Випрямляча при ємнісному навантаженні

За період напруги живлення схема працює у двох режимах:

1) на інтервалі , коли ключ замкнений

2) на інтервалі , коли ключ розімкнений .

Для першого режиму розрахункова схема наведена на рис.1.12, б. Електромагнітні процеси описуються такими рівняннями:

(1.18)

Для другого режиму розрахункова схема наведена на рис.1.12, в.

Електромагнітні процеси описуються такою системою рівнянь:

(1.19)

При переході від одного режиму до іншого структура схеми змінюється. Тому цей випрямляч відноситься до схем із змінною структурою. Визначимо струми і напруги для другого режиму.

Розв'язуючи друге рівняння системи (1.19), визначимо у загальному вигляді напругу на конденсаторі

(1.20)

Підставляючи одержане значення у перше рівняння системи (1.19) визначимо напругу на вентилі

(1.21)

Струм у конденсаторі

(1.22)

Струм у колі навантаження

(1.23)

Часова діаграма для обох режимів роботи випрямляча наведена на рис.1.12, г. Визначимо сталу інтегрування А та граничні моменти інтервалів і . Момент визначати не треба, оскільки внаслідок періодичності процесів

Момент визначаємо за умови рівності нулю струму в кінці першого інтервалу. При тому

Розв'язуючи рівняння (1.24), одержимо

Виходячи з умови безперервності напруги на конденсаторі у момент переходу від першого до другого інтервалу при , знаходимо

Із рівняння (1.26) одержимо

Момент часу визначаємо з умови періодичності процесів. При і напруги на конденсаторі повинні бути однакові

Підставляючи в рівняння (1.28) значення постійної інтегрування А одержимо

13) Як визначити моменти включення та виключення вентиля однопівперіодного випрямляча при навантаженні?

В момент на вентилі виникає позитивна напруга і він відкривається (ключ замикається). Напруга на вентилі стає рівною нулю (точка _{А на} рис.1.12, в). Рівняння рівноваги напруг в схемі буде таким

, (1.30)

де .

Розв'язавши рівняння (1.30) визначаємо струм у схемі на першому інтервалі

, (1.31)

де фаза (момент включення вентиля ) визначається із умови

Момент виключення вентиля можна знайти, зважаючи на те, що при струм спадає до нуля :

, (1.32)

де тривалість протікання струму.

14) Поясніть принцип дії однопівперіодного випрямляча при роботі на проти-ерс.

Випрямлячі використовуються для живлення, як статичних навантажень (які розглянуті вище), так і динамічних. Прикладом динамічного навантаження є електрична машина. Якщо електрична машина працює в режимі двигуна при сталій швидкості обертання, то при спрощених розрахунках її можна подати у вигляді послідовного з'єднання індуктивності і незмінної проти-ЕРС . Для згладжування пульсацій у колі навантаження вводять згладжувальний дросел

ь. Тому коло навантаження можна замінити еквівалентною схемою а індуктивністю і проти-ЕРС (рис.1.12, а).

Рис.1.13. Еквівалентні схеми та часові діаграми роботи однопівперіодного

Випрямляча при роботі на проти-ерс

Еквівалентна схема випрямляча наведена на рис.1.12, б. Тут враховано , (ключова модель діода), .

Схема має два інтервали роботи за період, які відповідають стану вентиля:

1. ключ замкнений ;

2. ключ розімкнений .

В момент на вентилі виникає позитивна напруга і він відкривається (ключ замикається). Напруга на вентилі стає рівною нулю (точка _{А на} рис.1.12, в). Рівняння рівноваги напруг в схемі буде таким

, (1.30)

де .

Розв'язавши рівняння (1.30) визначаємо струм у схемі на першому інтервалі

, (1.31)

де фаза (момент включення вентиля ) визначається із умови

Момент виключення вентиля можна знайти, зважаючи на те, що при струм спадає до нуля :

, (1.32)

де тривалість протікання струму.

Інтеграл (1.32) пропорційний середньому значенню напруги на еквівалентній індуктивності . Ця напруга повинна дорівнювати нулю, оскільки вважаємо, що індуктивність ідеальна і у ній відсутні втрати енергії. Рівняння (1.32) дає змогу визначити величину .

З іншого боку, рівняння (1.32) визначає загальну площу, що обмежена кривою відносно горизонтальної лінії . Інтеграл (1.32) буде дорівнювати нулю, якщо площа ділянки із знаком буде дорівнювати площі ділянки із знаком .

В момент струм спадає до нуля і вентиль закривається (ключ розмикається). На другому інтервалі періоду струм , а напруга на вентилі буде негативною (рис.1.13, в). Максимальна зворотна напруга на вентилі

. (1.33)

Стрибок напруги на вентилі у момент

.