3. Режим активно-індуктивного навантаження

Розрахунки здійснюються, виходячи з умови Фактично індуктивність навантаження за такої умови виконує роль фільтру, що забезпечує потрібний коефіцієнт пульсації струму навантаження.

Наявність індуктивності в колі навантаження не впливає на форму випрямленої напруги, так як, незалежно від характеру навантаження, діоди перемикаються в точках перетину фазних е.р.с. вторинної обмотки трансформатора. Тому співвідношення між вхідною та вихідною напругами випрямляча для зазначеного режиму визначається виразами (3.2) та (3.3).

Суттєвих змін зазнає форма струму. Прийнята умова означає ідеальне згладжування струму навантаження. На практиці ця умова виконується при співвідношенні між реактивною та активною складовими опору навантаження, вираженим нерівністю:

Ця нерівність виконується практично в усіх випадках експлуатації промислового обладнання з активно – індуктивним характером вхідного опору.

Згладжена форма струму спрощує розрахунки типової потужності трансформатора. Струм діода має вигляд прямокутника з амплітудою (див.рис.3.3 г,д). Звідси діюче значення фазного струму вторинної обмотки трансформатора:

(3.17)

Діюче значення струму первинної обмотки розраховується, виходячи з відповідної діаграми рис.3.3к, на зразок виразу(3.14):

(3.18)

Використовуючи вирази (3.3), (3.17) та (3.18), знайдемо повну потужність вторинної та первинної обмоток трансформатора:

(3.19)

Типова потужність трансформатора у випадку роботи випрямляча на активно-індуктивне навантаження:

Коефіцієнт використання трансформатора:

Тобто режим активно-індуктивного навантаження більш сприятливий, оскільки дозволяє дещо зменшити потужність трансформатора. Це пояснюється покращеним гармонічним складом кривої фазного струму в зазначеному режимі.

Як відомо, для згладжування пульсацій струму навантаження використовуються різні типи фільтрів. Найпростішим із них є індуктивний. Якщо навантаження носить активно-індуктивний характер, то його індуктивність одночасно виконує і функцію фільтра вищих гармонік струму. Якщо потрібно згладити струм до відповідного рівня і індуктивність L_d навантаження не задовольняє цій вимозі, то послідовно з навантаженням вмикається додаткова індуктивність .

В цьому випадку розрахунок ведеться для еквівалентної індуктивності L_ф, яка дорівнює сумі індуктивності навантаження та додаткової:

Введемо ряд понять, характерних для режиму фільтрації струму навантаження. Відношення амплітуди q-ї гармоніки випрямленого струму чи напруги до середнього значення цього ж струму чи напруги, називається коефіцієнтом пульсацій:

або (3.20)

Фізичне поняття цього коефіцієнту легко визначити з рисунку 3.4. Основна гармоніка випрямленої напруги має потрійну частоту по відношенню до частоти мережі живлення і зображена штриховою лінією. Оскільки амплітуда цієї гармоніки є найбільшою, то коефіцієнт пульсації потрібно визначити саме за її значенням. В цьому випадку номер гармоніки при коефіцієнті не ставиться.

Введемо поняття коефіцієнту фільтрації . Це відношення коефіцієнта пульсацій на виході випрямляча (до фільтру) до коефіцієнта пульсацій К_П на навантаженні (після фільтру), тобто:

(3.21)

Рис. 3.4

У виразі (3.21) розпишемо коефіцієнти пульсацій:

(3.22)

де: - коефіцієнт передачі постійної складової фільтру:

- коефіцієнт згладжування фільтру.

Оскільки фільтр розраховується з умови максимальної передачі постійної складової, то λ 1. Тому К_ф . Коефіцієнт згладжування показує в скільки разів амплітуда відповідної гармоніки випрямленої напруги чи струму на навантаженні менша за ту ж складову на вихідних затискачах випрямляча. Більш повна інформація про теорію сгладжуючих фільтрів наведена в теоретичних положеннях до виконання лабораторної роботи №8 в розділі 2. “Лабораторний практикум”.