Главная - Литература

0 1 [2] 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39

Жирная кривая линия на этом рисунке, пересекающая синусоиду у ее вершин, показывает изменение во времени напряжения Uc на конденсаторе Со, а прямая штриховая линия, параллельная оси абсцисс графика, представляет постоянную составляющую выпрямленного напряжения на этом конденсаторе Uo. Кривые в нижней части того же рисунка представляют собой импульсы прямого тока через полупроводниковый вентиль, жирная линия - изменение выпрямленного тока и штриховая линия - его постоянную составляющую.


Рис. 2. Процессы в однополупериодном выпрямителе с емкостным фильтром.

Рассмотрение процессов в схеме выпрямителя начнем хотя бы с момента ti, после которого подводимое переяенное напряжение возрастает, имея полярность, соответствующую прямому направлению вентиля. Как видно из графика, в интервале времени ti-tz напряжение Uc на конденсаторе в любой момент больше мгновенного значения переменной э. д. с. еи, Ьследствие чего на вентиле получается разность потенциалов с полярностью, соответствующей обратному (запирающему) направлению вентиля, и ток через него не проходит (наличием обратного тока небольшой величины можно пренебречь) .

После момента 2 мгновенное значение переменной э. д. с. превышает напряжение на конденсаторе и через вентиль идет прямой ток, который частично идет на зарядку конденсатора и частично на нагрузку. Переменная э. д. с. проходит амплитудное значение Ецт. в момент 4, а, напряжение на конденсаторе достигает наибольшей величины несколько позднее - в момент 5. Поскольку падение напряжения на вентиле и на балластном резисторе относительно невелико, можно считать, что напряжение на конденсаторе Со в момент /5 приближается по величине к амплитудному значению переменной э. д. с.

Так как разность потенциалов на вентиле в момент становится равной нулю, то ток через вентиль должен прекратиться. Это



пда1Носгью справедливо для бестрансформаторного выпрямителя. Несколько иначе обстоит дело, если напряжение на вентиль поступает со вторичной обмотки трансформатора питания. В этом случае на развитие описываемого процесса оказывает влияние индуктивность рассеяния между первичной н вторичной обмотками трансформаторов. При всяком изменении тока через диод и, естественно, тока во вторичной обмотке трансформатора питания индуктивность рассеяния порождает во вторичной обмотке э. д. с. самоиндукции. Последняя препятствует нарастанию тока в начале импульса и стремится поддержать ослабевающий ток в цепи в конце импульса. В результате импульс тока через диод удлиняется и ток прекращается только в момент t; вместе с тем несколько уменьшается высота импульса тока (показано на графике штриховой линией). Естественно, чем больше индуктивность рассеяния трансформатора питания, тем больше расширяется и уплощается импульс. Очевидно, индуктивность рассеяния влияет и на процесс заряда конденсатора (на рис. 2 это влияние не показано).

Длительность и «высота» импульса тока через вентиль зависят также от емкости конденсатора Со и величины тока нагрузки. Практически длительность импульса обычно в 5-10 раз меньше длительности периода питающего переменного напряжения. Максимальное значение тока в импульсе может в 5-7 раз превышать величину /о.

После того как заряд конденсатора прекратился, ток в нагрузке выпрямителя поддерживается за счет расходования энергии, накопленной конденсатором; последний разряжается на нагрузку и напряжение на нем плавно уменьшается до момента /ю, когда снова возникает прямой ток через вентиль (эта фаза процесса соответствует фазе в момент tz). Далее процесс периодически, с частотой питающего напряжения, повторяется, как описано выше. Чем больше емкость конденсатора и чем меньше ток на нагрузку, тем меньше снижается напряжение на конденсаторе Со в промежутках между заряжающими импульсами, т. е. тем меньше пульсация напряжения на этом конденсаторе.

