Исследование выпрямителей с активно-индуктивной нагрузкой

Лабораторная работа № 1

Цель работы: изучить влияние индуктивной составляющей сопротивления нагрузки на основные параметры выпрямителя, экспериментально проверить основные расчетные соотношения.

В выпрямителях большой мощности (свыше 1000 Вт) для уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения последовательно с активной нагрузкой R_Н включают дроссель индуктивностью L_Н. Некоторые потребители (например, двигатели постоянного тока) имеют индуктивную составляющую полного сопротивления (­ L_Я, R_Я).

Схема однополупериодного выпрямителя с активно-индуктивной нагрузкой показана на рис. 4.1а. Э.д.с. самоиндукции, возникающая в индуктивности при изменении тока, при увеличении напряжения U₂(t) препятствует увеличению тока, а при уменьшении U₂(t), наоборот, поддерживает ток в цепи. Вследствие этого ток в нагрузке существует в течение времени, большего, чем половина периода (рис. 4. 1б), и становится равным нулю при отрицательном значении U₂(t), равном э.д.с. самоиндукции. Выражение для тока можно получить на основании теории переходных процессов в RL цепи при действии на нее синусоидального напряжения:

,

где .

Среднее значение выпрямленного напряжения находится с учетом длительности протекания тока в нагрузке:

.

В двухполупериодной схеме выпрямителя (рис.4.2.а) в момент равенства нулю напряжения на вторичной обмотке трансформатора ток дросселя, который не может изменяться скачком, замыкается одновременно через оба диода, а затем по мере увеличения U₂(t) один диод закрывается, а второй проводит ток в течение половины периода. Поэтому ток в нагрузке не уменьшается до нуля (рис.4.2б), как в схеме с активной нагрузкой. Разность между минимальным и максимальным значением тока в нагрузке, которая определяет коэффициент пульсаций, зависит от соотношения индуктивного и активного сопротивлений нагрузки выпрямителя. При соотношении ток в нагрузке в течение половины периода изменяется незначительно и его можно считать постоянным, а ток каждого диода в отдельности – прямоугольным по форме.

Напряжение на активно-индуктивной нагрузке R_Н, L_Н имеет такую же форму, как и в схеме с активной нагрузкой. Напряжение на активной составляющей сопротивления нагрузки R_Н является средним значением этого напряжения и может быть определено по формуле для выпрямителя с активной нагрузкой:

,

, .

Коэффициент пульсаций напряжения на активной составляющей сопротивления нагрузки можно определить, рассматривая последовательное соединение L_Н и R_Н как индуктивный сглаживающий фильтр с коэффициентом фильтрации:

.

При прямоугольной форме тока вентиля действующее значение тока вентиля равно:

,

а действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора зависит от схемы выпрямителя.

Нагрузочная характеристика двухполупериодного выпрямителя с активно-индуктивной нагрузкой имеет такой же вид, как и для выпрямителя с активной нагрузкой, т.е. внутреннее сопротивление выпрямителя равно r_ТР+R_i, если индуктивность присуща непосредственно нагрузке, и , если дроссель включается для придания нагрузке индуктивного характера.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: