19.Особенности работы управляемых выпрямителей на двигательную нагрузку.

При работе управляемого выпрямителя на противо ЭДС имеются следующие особенности (рис.2.30).

Вентиль Т включается в точке

(+), где  – угол управления.

Из-за наличия в цепи нагрузки индуктивных сопротивлений (X_a + X_d) ток будет затягиваться за точку O₃. Ток i_d может быть определен из уравнения

(2.83)

Решая уравнение (2.83), получаем:

(2.84)

ЭДС самоиндукции изображена на рис.2.30, г и в точке =  +  будет равна ­­(e_x = e₂  E₀).

Интервал  определяется из равенства площадей заштрихованных участков на рис.2.30,б, так как количество энергии, запасенной в магнитном поле индуктивных сопротивлений (X_a + X_d) на участке О₂O₃, полностью расходуется на участке O₃O₄.

20.Емкостный сглаживающий фильтр

Конденсатор, включённый параллельно нагрузке, периодически заряжается (т.е. запасает электрическую энергию) в те моменты времени, когда напряжение на выходе выпрямителя превышает напряжение на зажимах конденсатора. В те же периодически повторяющиеся промежутки времени, когда напряжение на выходе выпрямителя меньше, чем на зажимах конденсатора, последний отдаёт ранее запасённую энергию, разряжаясь через сопротивление нагрузки. Поэтому напряжение на зажимах заряженного конденсатора изменяется в относительно меньших пределах, чем изменялось бы напряжение на выходе выпрямителя при отсутствии ёмкости. В этом и заключается сглаживающее действие конденсатора, включённого параллельно нагрузке. Конденсатор, включённый на выходе выпрямителя, представляет собой ёмкостное сопротивление для переменной составляющей выпрямленного тока. Для обеспечения значительного сглаживания пульсаций необходимо, чтобы емкостное сопротивление конденсатора было значительно меньше, чем сопротивление нагрузки, т.е. чтобы выполнялось условие:

,

где – ёмкость конденсатора.

В этом случае большая часть переменной составляющей выпрямленного тока пойдет через емкость а не через нагрузку и пульсации напряжения на нагрузке уменьшаться

Емкостной фильтр целесообразно использовать в маломощных выпрямительных устройствах, отдавая себе отчёт в следующих недостатках такого решения:

• перегрузка источника питания большими токами зарядки конденсатора и уменьшение времени протекания тока через вентили, т.е. ухудшение режима работы источника питания;

• увеличение обратного напряжения до такой величины, при которой может возникнуть электрический пробой вентиля;

• при использовании емкостного фильтра в совокупности с импульсным стабилизатором напряжения транзистор будет работать в активной зоне, что приведёт к увеличению мощности рассеяния и уменьшению КПД стабилизатора.

21. Индуктивный сглаживающий фильтр

В обмотке дросселя, включённого в цепь выпрямленного напряжения, протекает пульсирующий ток. Переменная составляющая этого тока создаёт в сердечнике дросселя переменный магнитный поток, который индуктирует в его обмотке противоЭДС (ЭДС самоиндукции), препятствующую изменениям тока в цепи.

Уменьшение относительных изменений переменной составляющей тока в цепи вызывает уменьшение относительных изменений пульсаций напряжения на нагрузке.

В этом и заключается сглаживающее действие дросселя, включённого последовательно с нагрузкой. Для лучшего сглаживания пульсаций необходимо, чтобы индуктивное сопротивление дросселя было значительно больше, чем сопротивление нагрузки, т. е. чтобы выполнялось условие

,

где – коэффициент, зависящий от схемы выпрямления и показывающий во сколько раз частота основной гармоники выпрямленного напряжения больше, чем частота сети;– круговая частота (здесь– частота сети, от которой питается выпрямитель) – индуктивность дросселя.

Так как дроссель и последовательно включённая с ним нагрузка образуют для переменной составляющей делитель напряжения, то при выполнении условия () переменное напряжение на зажимах нагрузки будет значительно меньше, чем напряжение на зажимах дросселя.

Если, как это имеет обычно место, активное сопротивление дросселя невелико (), то активным падением напряжения на дросселе можно пренебречь и считать, что постоянная составляющая напряжения на выходе фильтра равна постоянной составляющей на входе фильтра. Таким образом, при наличии дросселя отношение переменной составляющей к постоянной на выходе фильтра значительно меньше отношения тех же величин на входе фильтра. Индуктивный фильтр обеспечивает хорошее сглаживание пульсаций при малых сопротивлениях нагрузки, т.е. при больших токах, поэтому его применяют главным образом в мощных выпрямительных установках. Следует обратить внимание на следующие его недостатки

• возможность появления перенапряжений в схеме при обрыве цепи нагрузки или её резком уменьшении за счёт ЭДС самоиндукции дросселя

• изменение сглаживающего действия фильтра при изменении тока нагрузки;

• применение индуктивного фильтра в импульсном стабилизаторе затрудняет получение хорошего качества переходного процесса.