Анализ выпрямителей при индуктивном характере нагрузки.
Работа выпрямителя существенным образом определяется характером его нагрузки. При этом выделяют активную нагрузку, активно-емкостную и активно-индуктивную. Рассмотрим как влияет активно-индуктивная нагрузка на работу выпрямителя. При работе выпрямителя на нагрузку, которая носит индуктивный характер реакция нагрузки на выпрямитель будет определяться этой индуктивностью.
,
где SC-
площадь поперечного сечения сердечника,
lср – длинна
силовой линии магнитного поля. В качестве
эл-та индуктивности в схеме выступает
катушка с ферромагнитным сердечником
в которой как правило имеется зазор.
В
ведение
зазора увеличивает индуктивность.
Рассмотрим как влияет индуктивная
нагрузка на однофазный однотактный
выпрямитель(рис. 1.3 (а)).Как мы видим, ток
вторичной обмотки i2
совпадает с током диода iv
и включает в себя свободную i2св
и вынужденную i2вн
составляющие. Это вытекает из следующего
соотношения: U2
= Lф*di2/dt
+ R*i2,
т.е. i2
= i2вн
+ i2св.
i2вн
= Im*sin(ωt-
φ),
i2св
= Im*sinφ*еxp(-t/τн),
в свою очередь τн
= Lф/R;
Lф –
индуктивность дросселя фильтра, R=
Rн +
rт + rv;
где rт и rv
- резистивные сопротивления обмоток
трансформатора и открытого диода(вентиля).
Приведенные диаграммы на рис. 1.3 б
указывают на то что ток в цепи нагрузки
плавно нарастает после открытия вентиля
и более резко спадает в конце интервала
проводимости ωt = λ. В
момент времени t=0, i=0; Uн
= i*Rн; UL
= L*(di/dt);
Uв
= UL
+ Uн. Таким
образом чем больше значение L тем меньше
постоянная составляющая выпрямленного
напряжения. Так же характерной особенностью
этой схемы является то, что при любой
постоянной времени ток нагрузки остается
прерывистым. Но у данной схемы существует
много недостатков, например низкий
коэфицент мощности, прерывистый характер
выпрямленного тока и резко падающая
внешняя характеристика, поэтому на
практике используется модификация
рассмотренной схемы, отличающаяся
наличием «обратного» диода (рис. 1.4, а).
Функция данного диода VD2 заключается в
том, что он создаёт разрядный контур,
по которому замыкается ток в обратном
полупериоде (π<ωt<2π),
поддерживаемый за счет накопленной
энергии в магнитном поле индуктивности
Lф в течении
первого полупериода(0<ωt<π).Обратим
внимание на то что в данной схеме
пульсации тока iн
уменьшаются с ростом τн
= Lф/R,
а постоянная составляющая I0
остаётся неизменной. При достаточно
больших значениях постоянной времени
τн импульсы
токов iv1
и iv2
становятся почти прямоугольными.(рис
1.4 б)
Н
о
и в этой схеме остаются существенные
недостатки, такие как большое значение
габаритной мощности, вынужденное
намагничивание магнитопровода
траснсформатора, которые существенно
ограничивают её применение. От таких
вот недостатков свободна двухтактная
схема выпрямителя(рис. 1.5 а). Значение
индуктивности Lф
в данном случае определяет только
уровень напряжения на нагрузке и не
влияет на его постоянную составляющую
и интервал проводимости диодов, что
характерно для всех схем с m ≥ 2. Временные
диаграммы токов и напряжений приведены
на рис. 1.5 б