 |
Випрямляча на ємнісне навантаження
|
|
|
|
Якщо до виходу випрямляча (рис.3.7) паралельно опору навантаження під’єднати ємність С 1, то в додатний півперіод вхідної змінної напруги імпульси струму заряджають конденсатор С 1, а в від’ємний півперіод ємність віддає енергію в зовнішнє коло, в процесі розряду через опір навантаження Rн. В схемі діють ніби два джерела напруги: джерело напруги U 1 і ємність С 1. Заряд конденсатора С 1 від джерела напруги U відбувається за експоненціальним законом
де 
Rв – внутрішній опір випрямляча
,
де Rд.пр – опір діода в прямому напрямку;
r 1 і r 2 – опори первинної і вторинної обмоток силового трансформатора Т;
– коефіцієнт трансформації трансформатора.
Розряд конденсатора С 1 відбувається через активний опір навантаження також за експоненціальним законом
,
де – 
Рис.3.7. Схема однопівперіодного однофазного випрямляча, який працює на ємнісне навантаження
Оскільки конденсатор С 1 заряджається через відкритий діод, який має малий опір, то напруга на конденсаторі наростає відносно швидко (рис.3.8). Розряд же конденсатора відбувається через опір навантаження Rн, який є переважно значно більший ніж опір відкритого діода. Тому конденсатор не встигає відчутно розрядитися за час паузи між і пульсами струму, який протікає через діод. При конечному значенні значення опору Rн у колі встановлюється такий режим, при якому заряд, який отримує конденсатор протягом додатного півперіоду змінної напруги, дорівнює заряду, який втрачає конденсатор протягом періоду. Напруга на навантаженні U 0, а значить і струм в навантаженні Iн залишаються практично незмінні.
В проміжку часу між t 1 і t 2 напруга на конденсаторі U 0 більша від напруги джерела змінного струму u 2. Напруга на діоді 
і діод закритий. Конденсатор розряджається через опір навантаження з сталою часу В момент часу t 2 напруга джерела змінного струму стає рівною напрузі на конденсаторі. При t > t 2 напруга на діоді змінює полярність (uд > 0) і через діод починає протікати струм від джерела u 2. Цей струм живить навантаження і заряджає конденсатор з сталою часу 
. Напруга на конденсаторі наростає до моменту часу t 3, коли знову настає рівність напруг u 2 і U 0. При t > t3 діод закривається і процес повторюється знову.
|
|
|
Розглядаючи процеси у випрямлячі із згладжуючим конденсатором, можна визначити всі величини, які характеризують режим роботи випрямляча. Нехай напруга на вторинній обмотці трансформатора u 2. З малюнка видно, що в момент часу (при 
)
де U 0 − постійна складова випрямленої напруги;
θ − кут відсічки.
Вважаючи, що 
, знаходимо миттєве значення струму, який протікає через діод у прямому напрямку
Тоді постійна складова випрямленого струму буде визначатися наступним виразом
Підставляємо в цей вираз значення U2m і отримаємо
де А – коефіцієнт, який залежить від кута відсічки θ.
Останній вираз показує, що коефіцієнт А є функцією тільки кута відсічки θ. Знаючи А можна визначити також інші величини, які характеризують роботу випрямляча змінного струму.
В усталеному режимі пульсації випрямленої напруги незначні. Для зниження рівня пульсацій значення ємності конденсатора С 1 необхідно збільшувати. Однак занадто велике значення ємності С 1 зменшує час протягом якого діод знаходиться у відкритому стані, що викликає збільшення імпульсів зарядного струму, який може перевищити допустиме значення струму діода.
Потужність, яка розсіюється на діоді, залежить від діючого значення пульсуючого струму, який протікає через діод і змінної напруги на діоді. При додатній півхвилі напруга вторинної обмотки протилежна за напрямком напрузі на конденсаторі. Максимальний спад напруги на діоді в цьому випадку дорівнює
|
|
|
У від’ємний півперіод коли відсутній струм напруга вторинної обмотки і напруга на конденсаторі збігаються за напрямком і миттєве значення напруги на діоді різко зростає і складає
При амплітудних значеннях напруги вторинної обмотки трансформатора напруга на діоді близька до подвійної амплітуди випрямленої напруги і майже в три рази перевищує її діюче (ефективне) значення
Тому в схемі випрямлення слід використовувати діод, допустима зворотна напруга якого перевищує значення 
Суттєвим недоліком однопівперіодної схеми випрямлення змінного струму є велика розрахункова типова потужність трансформатора, підмагнічення сердечника постійню складовою магнітного поля, велике значення зворотної напруги на діоді, високий рівень пульсації випрямленої напруги. Однопівперідну схему випрямлення доцільно застосовувати при побудові молопотужних високовольтних випрямлячів.
Рис.3.8. Часові діаграми однопівперіодного однофазного випрямляча
при роботі на ємнісне навантаження
|
|
|
