3.2 Работа выпрямителей на нагрузки индуктивного и емкостного характера

Рассмотрим работу однофазной однополупериодной схемы выпрямителя на нагрузку индуктивного характера (рисунок 3.4).

При положительном полупериоде напряжение вторичной обмотки трансформатора диод проводит ток. При увеличении напряжения ток через диод нарастает, при этом на дросселе L возникает противо-ЭДС, направленная противоположно напряжению и препятствующая нарастанию тока диода. При уменьшении напряжения ток диода уменьшается. На дросселе снова возникает противо-ЭДС противоположного знака, которая стремится поддерживать неизменным ток в цепи.

Рисунок 3.4  Однополупериодная схема выпрямления с нагрузкой индуктивного характера

Форма выпрямленного напряжения повторяет форму тока, протекающего через диод. Форма обратного напряжения на диоде отличается от формы обратного напряжения при работе выпрямителя на активную нагрузку. Обратное напряжение в момент запирания диода изменяется скачкообразно, достигая максимума, равного амплитуде напряжения вторичной обмотки трансформатора.

Особенности работы выпрямителя на индуктивную нагрузку:

1. коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения меньше, чем при работе выпрямителя на активную нагрузку;

2. максимальное и действующее значения тока через диод уменьшаются;

3. длительность протекания тока через диод увеличивается, а максимум тока сдвигается относительно максимума напряжения вторичной обмотки;

4. среднее значение выпрямленного напряжения меньше, чем при активной нагрузке.

Рисунок 3.5  Временные диаграммы напряжений на на нагрузке , на вторичной обмотке трансформатора и обратного напряжения, приложенного к диоду,

Рассмотрим работу двухполупериодной схемы на емкостную нагрузку (рисунок 3.6).

Пусть к моменту времени t₁ на конденсаторе остается напряжение U₀. ток через вентиль VD1 будет протекать лишь во время положительного полупериода, когда напряжение, приложенное к конденсатору будет превышать напряжение на конденсаторе .

Рисунок 3.6  Двухполупериодная схема выпрямления с нагрузкой емкостного характера

В интервале времени > (см. рисунок 3.7) и кондесатор заряжается током вентиля VD1. Напряжение на конденсаторе и нагрузке нарастает по экспотенциальному закону, а скорость нарастания зависит от постоянной времени цепи заряда конденсатора:

,

где С  емкость конденсатора;

– внутреннее сопротивления вентиля;

– активное сопротивление вторичной полуобмотки трансформатора;

Рисунок 3.7  Временные диаграммы напряжений на конденсаторе (t), на нагрузке (t), на вторичных полуобмотках трансформатора (t) и (t) и токов (t) и (t), протекающих через диоды

В интервале времени напряжения и не превышают напряжение на конденсаторе и диоды не проводят ток. В этом интервале конденсатор разряжается на сопротивление нагрузки. Скорость разряда конденсатора зависит от постоянной времени цепи разряда конденсатора

,

где  сопротивление нагрузки.

В следующий промежуток времени пока напряжение превышает напряжение на конденсаторе конденсатор заряжается через диод VD2, после чего вновь разряжается через сопротивление нагрузки и далее процесс повторяется.

Особенности работы выпрямителя на емкостную нагрузку:

1. уменьшается коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения;

2. увеличивается среднее значение выпрямленного напряжения;

3. уменьшается время работы диода;

4. увеличивается максимальные значения токов, протекающих через диоды.