1.6 Робота випрямляча на індуктивне навантаження
Навантаження випрямляча в цьому випадку є комплексним і складається з індуктивного та активного опору (рисунок 1.22). Такий режим роботи має місце, наприклад, при використанні L-фільтра, при живленні обмоток реле та двигунів.
Рисунок 1.22 – Схема однофазного однопівперіодного випрямляча
з індуктивним навантаженням
Як і в
попередньому випадку вентиль підмикає
навантаження при кожному позитивному
півперіоді напруги U2
на вторинній обмотці трансформатора.
Через те, що в колі вторинної обмотки
знаходиться індуктивність L,
в якій відповідно закону Ленца виникає
ЕРС, що протидіє росту струму, то струм
в колі росте повільніше, ніж напруга,
що його викликає (рисунок 1.23) [3, 4]. У
момент часу, коли струм досягає свого
максимального значення, магнітний
потік
перестає рости і ЕРС самоіндукції
дроселя
стає рівною нулю.
Далі струм починає зменшуватися. Це призводить до того, що в обмотці дроселя знову виникає ЕРС самоіндукції, але вона уже буде протидіяти зменшенню струму, і струм через навантаження буде протікати навіть тоді, коли напруга U2 стане рівною нулю.
З енергетичної точки зору робота випрямляча пояснюється так: при збільшені струму енергія накопичується в магнітному полі індуктивності, а при зменшенні вона витрачається на його підтримку.
Рисунок 1.23 – Часові діаграми роботи однопівперіодного випрямляча
при індуктивному навантаженні
Час, на протязі якого протікає струм в навантаженні, і відповідний йому кут Θ, виявляються більшими, ніж половина періоду вхідної напруги, як це мало місце при активному навантаженні. Чисельно тривалість струму пропорційна постійній часу:
. (1.18)
Збільшення індуктивного опору дроселя призводить до зменшення амплітуди струму через вентиль. Внаслідок цього зменшується постійна складова випрямленого струму. Вона визначається виразом:
. (1.19)
При Θ=180, що має місце при активному навантаженні, тобто L = 0 і τ = 0, постійна складова максимальна і співпадає зі значенням, яке було отримане раніше (1,5, 1.6). При збільшенні індуктивності постійна складова випрямленої напруги зменшується. Вона зменшується різкіше, ніж змінна складова.
Для забезпечення фільтрації гармонічних складових вихідної напруги величину індуктивності дроселя вибирають з умови:
. (1.20)
Величина активного опору дроселя Rдр повинна бути значно меншою опору навантаження Rдр << Rн.
Якщо
,
токоефіцієнт
пульсацій
складає 10...20 %. При практичній реалізації
пристроїв досягти такого співвідношення
простіше при малих значеннях Rн.
У зв’язку з цим фільтри, в яких переважає
індуктивна реакція, використовують у
випрямлячах великої та середньої
потужності.
У багатофазних випрямлячах з навантаженням індуктивного характеру процеси протікають інакше. До таких випрямлячів належать і двопівперіодні та мостові. Справа у тому, що у багатофазних схемах наступний вентиль вмикається тоді, коли струм працюючого вентиля і напруга на навантаженні не дорівнюють нулю. Такі схеми забезпечують значно менші рівні пульсацій вихідної напруги.
Виходячи із вище викладеного та матеріалів літературних джерел, можна зробити такі висновки [4 ]:
індуктивність дроселя можна приймати тим меншою, чим менший опір навантаження. Фільтри згладжування пульсацій, які починаються з дроселя, доцільно використовувати при великому навантаженні;
пульсації
випрямленої напруги при
будуть малими, так як падіння змінної
складової відбувається головним чином
на індуктивному опорі;
рівень пульсацій зменшується при збільшенні кількості фаз випрямлення;
при збільшенні індуктивності зменшується постійна складова випрямленої напруги.