Однополупериодный однофазный выпрямитель с нагрузкой емкостного характера

Если к выходу выпрямителя параллельно нагрузке подключен конденсатор емкостью C₁ (рис. 2.1, а), то в течение части положительных полупериодов входного переменного напряжения импульсы тока диода заряжают С₁, а в течение остального времени периодов емкость отдает энергию во внешнюю цепь, разряжаясь через сопротивление нагрузки R_н.

б

Рис. 2.1.

а) диодный однофазный выпрямитель;

б) форма сигнала на выходе выпрямителя

Так как емкость С ₁ заряжается через малое сопротивление, то напряжение на емкости нарастает сравнительно быстро. Разряд же происходит через сопротивление R_н, которое обычно гораздо больше, чем внутреннее сопротивление выпрямителя. Поэтому емкость C ₁ не успевает заметно разрядиться за время паузы между импульсами тока диода. При конечной величине C ₁ в цепи устанавливается такой режим, при котором заряд, получаемый емкостью в течение положительного полупериода переменного напряжения, равен заряду, теряемому емкостью за период. Напряжение на нагрузке U₀, а, следовательно, и ток в нагрузке остаются практически неизменными.

Работу схемы можно пояснить диаграммами (рис. 2.1, б). В промежуток времени от t ₁ до t ₂ напряжение на конденсаторе U ₀больше напряжения источника переменного тока u ₂. Напряжение на диоде u_д = u ₂ - U ₀< 0, и диод заперт. Конденсатор разряжается на нагрузочное сопротивление с постоянной времени t_раз.. В момент времени t ₂ напряжение источника переменного тока становится равным напряжению на конденсаторе. При t > t ₂ -напряжение на диоде изменяет полярность (U_д > 0) и через диод начинает протекать ток от источника u ₂. Этот ток питает нагрузку и заряжает конденсатор с постоянной времени t_зар..

Напряжение на конденсаторе растет до момента времени t₃, когда вновь наступает равенство напряжений u ₂ и U₀. При t > t₃ диод запирается и процесс повторяется сначала. Время протекания тока через диод в схеме рисунка 2.1,а меньше, чем в выпрямителе с чисто активной нагрузкой. Угол отсечки выпрямителя с емкостной нагрузкой q < 90° (при активной нагрузке q = 90°).

В установившемся режиме пульсации выпрямленного напряжения невелики. Для снижения уровня пульсаций емкость конденсатора С ₁ следует увеличивать. Однако слишком большая величина емкости C ₁ уменьшает время проводимости диода и приводит к значительным импульсам зарядного тока, которые могут превысить наибольший ток вентиля. Для большего сглаживания выпрямленного напряжения применяют специальные сглаживающие фильтры.

Существенными недостатками однополупериодной схемы выпрямителя являются большая расчетная мощность трансформатора, намагничивание сердечника постоянной составляющей магнитного потока, высокое обратное напряжение на диоде, высокий уровень пульсаций выпрямленного напряжения. Однополупериодную схему целесообразно применять при построении маломощных высоковольтных выпрямителей (например, питание высоковольтных цепей электроннолучевых трубок). Эти схемы обычно работают на кенотроне с большим внутренним сопротивлением. Потери на внутреннем сопротивлении выпрямителя велики, что снижает общий кпд выпрямителя.

Дата добавления: 2015-07-14