1.2.4 Работа выпрямителей на активно-индуктивную нагрузку

Для сглаживания пульсаций выпрямленного тока на выходе выпрямителя часто устанавливают сглаживающие фильтры с дросселем во входной цепи с достаточно большой индуктивностью, рисунок 1.2.8. Кроме того, этот режим возникает при работе выпрямителя на обмотку электромагнита или двигателя постоянного тока.

П

Рис. 1.2.8.

ри работе однополупериодного выпрямителя вследствие влияния индуктивности ток нагрузки сглаживается: замедляется время его нарастания и спадания, смещается момент амплитудного значения. Под действием тока поддерживаемого индуктивностью при смене полярности питающего напряжения увеличивается время проводящего состояния диода, рисунок 1.2.9. В момент окончания прохождения тока, диод

Рис. 1.2.9.

закрывается и к нему резко прикладывается обратное напряжение. Напряжение на сопротивлении R_d по форме повторяет ток.

В

Рис. 1.2.10

двухполупериодном выпрямителе с выводом средней точки трансформатора при работе на активно-индуктивную нагрузку, рисунок 1.2.10 ток не спадает до нуля при нулевых значениях напряжения . Ток в цепи с индуктивностью отстает по фазе от напряжения, поэтому максимумы тока и напряжения следуют с некоторой задержкой относительно максимумов напряжения , рисунок 1.2.11.

Рис. 1.2.11.

При увеличении индуктивности ее сглаживающее действие увеличивается и пульсации в кривой уменьшаются, однако, активное сопротивление сглаживающего дросселя увеличивает потери выпрямителя. Если предположить переменная составляющая будет полностью приложена к дросселю, а на нагрузке будет действовать только постоянная составляющая . Изменение формы кривой приводит к изменению кривых токов диодов, вторичной и первичной обмоток трансформатора. Кривая токов диодов при стремится к прямоугольной форме. Их амплитуда равна , а среднее значение . Кривая тока первичной обмотки трансформатора приближается к двуполярной кривой прямоугольной формы с амплитудой .

Кривая обратного напряжения на диоде при активно-индуктивной нагрузке, не отличается от кривой напряжения на диоде при работе на активную нагрузку и равна .

Работа на активно-индуктивную нагрузку является наиболее благоприятным режимом работы для выпрямителя. В этом случае по обмоткам трансформатора и через диоды протекает меньший по амплитуде ток. В результате чего уменьшается установочная мощность трансформатора и максимальный ток диодов.

1.2.5 Работа выпрямителей на активно-емкостную нагрузку

Рис. 1.2.12.

Для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения параллельно нагрузке подключают конденсатор достаточно большой емкости. В этом случае режим работы выпрямителя изменяется. Диоды открываются по очереди в те моменты времени, когда положительная полуволна напряжения U₂, приложенного к аноду диода, больше напряжения конденсатора. Половину времени, в течение которого протекает ток через диод принято называть углом отсечки . В те моменты времени, когда диоды закрыты, происходит разряд конденсатора на нагрузку. В результате кривая выпрямленного напряжения получается сглаженной.

Рис. 1.2.13.

Как правило, конденсатор подбирают таким образом, чтобы диоды находились в открытом состоянии примерно одну треть от времени закрытого состояния. В связи с чем, амплитуда импульса тока через диоды и обмотки трансформатора в три, пять раз превышает ток при RL нагрузке. Данный режим является наиболее тяжелым для выпрямителя, поскольку происходит перегрузка диодов и обмоток трансформатора по току. Особенно опасен момент включения выпрямителя, так как время первоначальной зарядки конденсатора затягивается и возникающий при этом импульс тока может вывести из строя полупроводниковые приборы.

В однополупериодном выпрямителе работа на RC- нагрузку, кроме описанных особенностей, приводит к увеличению максимального обратного напряжения прикладываемого к вентилю, так как во время закрытого состояния к диоду прикладывается напряжение равное разности напряжения вторичной обмотки трансформатора и напряжения заряженного конденсатора.