Работа выпрямителя на активное сопротивление

Случай чисто активной нагрузки выпрямителя относительно редок и находит применение лишь для питания цепей, не тре­бующих ограничения переменной составляющей в кривой вы­прямленного напряжения (цепи сигнализации, контроля, за­щиты и т. д.).

Схема многофазного однотактного выпрямителя, нагружен­ного на активное сопротивление, изображена на рис. 2.11. Та­кой выпрямитель состоит из трансформатора, имеющего т_г- фазную вторичную обмотку (на схеме показан частный случай трехфазной обмотки), соединенной в звезду. Свободные зажимы фаз подключены к анодам вентилей. Катоды всех вентилей со­единены в общую точку, образующую положительный полюс на выходе выпрямителя. Отрицательным полюсом является ну­левая точка вторичной обмотки трансформатора.

Для упрощения будем считать вентили и трансформатор идеальными, т. е. сопротивление вентиля в прямом направлении равно нулю, а в обратном — бесконечно велико и обмотки трансформатора не имеют ни активного, ни реактивного сопро­тивления. При включении первичных обмоток в сеть перемен­ного тока в фазах вторичных обмоток индуктируются ЭДС и_а, и_ь, и_с, сдвинутые по фазе на 2п1т_г (в трехфазной схеме на 2я/3) (рис. 2.12,а).

Выбрав произвольно момент времени t_u видим, что ЭДС фазы а наиболее положительна и анод вентиля VD1 имеет наиболее высокий потенциал. Следовательно, вентиль VD1 от­крыт, и под действием ЭДС и„ будет протекать ток от точки а фазы вторичной обмотки, вентиль VD1, сопротивление нагруз­ки Rh к нулевой 0 точке вторичной обмотки трансформатора. Напряжение на нагрузке равно мгновенному значению ЭДС и_а, так как падение напряжения в идеальном выпрямителе (в-трансформаторе и вентиле) равно нулю. В момент времени г, в фазе b напряжение также положительно, но меньше, чем ц„. Поэтому потенциал анода вентиля VD2 ниже, чем потенциал era катода, и, следовательно, вентиль VD2 будет закрыт.

Таким образом, в течение части периода 2л/т_г ЭДС в фазе съ имеет наиболее положительное значение и вентиль VD1 остает­ся открытым. Начиная с момента t_t наиболее положительное значение приобретает ЭДС фазы Ь, вследствие чего открывается вентиль VD2 и вступает в работу фаза Ь. Начиная с момента t, вступает в работу фаза с и т. д.

Напряжение на выходе выпрямителя и₀ в любой момент рав­но мгновенному значению ЭДС фазы вторичной обмотки, в ко­торой вентиль открыт и, следовательно, выпрямленное напря­жение ц₀ представится кривой огибающей зависимости ЭДС фаз вторичной обмотки (рис. 2.12,6). Так как ток в нагрузке ра­вен отношению выпрямленного напряжения к сопротивлению нагрузки, т. е.

i»=U_e/R_B, ^{т0 в ином} масштабе кривая щ представляет собой кривую тока t₀.

Таким образом, в идеальном выпрями­теле, нагруженном на активное сопротивле­ние, каждая фаза вто­ричной обмотки транс­форматора работает один раз за период в интервале 2я/т₂, при­чем ток в работающей фазе равен току на­грузки в любой мо­мент. Поэтому ток в фазе а вторичной об­мотки (рис. 2.12, б) имеет форму прямо­угольника с основа­нием 2л/т₂, ограни­ченного сверху отрез­ком синусоиды. Токи в фазах b и с изобразят­ся подобными кривы­ми, сдвинутыми по фа­зе относительно кри­вой тока фазы а на 2п/т_г и Ап/т_г соот­ветственно.

Выбрав начало от­счета времени в мо­мент, соответству­ющий амплитуде на­пряжения в фазе вторичной обмотки U_2m в интервале a>t=±:n/m_f получаем выпрямлен­ное напряжение и₀ = = U_2mcosat.

Среднее значение выпрямленного напряжения

на стороне постоянного тока, равна произведению выпрямлен­ного напряжения на ток (среднее значение), т. е. Габаритная мощность больше полезной и определяется дей­ствующими значениями напряжения и тока:

где S₂, S1, S_TP — мощности вторичной, первичной обмоток и трансформатора, В-А.

В однотактных схемах выпрямления мощность цепи вторич­ных обмоток больше, чем в цепи первичных (S2>Si)i вслед­ствие наличия постоянной составляющей в кривой тока вторич­ной обмотки (при т₂=т.\) и худшего использования вторичных обмоток (при m₂>m_x).

Коэффициент полезного действия выпрямителя

где —мощность на выходе выпрямителя; — потери мощности в трансформаторе; — потери в вентилях ; N — общее число вентилей.

В реальном выпрямителе обладают сопротивлением как вен­тили (прямым), так и трансформатор (активным и индуктив­ным), и, следовательно, при нагрузке выпрямителя возникает падение напряжения в этих сопротивлениях так, что напряже­ние при нагрузке будет меньше, чем при холостом ходе.

Напряжение на выходе выпрямителя при нагрузке U_Q где — выпрямленное напряжение при холос­том ходе; ДС/о—падение напряжения в сопротивлениях транс­форматора и вентилях, которое может быть определено так же, как при индуктивном характере нагрузки.

Параметры различных схем выпрямления при работе их на активную нагрузку приведены в табл. 2.1.

Лекция 5

Дата добавления: 2014-01-07