14. Однофазный однополупериодный выпрямитель, работающий на активную нагрузку.

Схема выпрямителя показана на рис. 3.1. Поскольку рассматривается идеальный выпрямитель, то u₂= U_2m·sin =K_T ·u₁= u′₁, где  = · t, а K_T – коэффициент трансформации идеального трансформатора. Под действием u₂ ток в цепи нагрузки протекает только в течение тех полупериодов, когда анод вентиля V имеет положительный потенциал относительно катода. Таким образом, вентиль V пропускает ток в первый полупериод.

Во второй полупериод, когда потенциал анода становится отрицательным, ток в цепи равен нулю, т.е.

i_d =i₂ = ·sin  (0  ) i_d =i₂ =0 (  2)

Выпрямленное U

u_d =R_d · i_d =U_dm · sin (3.1) где U_dm - амплитудное значение выпрямленного напряжения.

Среднее значение выпрямленного напряжения

U_dio = d =U_dm/π =U_2m /π (3.2)

Среднее значение выпрямленного тока (также тока V)

I_d= U_d / R_d = U_2m /( ·R_d) (3.3)

Действующее значение тока вентиля:

IRMS = = =U_2m/(2R_d) (3.4)

Максимальное обратное U на вентиле достигает амплитудного значения напряжения вторичной обмотки:

U_RRM=U_2m= ·U_dio (3.5)

На рис. 3.1 представлены временные диаграммы напряжений и токов, поясняющие работу выпрямителя.

Рис. 3.1. Однофазный однополупериодный выпрямитель при работе на активную нагрузку: а - эквивалентная схема; б-д - временные диаграммы напряжений и токов для неуправляемого режима ( = 0); е-з - то же для управляемого режима (  0)

Изменяя угол сдвига , управляющего импульса относительного напряжения анодной цепи u₂, можно регулировать среднее значение выпрямленного напряжения.

В этом случае среднее значение выпрямленного напряжения определяется по формуле:

U_di = = (1+ cos ) = (1+ cos) (3.6) где U_di0 - значение U_d при  = 0 для идеального выпрямителя.

Разложение функции напряжения со средним значением U_{di 0} в ряд Фурье дает гармонические составляющие с номерами  = 1,2,3...

Действующее значение всех гармоник, содержащейся в кривой выпрямленного напряжения, называется напряжением пульсаций U_q , а его отношение к идеальному постоянному напряжению U_{di 0} -коэффициентом пульсаций:q= U_q / U_{di 0}.(3.7)

Если в кривой постоянного напряжения содержится лишь единственная синусоидальная гармоническая составляющая, то коэффициент пульсаций определяется по формуле:

q’ =(U_{d max}-U_{d min})/(U_{d max}+U_{d min}) (3.8)

где U_{d max} и U_{d min} – соответственно максимальное и минимальное значение постоянного напряжения в течение одного периода. При этом коэффииент пульсаций в 2 раз больше, чем расчитанный по формуле (3.7)

15. Однофазный однополупериодный выпрямитель, работающий на активно-индуктивную нагрузку.

Анализ данного режима (рис. 3.2) важен для изучения влияния на процессы в выпрямителях сглаживающих фильтров с дросселем во входной цепи, например, при работе выпрямителя на обмотку электромагнита или обмотку машины постоянного тока мощностью до 1 кВт. Влияние индуктивности L_d заключается в следующем: энергия, запасенная в дросселе при нарастании тока i_d, увеличивает длительность _ протекания тока через вентиль. При  = 0 _>, а при 0 значение _ уменьшается. При _ >  в момент перехода напряжения u₂ через 0 вентиль V не может закрываться. Вследствие этого напряжение u_d будет нарастать в сторону отрицательной полуволны до тех пор, пока ток в вентиле не уменьшится до нуля.

При длительности импульса управляющего тока, равном , вентиль V не может закрыться после перехода напряжения u₂ через 0 даже после уменьшения тока в вентиле до нуля в силу того, что не выполняется второе условие закрывания вентиля V (не отсутствует импульс управляющего тока) до окончания управлябющего импульса.

Значение _ зависит от угла управления  и _н (_н = аrctg L_н/R_н).

Эти зависимости показаны на рис. 3.7.