Исследование влияния сглаживающих фильтров на пульсации выпрямленного напряжения в выпрямителе, страница 3

.                    /5/

При этом при g>3 резонансная частота фильтра  будет дос­таточно малой по сравнению с частотой пульсаций.

Если в фильтре /рис.3/ оставить только один элемент L, то фильтрующие действия фильтра хотя и уменьшатся, но все же будут иметь место. В этом случае переменная составляющая напряжения бу­дет распределяться между индуктивностью с сопротивлением  и нагрузкой с сопротивлением R_H. Напряжение переменной составляющей на нагрузке будет тем меньше, чем меньше отношение . Коэффициент сглаживания g для индуктивности может быть также опреде­лен как отношение коэффициента пульсаций на входе а,б к коэффи­циенту пульсаций на сопротивлении нагрузки R_H.

Сглаживающее действие емкости С в фильтре /рис.3/ можно оце­нить, если сравнить коэффициент пульсаций на нагрузке R_H при от­сутствии емкости С с коэффициентом пульсаций на нагрузке R_H при подключенной емкости С. Индуктивность L остается при этом вклю­ченной при обоих измерениях. Оценить сглаживающее действие емко­сти С при отсутствии индуктивности L трудно, так как в этом слу­чае подключение емкости С параллельно с нагрузкой R_Н приводит к существенному изменению режима работы выпрямителя. Рассмотрим, что происходит в цепи выпрямителя в этом случае.

Ради простоты рассмотрим для этого случая работу однофазного выпрямителя, схема которого представлена на рис.4.

При работе схемы в установившемся режиме на емкости возникает некоторое напряжение Uc. Поэтому диод Д1 открывается не сразу после начала положительной полуволны напряжения на трансформаторе, а только тогда, когда положительное напряжение на трансформаторе станет больше, чем Uc, и диод сразу закрывается, как только на­пряжение положительной полуволны станет меньше, чем Uc /см.рис.5/.

Передача энергии от трансформатора в нагрузку происходит в те­чение только части положительного полупериода, соответствующей углам в , т.е. выпрямитель работает в режиме отсечки. Углы  называются углами отсечки. В принципе, пока открыт диод Д1, напряжение на емкости не остается постоянным, так как в это время происходит подзаряд емкости и Uc в это время увеличивается. Закон изменения Uc при этом определяется постоянной времени заря­да конденсатора, равной r^.C, где С - емкость конденсатора, а r - сопротивление зарядной цепи, состоящей из сопротивления трансформатора r_тр и сопротивления диода r_в.

r=r_тр+r_в.

Пока диод Д1 закрыт, происходит разряд емкости С на сопро­тивление нагрузки R_Н. Поэтому в это время напряжение Uc умень­шается. Уменьшение Uc определяется постоянной времени разряда конденсатора, равной C*R_H. Поэтому, в принципе . Однако, при достаточно больших значениях С эти колебания Uc в течение периода оказываются незначительными и практически . И в тех случаях, когда требуется определить значение , считается, что Uc остается постоянным. Значение  определяется из условия, что увеличение Uc за время подзаряда конденсатора должно рав­няться уменьшению Uc за время разряда конденсатора на нагруз­ку. Если выпрямитель не однофазный, а многофазный, то время раз­ряда конденсатора будет уменьшаться. Поэтому, в установившемся режиме угол отсечки будет зависеть не только от значений r и R_H, но и от числа выпрямляемых фаз.

Из рис.5 следует, что связь между значением выпрямленного напряжения Uc=Uo максимальным (амплитудным) значением напряжения на вторичной обмотке трансформатора U_2m и углом отсечки  должна определяться равенством

                 /6’/

(при этом принимается, что колебания Uc малы и ).

А так как  где U₂ -действующее значение напряжения на вторичной обмотке трансформатора при гармоническом переменном напряжении, то

                   /6/