первой гармоникой). Ток в нагрузке также
является суммой этих же компонент.
Постоянная составляющая тока обусловлена
постоянной составляющей выпрямленного
напряжения и при пренебрежении активными
потерями в фильтре
.
(12)
Как видно, ее величина такая же, как и в случае отсутствия индуктивного фильтра (соотношение (4)).
Гармоническая
составляющая тока (первая гармоника)
обусловлена соответствующей составляющей
напряжения
,
отстает по фазе от этого напряжения, а
ее амплитуда вследствие падения
напряжения на индуктивном сопротивлении
фильтра, равном Lф,
будет тем меньше, чем больше индуктивность
.
Результат суммирования компонент тока
в нагрузке на рис.7,в выделен штриховкой.
Напряжение в нагрузке
определяется законом Ома
и на рис. 7,б
оно также отмечено штриховкой. Как
видно, напряжение
на выходе фильтра характеризуется
меньшей пульсацией, чем на его входе.
Рис.
7,г и 7,д дают представление об импульсах
токов, протекающих через открытые диоды.
Поскольку диоды с нагрузкой включены
последовательно, то сумма токов в диодах
равна току
в нагрузке. Значение среднего тока в
каждом диоде определяется, как и в
отсутствии фильтра, соотношением (8).
Временные
диаграммы на рис.7 отражают случай, когда
индуктивность фильтра является конечной
величиной, а сопротивление нагрузки
отлично от нуля. В случае
,
и, в частности при идеальном фильтре
,
пульсации тока и напряжения в нагрузке
устраняются полностью, а токи в диодах
будут представлять собой ряд прямоугольных
импульсов с амплитудой, равной среднему
значению тока в нагрузке
.
Наличие индуктивного фильтра не отражается на условии пребывания диодов в закрытом состоянии.
Эффективность сглаживающего действия фильтра определяется отношением амплитуд переменных составляющих напряжения на его выходе и в нагрузке. Если рассматривать только первую гармонику выпрямленного напряжения Um1, то амплитуда переменного тока в нагрузке сопротивлением Rн
.
Тогда амплитуда первой гармоники напряжения в нагрузке
.
Обычно Rн << Lф. Поэтому
.
Следовательно, эффективность сглаживающего действия индуктивного фильтра увеличивается при увеличении частоты и его индуктивности, а также при уменьшении сопротивления нагрузки.