Двухполупериодные выпрямители при работе на реактивную нагрузку

Лекция 3

1. Двухполупериодный нулевой неуправляемый выпрямитель при работе на индуктивную нагрузку.

Процессы в схеме выпрямителя при активно-индуктивной нагрузке (рис. 1, а) рассмотрим с помощью временных диаграмм (рис. 1, б).

а)

Как и при активной нагрузке, режим работы диодов определяется напряжениями U_2-1, U_2-2 вторичных обмоток трансформатора. Отличие заключается в том, что вследствие влияния индуктивности ток в цепи нагрузки I_d получается сглаженным (рис. 1, в,д).

Под действием индуктивности ток i_d не спадает до нуля при нулевых значениях напряжения U_d. Поскольку ток в цепи с индуктивностью отстает на фазе от напряжения, максимумы тока i_d следуют с некоторой задержкой во времени относительно максимумов напряжения U_d.

Форма кривых тока и напряжения в нагрузке R_н одинакова (рис. 1, г,д). Если активное сопротивление обмотки дросселя принять равным нулю, то среднее значение напряжения на нагрузке U_dн будет равно среднему значению напряжения U_d на выходе выпрямителя (рис. 1, г).

б)

Рис. 1

При увеличении индуктивности L ее сглаживающее действие повышается и пульсации в кривой U_dн уменьшаются.

При L→∞ переменная составляющая U_d будет полностью приложена к дросселю L, а на нагрузке будет действовать только постоянная составляющая U_d.

Изменение формы кривой i_d приводит к изменению вида кривых токов выпрямителя

Поскольку переключение диодов осуществляется в моменты времени 0, π, 2π, 3π и т.д., ток i_d (рис. 1, е) будет определяться током i_d интервалах 0-π, 2π-3π проводимости диода VD1, а ток i_a2 (рис. 1, ж) – током I_d на интервалах π-2π проводимости диода VD2.

Форма кривых токов i_a1, i_a2 близка к прямоугольной. Их амплитуда равна I_d≈U_d/R_н, а среднее значение I_a=I_d/2.

Претерпевает изменение и первичный ток i₁. Его кривая приближается к двуполярной кривой прямоугольной формы с амплитудой I_d/n (рис. 1, б).

Приняв при активно-индуктивной нагрузке кривые токов i₂ и i₁ прямоугольной формы, запишем выражение для их действующих значений

Изменяются по сравнению с режимом чисто активной нагрузки и соотношения для мощностей S₁, S₂ и S_т.

Кривая обратного напряжения на диоде (рис. 1, з) определяется суммарным напряжением двух вторичных обмоток силового трансформатора

Сглаживающая способность фильтров с индуктивным входом характеризуется коэффициентом сглаживания К_сг, который определяется отношением коэффициента пульсации на входе фильтра К_{н вх} к коэффициенту пульсаций на его выходе К_{н вх}

Расчет коэффициента сглаживания по первой гармонике производиться по формуле

амплитудные значения напряжений первых гармонических пульсаций соответственно на входе и выходе фильтра.

постоянные составляющие напряжения.

Приняв, что падение напряжения по постоянной составляющей в фильтра отсутствуют (U_dн=U_d), выражение для коэффициента сглаживания можно записать в виде

Режим работы мостовой схемы при активно-индуктивной нагрузках ничем не отличается от аналогичных режимов однофазной схемы с выводом нулевой точки.

Токи i₂, i₁ при активно-индуктивной нагрузке являются переменными, и форма их кривых приближается к прямоугольной. Для расчета действующих значений этих токов справедливы соотношения:

Мощности обмоток трансформатора