1.4.Работа выпрямителя на активное сопротивление и емкость

Работа выпрямителя на емкость в сочетании с активным сопротивлением возможна только при включении емкости параллельно в цепь нагрузки. Параллельно включенная емкость применяется в качестве фильтра преимущественно на малые токи при значительных значениях активного сопротивления нагрузки. Запасаемая энергия в электрическом поле определяется квадратом напряжения на нагрузке

Так как постоянная времени в R C цепи определяется T=C ·Rd, то из этого вытекает преимущественная область применения емкости в качестве фильтра в маломощных установках.

Рис. 1.13. Однополупериодное выпрямление при активно-емкостной нагрузке

Работу схемы (рис.1.13) иллюстрируют временные диаграммы (рис.1.13,б), которые показывают, что в пределах каждого периода напряжения различаются два этапа:

1) когда вентиль проводит ток;

2) когда вентиль заперт.

В течение этапа проводимости вентиля, начинающегося при угле  (величина которого определяется в последующем) и продолжающегося в течение времени, обозначенного на рис.1.13,б углом , конденсатор заряжается до момента достижения максимума напряжения .

Зарядный ток

(1.67)

(определяемый участком пунктирной синусоиды ) опережает напряжениена .

Кроме зарядного тока вентиль пропускает одновременно ток в цепь нагрузки . Этот ток пропорционален мгновенным значениям

. (1.68)

До точки К, соответствующей максимуму напряжения , ток через вентиль равен сумме токов

. (1.69)

Соответственно этой сумме и построена кривая анодного тока на рис .1.13,б.

Пройдя максимум напряжения, конденсатор начинает разряжаться, и ток нагрузки становится равным сумме двух токов: тока вентиляи абсолютной величины разрядного тока конденсатора. При этом разрядный ток конденсатора возрастает, а токнеизменно следует уравнению (1.68).

При достижении равенства токов ток вентиля становится равным нулю (вентиль запирается напряжением конденсатораUс). В течение этапа проводимости напряжение на конденсаторе, как и на параллельно к нему присоединенной нагрузке, определяется напряжением вторичной обмотки трансформатора

(1.70)

В течение второго этапа (при =0) конденсатор разряжается на сопротивление нагрузки, становясь источником. В этом режиме абсолютная величина изменившего свое направление тока конденсатора равна току в нагрузке

(1.71)

а напряжение на конденсаторе и нагрузке изменяется по экспоненте с постоянной времени T=cR_d

(1.72)

Если постоянная времени (R_dC=T) достаточно велика, то экспоненциальная кривая спадает к нулю достаточно медленно, и разрядный ток, а вместе и ток нагрузки, сохраняют конечное значение до наступления определенного цикла проводимости. Вентиль заперт в течение времени, определяемого углом 2-.

Угол , определяемый точкой пересечения экспоненциальной кривой с синусоидой, и определяет собой ранее введенный угол начала проводимости вентиля по отношению к началу синусоиды питающего цепь напряжения.

Если напряжение на конденсаторе, соответствующее углу , обозначить через Е_сmin, то угол  можно определить из равенства

(1.73)

Таким образом, получая заряд от источника питания в течение этапа проводимости вентиля и разряжаясь затем на цепь нагрузки в течение остальной части периода , конденсатор может обеспечить непрерывность тока в цепи нагрузки (при достаточно запасенной энергии конденсатором). Кривая напряжения на нагрузке при этом получается более сглаженной, по сравнению со схемой выпрямления при чисто активной нагрузке.

Эффективность использования конденсатора возрастает с увеличением фазности выпрямителя и при большом значении нагрузочного сопротивления .