Выпрямители с активной нагрузкой

Однополупериодная схема выпрямителя

Схема однополупериодного выпрямителя с активной нагрузкой приведена на рис.1.1а, временные диаграммы, поясняющие принцип действия – на рис1.1б.

При синусоидальном напряжении сети э.д.с. вторичной обмотки трансформатора также изменяется по синусоидальному закону:

e₂(wt) = E_2m sinωt.

Дальнейший анализ схемы проводится в предположении, что диод имеет идеальную характеристику (напряжение отсечки Е _о = 0), что практически имеет место при Е_2m >> Е₀.

Рис.1.1 Однополупериодная схема выпрямителя с активной нагрузкой (а)

и временные диаграммы ее работы (б)

В положительный полупериод (0 £ wt £ p) диод включен в прямом направлении и в цепи вторичной обмотки трансформатора протекает ток:

,

где - сопротивление трансформатора, приведенное ко вторичной обмотке;

R_i - прямое сопротивление диода.

Напряжение на нагрузке равно (рис.1.1б):

В отрицательный полупериод (p £ wt £ 2p) диод включен в обратном направлении и ток вторичной обмотки трансформатора практически равен нулю. Напряжение на нагрузке также равно нулю. Таким образом, напряжение и ток в нагрузке постоянны по направлению, но переменные по величине. Основными характеристиками в цепях постоянного тока являются средние значения напряжения U₀ и тока I₀.

По отношению к нагрузке выпрямитель можно представить активным двухполюсником (рис.1.2), параметры которого определяются по теореме об эквивалентном генераторе:

Рис.1.2 Эквивалентная схема выпрямителя

При необходимости учитывать напряжение отсечки диода Е₀ (для Е_2m < 3B) напряжение на нагрузке равно:

Параметры трансформатора определяются через действующие значения напряжений и токов вторичной (U₂, I₂) и первичной (U₁, I₁) обмоток:

,

или

В однополупериодной схеме выпрямителя ток вторичной обмотки трансформатора содержит постоянную составляющую I₀, которая не трансформируется в первичную обмотку. Форма тока первичной обмотки показана на рис.1.1б, аналитическое выражение тока i₁(wt) имеет вид:

Действующее значение тока первичной обмотки трансформатора определяется аналогично I₂:

.

Мощность вторичной обмотки трансформатора:

.

Мощность первичной обмотки трансформатора:

Габаритная мощность трансформатора:

Качество выпрямленного напряжения характеризуется коэффициентом пульсаций – отношением амплитуды первой гармоники напряжения на нагрузке к его среднему значению:

_,

K_П = 1,57 º 157%.

Диод для работы в схеме выпрямителя выбирается по среднему току и максимальному обратному напряжению. Для однополупериодной схемы эти величины равны:

I_{пр доп} > I_0,

U_{обр мах} > U_{2m .}

Из-за низких энергетических и качественных показателей однополупериодная схема с активной нагрузкой используется очень редко.

Дата добавления: 2014-01-04