Однополупериодный выпрямитель на германиевом или кремниевом диоде с фильтром, начинающимся с конденсатора (рис. 1,6-г), может длительно надежно работать, если ток его нагрузки не будет превышать 0,5 предельной величины среднего выпрямленного тока, допускаемого для примененного диода в схеме однополупери-одного выпрямителя с чисто активной нагрузкой (рис. 1,а). Это- одно из условий надежной работы выпрямителя с полупроводниковым диодом. Если же в выпрямителе с фильтром, начинающимся с конденсатора, в качестве вентиля используется селеновый выпрямительный столб, то ток нагрузки не должен превышать 0,8 предельной величины, допускаемой для случая активной нагрузки.

Рассмотрим более подробно интервал времени от момента h до момента э, т. е. тот полупериод, когда поступающее на полупроводниковый вентиль напряжение является для него запирающим. Из верхнего графика на рис. 2 непосредственно следует, что во время этого полупериода напряжение на вентиле в любой момент равно сумме мгновенных значений напряжения на конденсаторе uc и переменной э. д. с. вц. Обратное напряжение на вентиле достигает макси1УГальной величины Uo6pm в момент времени ts, когда перемен-вая э. д. с. имеет амплитудное значение £iTm. Поскольку амплитуда переменной синусоидальной э. д.с . в К 2=1,41 раза больше ее дейт



ствующего значения £ii, то амплитуда обратного напряжения на вентиле нагруженного выпрямителя

o6p.= b41£„ + t/„. (3)

Практически руководствуясь соображениями надежности, для выпрямителя с фильтром, начинающимся с конденсатора, выбирают такой полупроводниковый диод, предельная амплитуда обратного напряжения которого превосходит действующее значение подводимого переменного напряжения по крайней мере в 3 раза. При Этом для расчета берут амплитуду обратного напряжения не выше допускаемой при наибольшей температуре окружающей среды, в которой будет работать выпрямитель, и учитывают нестабильность напряжения питающей сети, принимая наибольшую ожидаемую величину подаваемого на вентили переменного напряжения. Это является важнейшим условием надежной работы полупроводникового вентиля (диода) в выпрямителе. Соблюдение этого условия - достаточная гарантия того, что вентиль не будет пробит обратным напряжением, а обратный ток через него окажется невелик и поэтому можно будет считать, что ток этот практически не разряжает конденсатор.

В случае, если требуемое соотношение между подводимым напряжением и обратным напряжением вентиля не обеспечивается, включают последовательно пва или большее количество вентилей из расчета, чтобы сумма предельно допустимых для них амплитуд обратного напряжения была достаточной.

Все эти энергетические соотношения в полной мере сохраняются и для схем выпрямителей с П-образным фильтром (рис. 1,в-г).

Из верхнего графика на рис 2 ясно видно, что при однополупериодном выпрямлении напряжение на конденсаторе Со достигает максимального значения один раз в течение каждого периода питающего напряжения (столько же раз оно проходит минимальное значение). Следовательно, в данном случае частота пульсации выпрямленного напряжения fn равна частоте напряжения электросети.

Величина пульсации выпрямленного напряжения уменьшается при увеличении емкости Со и при уменьшении тока /о. Это легко объясняется следующими причинами: конденсатор большой емкости способен запасти значительную электрическую энергию, поэтому в интервале времени от ts (te) до tio будет израсходована относительно небольшая часть этой энергии и напряжение на конденсаторе снизится незначительно; вместе с тем уменьшение величины тока /о (ток, разряжающий конденсатор) также приводит к меньшей потере энергии конденсатора и меньшему снижению напряжения на нем в указанном интервале времени.

3. Двухполупериодное выпрямление

Схемы двухполупериодных выпрямителей, показанные на рис. 3, должны содержать трансформаторы питания с выводами от средних точек их вторичных обмоток.

Можно считать, что двухполупериодный выпрямитель состоит пз двух однополупериодных выпрямителей на вентилях Bi и Вг, работающих на общую нагрузку, причем переменное напряжение на один из них подается с верхней половины вторичной обмотки ( а), а на Другой - с нижней половины той же обмотки (Иб). Фазы перемен-

\{



0 1 [2] 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39



0.0008