16. Однофазный однополупериодный выпрямитель, работающий на емкостную нагрузку.

Эта схема (рис. 3.3) используется при малых токах нагрузки. На интервале ₁    ₂ ток, потребляемый от сети, протекает через вентиль, и конденсатор С заряжается. Как только U на конденсаторе u_c , станет равно или больше напряжения u₂ , вентиль V закрывается. После запирания вентиля ток нагрузки обеспечивается конденсатором, который разряжается, и напряжение u_d снижается по экспоненциальному закону с постоянной времени  = RC. Очевидно, пульсации U_d зависят от . Если  больше 3/f и сопротивление обмотки трансформатора меньше сопротивления нагрузки, выпрямленное U остается в течение всего периода практически постоянным и примерно равным ·U₂.

Так как ток i_V протекает через диод лишь в течение небольшой доли периода, диод переиспользуется по току (рис. 3.3, 6).

В реальных схемах, т. е. если преобразователь не считать идеальным, U на конденсаторе С, а следовательно, и напряжение u_d на интервале ₁ – ₂ оказываются несколько меньше напряжения u₂ вследствие падения напряжения в цепи заряда от протекания зарядного тока. Падение напряжения u складывается из падения напряжений на активных сопротивлениях первичной и вторичной обмоток трансформатора, соединительных проводах и падения напряжения на диоде. При этом временные диаграммы напряжения u_d тока вентиля i_V имеют вид, показанный на рис. 3.3, в. Следовательно, и зарядный ток конденсатора, и ток вторичной обмотки трансформатора, и ток вентиля i_V имеют вид импульсов с амплитудой I_VM . С учетом коэффициента трансформации К_T такую же форму имеет и первичный ток i₁ .

Однако при расчетах преобразовательных установок в энергетике значение u₂ принимают на зажимах вторичных обмоток трансформатора под номинальной нагрузкой. Таким образом, на долю u остается падение напряжений в вентиле и активных сопротивлениях соединительных проводов. Вследствие этого им можно пренебречь при анализе работы преобразователей, а учитывают только при расчете токов короткого замыкания.

Рис. 3.3. Однофазный однополупериодный выпрямитель при активно - емкостной нагрузке (а) и временные диаграммы его работы, (б)для идеального выпрямителя, (в)для реального выпрямителя

17. Однофазный двухполупериодный выпрямитель, работающий на активную нагрузку.

При поступлении полуволны напряжения u₁ положительной полярности (интервал 0    ) на вторичных обмотках трансформатора действуют напряжения u₂₁ и u₂₂ с полярностью относительно нулевой точки (рис. 3.9, а без скобок). На интервале 0     вентиль V1 открыт, а V2 закрыт. На данном интервале ток вентиля V1 равен току нагрузки i_V1 = i_d = u₂₁/R. В последующем процессы в схеме повторяются: поочередно проводят ток то вентиль V1, то V2. Временные диаграммы при  = 0 и   0 показаны на рис. 3.10, а и б.

Среднее значение выпрямленного напряжения U_d определяется из временной диаграммы:

U_dio = U_2m sin d = d =2· U₂/π ≈ 0.9U₂ (3.9)

Поскольку величина U_d при расчете выпрямителя является заданной, значение вторичного напряжения трансформатора определяется из выражения:

U₂ = U_{di 0} = 1.1·U_{di 0} (3.10)

Коэффициент пульсаций по первой гармонике для двухполупериодного выпрямителя (нулевой и мостовой схем) составляет q = 0.67, т.е. амплитуда первой гармонической составляет 67% от U_d.

Рис. 3.10. Временные диаграммы работы однофазного двухполупериодного выпрямителя на активную нагрузку при  = 0 (а) и   0 (б)

Так как ток i_d протекает через вентили поочередно, средний ток через каждый вентиль составит:

I_V = I_d /2 (3.11)

Когда ток проводит открытый вентиль, на закрытый вентиль действует обратное U. При открытом вентиле V1 на V2 в обратном направлении действует суммарное U двух полуобмоток трансформатора Т, в связи с чем U_RRM = 2u₂, т.е. U_RRM = 2 U₂ =  U_{di 0} (3.12)

Поскольку ток вторичной обмотки определяется анодным током соответствующего вентиля (i₂ = i_V ), то действующее значение тока вторичной обмотки будет:

I₂ = = I_d (3.13)

Ток i₂ в первичной обмотке трансформатора Т имеет синусоидальную форму и для каждого полупериода определяется током вторичной обмотки с учетом коэффициента трансформации К_Т: I_2m = U₂ = I_d (3.14)

откуда I₁ = = I_d (3.15)

Временные диаграммы для случая   0 приведены на рис. 3.10, б. Среднее значение выпрямленного напряжения U_di определяется соотношением (3.6), а регулировочная характеристика – кривой рис. 3.6.