ТОП 10:

Работа выпрямителя на нагрузку с емкостной реакцией



Работой выпрямителя на нагрузку с емкостной реак­цией называется такой режим, при котором параллельно нагрузке включен конденсатор, что имеет место при исполь­зовании конденсатора в качестве первого элемента сглажи­вающего фильтра. На рисунке 16, а приведена однофазная однополупериодная схема выпрямления, работающая на на­грузку емкостного характера; на рисунке 16,б — графики напряжений и токов в схеме. Для упрощения анализа работы схемы допустим, что процесс заряда и разряда конденса­тора С является установившимся, т. е. к моменту U (рисунок 16,б, верхний график), напряжение на конденсаторе С имеет значение, равное uС0.

В интервале времени t0—t1 катод диода (точка К схе­мы) обладает более высоким потенциалом, чем анод, по­тенциал которого определяется значением напряжения u2 (рисунок 1,б, график показан пунктиром), следовательно, диод закрыт, а конденсатор С разряжается через сопро­тивление нагрузки RH, при этом ток нагрузки i0 равен то­ку разряда конденсатора iP, напряжение на конденсаторе uC уменьшается по экспоненциальному за­кону, и скорость разряда зависит от постоянной времени цепи разряда конденсатора:

С момента t1 диод открывается и будет открыт до момента t2, поскольку в. интервале времени t1— t2 напряже­ние t2, определяющее потенциал анода диода, оказывает­ся больше потенциала катода (точка K), который опреде­ляется напряжением u2 (рисунок 1,б, верхний график). Через открытый таким образом диод протекает ток iVD, который одновременно заряжает конденсатор и питает со­противление нагрузки, т. е.

iVD= i0+iЗ

где iЗ - ток заряда конденсатора С.

Напряжение на конденсаторе uC увеличивается (по экспоненциальному закону), причем скорость нарастания зависит от постоянной времени заряда конденсатора:

где =rДИН+rТР—внутреннее динамическое сопротив­ление фазы выпрямителя, в котором rДИН — динамическое сопротивление диода; rТР — сопротивление обмоток трансформатора, приведенное к фазе вторичной обмотки.

Рисунок 16 - Однополупериодная схема выпрямления с емкостной нагрузкой (а), диаграммы напряжений и токов в схеме (б)

 

Затем в интервале времени t2 –t3 диод вновь закрыва­ется и схема работает так же, как и в интервале t0— t1, т. е. конденсатор С опять разряжается через сопротивление на­грузки, поддерживая при этом в ней ток i0 прежнего на­правления.

График напряжения u0 в соответствии со схемой вклю­чения конденсатора С и нагрузки RH (рисунок 16, а) повторя­ет график напряжения на конденсаторе uC, причем если , где Т- период изменения напряжения u2, то напряжение u0 не уменьшается до нуля, а имеет конечное (минимальное) значение (рисунок 16,б).

График выпрямленного тока i0 повторяет график u0, среднее значение выпрямленного тока I0 и среднее значе­ние выпрямленного напряжения U0 связаны соотношением I0= U0/RH Из графика iVD видно, что в схеме по отношению к току диода проявляется отсекающее действие конденсатора С, причем время работы диода tИ и угол отсечки уменьшаются при уменьшении постоянной заряда конден­сатора и при увеличении постоянной разряда конденса­тора . Поскольку во время заряда конденсатора С по дио­ду протекает ток iVD = i0 + iЗ, то соответствен­но увеличивается амплитуда тока диода IПР. И.П. и действую­щее значение тока вторичной обмотки трансформатора I2, что, в свою очередь, приводит к увеличению мощности об­моток трансформатора. Таким образом, использование обмоток трансформатора при емкостном характере нагруз­ки значительно хуже, чем при активной нагрузке.

Как видно из графика u0 (uC), для того чтобы выпрямленное напряжение на нагрузке имело бы меньшие пульсации, постоянная времени разряда = СRH должна быть возможно больше. Поэтому выпрямители с емкостным характером нагрузки применяются в маломощных выпрямительных устройствах, работающих с небольшими токами нагрузки и большими RH.

Обратное напряжение на вентиле uОБР (рисунок 16,б, ни­жний график) приложено к электродам закрытого диода в интервалах времени to—t1, t2 —t3 и складывается из напряжения на зажимах вторичной обмотки трансформатора u2 и напряжения на зажимах конденсатора uC, его максимальное значение определяется выражением UОБР = U2m+UC MAX. Если емкость конденсатора достаточно велика, что соответствует большому значению =CRH и минимальным пульсациям, то напряжение на зажимах конденсатора меняется незначительно и близко к амплитудному значению U2m, т.е. UC MAX U2m. Тогда

UОБР. И. П.=2U2m

Таким образом, обратное напряжение в данной схеме примерно в 2 раза больше, чем в однополупериодной схеме, работающей на активную нагрузку.

Двухполупериодная схема. Работа двухполупериодной схемы выпрямления (рисунок 17) сводится к поочередному заряду конденсатора токами, протекающими через диоды VD1 и VD2, и разряду его на нагрузку RH. При одинаковых значениях сопротивления нагрузки RH и емкости конден­сатора С выпрямленное напряжение двухполупериодного выпрямителя u0 имеет меньшие пульсации, чем при однополупериодном выпрямлении. Обратное напряжение на диоде, как и при работе этого выпрямителя на активную нагрузку, определяется напряжением всей вторичной об­мотки трансформатора:

UОБР. И. П.=U’2m+U”2m=2U2m

Рисунок 17 - Двухполупериодная схема выпрямления с емкостной нагруз­кой (а), диаграммы напряжений и токов в схеме (б)

 

К недостаткам выпрямителей, работающих на нагрузку с емкостной реакцией, относятся:

1) большая амплитуда тока диода IПР.И.П;

2) увеличение габаритной мощности трансформатора;

3) значительное обратное напряжение на диоде UОБР. И. П.;

4) резко выраженная зависимость значения выпрямлен­ного напряжения от тока нагрузки (это зависимость может быть ослаблена увеличением емкости конденсатора).







Последнее изменение этой страницы: 2016-09-19; Нарушение авторского права страницы

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 100.24.122.228 (0.004 с.)