7.5. Зовнішні характеристики випрямлячів малої потужності

Зовнішньою характеристикою випрямляча називають залежність середнього значення випрямленої напруги від середнього значення струму навантаження , (рис. 7.8). Якщо позначити дійове значення ЕРС обмотки транформатора як , то середнє її значення склало б . Ідеальне джерело живлення немає внутрішнього опору і зовнішня характеристика ідеального випрямляча являє собою горизонтальну пряму 1 з

Рис. 7.8 Зовнішні характеристики

В малопотужних випрямлячах без фільтра і з індуктивним фільтром зовнішні характеристи­ки майже лінійні і описуються рівнянням:

(7.13)

Тут п - кількість діодів, що одночасно проводять струм; - середнє значення опадку напруги на одному діоді; - внутрішній активний опір випрямляча, який дорівнює сумі приведеного до вторинної обмотки трансформатора активного опору його обмоток і опору втрат дроселя фільтра, якщо він є. Така зовнішня характеристика має вигляд прямої 2.

В разі наявності С-фільтра, зовнішня характеристика має характер, описаний вище в 7.4 і представлена на рис. 7.8 кривою 3. Робочою ділянкою характеристики З є та, де . Для роботи на цій ділянці характерно те, що діоди проводять струм на кутовому інтервалі . В разі зменшення опору наванта­ження к розряд конденсатора прискорюється, швидко зменшується , пульсації напруги зростають. Коли , характеристика 3 описується рівнянням (13.13) і вплив конденсатора вже не спостерігається.

При наявності L-С-фільтра і малих струмів навантаження кут і характеристика (крива 4) має кутопадаючий характер. Цю ділянку звичайно не використовують. Для (рис. 7.8) зовнішня характеристика 4 випрямляча з L-С-фільтром має невеликий нахил, але згладжувальна дія фільтра продовжується і коефіцієнт пульсацій значно не погіршується.

13.6. Резюме

1. Випрямлячі використовують для перетворення змінної напруги електричної мережі у постійну напругу потрібного рівня.

2. Звичайно випрямляч складається з трансформатора, вентильної (діодної) групи, згладжувального фільтра та, в разі необхідності, стабілізатора напруги. Головним елементом випрямляча є вентильна група. Інші елементи можуть бути відсутні.

3. Показники якості роботи випрямляча оцінюються коефіцієнтом пульсацій випрямленої напруги, стабільністю вихідної напруги, коефіцієнтом корисної дії. При виборі схеми випрямляча слід враховувати її складність (простоту) та вартість її реалізації. Для живлення електронних пристроїв звичайно необхідно забезпечувати коефіцієнт пульсації за першою гармонікою р₁ = 0,02÷0,05.

4. Найбільш поширеною схемою випрямляча є однофазна мостова схема на чотирьох діодах у якій середнє та дійове значення випрямленої напруги описуються рівняннями:

де - амплітуда напруги живлення вентильної групи. Коефіцієнт пульсації р та коефіцієнт пульсації за першою гармонікою р₁ вихідної напруги у мостовій схемі без згладжувального фільтра відповідно дорівнюють та , де т - кратність частоти пульсацій випрямленої напруги до частоти мережі.

5. Застосування випрямлячів з живленням вентильних груп від трифазних трансформаторів дозволяє:

• зменшити пульсацію випрямленої напруги;

• зменшити розрахункову потужність трансформатора;

• створити однакове навантаження для всіх трьох фаз мережі, що має істотне значення в разі великої потужності випрямляча.

6. Найменші значення коефіцієнта пульсації дає застосування трифазної мостової схеми, вентильна група якої складається з шести діодів. Коефіцієнт пульсації р та коефіцієнт пульсації за першою гармонікою р₁ вихідної напруги у трифазній мостовій схемі без згладжувального фільтра відповідно дорівнюють та