13.Работа выпрямителя на емкосную нагрузку.Временные диаграммы,среднее значение выпрямленного напряжения.Элементры схем управления тиристорных выпрямителей.

При работе выпрямителя на емкостную нагрузку первым элемен­том сглаживающего фильтра, следующим непосредственно за вен­тильным блоком, является конденсатор достаточно большой емко­сти. Рассмотрим работу выпрямителя на емкостную нагрузку на при­мере схемы рис. 3.14,а. Сопротивление R, введенное в каждую из фаз вторичной обмотки трансформатора Т, представляет собой сумму ак­тивной составляющей сопротивления короткого замыкания транс­форматора R_к и дифференциального сопротивления диода -Rvd • Вре­менные диаграммы, поясняющие работу схемы в установившемся ре­жиме, приведены на рис. 3.14,б'. В интервале от 0 до π ЭДС e₂₁ на­правлена снизу вверх (знаки ЭДС показаны на рис. 3.14a). Однако до момента, соответствующего углу w1t1, диод VD1 закрыт, поскольку напряжение ис на конденсаторе С больше ЭДС e₂1. Диод VD1 откры­вается когда e₂1 превысит uc на величину, равную пороговому напря­жению Uп этого диода, и будет открыт до тех пор, пока в момент w1t2 уменьшающаяся ЭДС e₂1 не сравняется с напряжением uc В интер­вале w1t₂ < w1t <w1t3t₃ оба диода закрыты и напряжение u0 = uc = uн на выходе выпрямителя уменьшается по экспоненциальному закону до тех пор, пока в момент w1t3 не откроется диод VD2. Далее в интер­вале w1t₃ < w1t <w1t4₃ открыт диод VD2 и осуществляется подзаряд конденсатора С и передача энергии из сети в нагрузку.

Как следует из рис. 3.14б,, каждый диод открыт в 'течение вре­мени, меньшего половины периода Т1/2 изменения напряжения u1. Причем увеличение постоянной времени разряда т_р = CR_H конден­сатора (рис. 3.14,в) приводит к уменьшению длительности открытого состояния диодов. При этом увеличивается среднее значение выход­ного напряжения выпрямителя ( U ' 0 > U0), и амплитудное значение токов, протекающих через все элементы, стоящие до конденсатора С, а также уменьшается размах пульсаций (от пика до пика) выходного напряжения. В пределе при т_р —> ∞ (режим холостого хода вы­прямителя) напряжение U0 достигает амплитудного значения ЭДС фазы вторичной обмотки трансформатора Е₂m, а переменная состав­ляющая этого напряжения (пульсация) становится равной нулю.

Из выше изложенного можно сделать следующие выводы:

• все параметры выпрямителя зависят от длительности открыто­го состояния диода;

• коэффициент формы кривой тока (отношение действующего зна­чения к среднему значению) через любой элемент выпрямителя,стоящий до конденсатора, при работе на емкостную нагрузку су­щественно больше, чем при*" работе на индуктивную нагрузку. Следовательно, существенно большими будут и потери мощно­сти в этих элементах, т.е. ниже КПД выпрямителя;

• • амплитудное значение тока, потребляемого от сети (Jomn21на рис. 3.14,б) при работе на емкостную нагрузку существенно боль­ше, чем при работе на индуктивную нагрузку.

Следовательно, выпрямители, работающие на нагрузку емкост­ного характера, могут вызывать искажение формы кривой напряже­ния сети (в том случае, когда их выходная мощность соизмерима с мощностью сети, или когда токораспределительная сеть обладает достаточно большим сопротивлением). Поэтому ГОСТ Р 5317.3.2-99 рекомендует применять этот режим работы только при мощности, потребляемой выпрямителем, не более 600 Вт. Оценка амплитудно­го значения тока г±, потребляемого от сети, часто осуществляется с помощью такого параметра, как коэффициент амплитуды. Под коэф­фициентом амплитуды понимают отношение амплитудного значения тока к его действующему значению: Если при работе рассматрива­емого выпрямителя (рис. 3.14) на нагрузку индуктивного характера коэффициент амплитуды практически равен 1, то при работе на ем­костную нагрузку он может достигать значений больше 5.

для среднего значения выходного напряжения выпрямителя можно записать

U₀ = Е_2т cos 

14,15. Сглаживающие фильтры. Назначение, классификация, параметры. Влияние частоты на массогабаритные показатели.Индуктивный фильтр:принцип действия,пар-ры,влияяяние частоты на массогабаритные показатели.

Качество выходного напряжения схем выпрямления не удовлетворяет требованиям, предъявляемым аппаратурой теле­коммуникации и информатики по критерию пульсаций или допустимому уровню переменных составляющих. Для получения необхо­димого качества выпрямленного напряжения на выходе вентильно­го звена включают специальное звено, «сглаживающее» пульсации. Смысл эффекта сглажива­ния состоит в том, что величина постоянной составляющей на выходе сглаживающей цепи значительно больше, чем амплитуда переменной составляющей, то есть коэф­фициент передачи цепи подключенной к выходу схемы выпрямления по постоянному току значительно больше, чем по переменному току. В общем случае сглаживающее звено является фильтром нижних ча­стот (ФНЧ). Задачей сглаживающего фильтра является передача с минимальными потерями постоянной составляющей его входного на­пряжения и ослабление переменных составляющих до приемлемого уровня. Основным показателем фильтра является коэффициент сгла­живания q, который определя­ется как отношение коэффициента пульсации на входе фильтра к коэффициенту пульсации на его выходе. Определяя коэффициент пульсации через отношение амплитуды первой гармоники к постоянной составляющей (сред­нему значению) напряжения, можно коэффициент сглаживания представить в виде q=Кф/Кп, где Кф — отношение амплитуд первой гармоники на входе Um1 и на выходе Um1 - фильтра, называемое коэффициентом фильтрации; Кп — величина, обратная отношению среднего значения напряжения на выходе U02 и на входе U01 фильтра, которая назы­вается коэффициентом передачи. С учетом принятых обозначений коэффициент фильтрации фильтра Кф=qКп. В схемах реальных фильтров коэффициент передачи близок к единице, поэтому для упрощения расчетов можно принимать Кф=q.По принципу действия сглаживающие фильтры подразделяют на активные и пассивные фильтры.Активные сглаживающие фильтры являются схемами с частот­но зависимой обратной связю и могут рассматриваться как частный случай линейных стабилизаторов.Пассивные фильтры используют для сглаживания пульсаций инерционные элементы: конденсаторы, дроссели или их комбинацию. По этому критерию их подразделяют на RC-фильтры и LC-фильтры.

Индуктивный фильтр (рис. а) представляет собой реактивную катушку (дроссель) с индуктивностью L (индуктивное сопротивление x_L = 6,28fL) и активным сопротивлением R_ф. Катушка включается последовательно с сопротивлением нагрузки R_н. Фильтр работает эффективно в цепях с большим током, если выполняются условия 6,28fmL >> R_н и R_ф << R_н. В этом случае постоянная составляющая напряжения на входных зажимах фильтра мало отличается от постоянной составляющей напряжения на выходе, так как

U_овх / U_овых = I_o (R_ф + R_н) / I_oR_н = R_н / R_н = 1.

Для большего сглаживания применяются многозвенные фильтры.