Влияние характера нагрузки на работу выпрямительных схем

При рассмотрении различных схем выпрямления предполагалось, что нагрузка имеет только активное сопротивление. Практически выпрямительные устройства редко работают на чисто активное сопротивление, так как в большинстве случаев их дополняют электрическими фильтрами, содержащими индуктивные и емкостные звенья. Иногда сама нагрузка содержит элементы с индуктивностью (обмотки реле, дроссели и т. п.). Выпрямительные устройства могут также работать на встречную э. д. с., например при заряде аккумуляторных батарей. Возможна также работа выпрямительных устройств на смешанную нагрузку, состоящую из активного сопротивления, индуктивности и емкости.

Работа выпрямительного устройства на встречную э. д. с. В схеме (рис. 231, а) для регулирования зарядного тока последовательно с батареей йВ включен реостат і?.

На рис. 231, б изображена кривая напряжения ы2 на зажимах вторичной обмотки трансформатора Т. Напряжение иб на выходе выпрямительного устройства при отключенной батарее и э. д. с. Е0 батареи показаны на рис. 231, в штриховыми линиями. Кривая выпрямленного напряжения при включенной батарее показана сплошной линией. Пульсация выпрямленного напряжения при наличии встречной э. д. с. становится тем меньше, чем больше э. д. с. Ео батареи.

В течение времени - 12, когда напряжение вторичной обмотки трансформатора становится больше э. д. с. батареи, ток проходит от точки а, имеющей положительный потенциал, через вентиль VI, батарею йВ, реостат К и вентиль УЗ к точке б, имеющей отрицательный потенциал. Кривая этого тока Ів1 = їв3 показана на рис. 231, г.

В течение времени і3 - 14, когда изменится полярность точек а и б, а и2 > Е0, ток проходит от точки б через вентиль У2, батарею йВ, реостат Е и вентиль У4 к точке а. Кривая тока ів2 = гв4 показана на рис. 231, д, кривая выпрямленного (зарядного) тока і0 - на рис. 232, е.

Таким образом, токи через вентили проходят не в течение половины периода, как при активной нагрузке однофазной мостовой схемы, а только в течение части полупериода. С увеличением э. д. с. время прохождения этого тока уменьшается. Длительность прохождения тока через вентиль характеризуется углом отсечки 0. Углом отсечки называют половину времени прохождения тока через вентили, выраженную в угловом измерении. При работе однофазных схем на встречную э. д. с. зарядный ток батареи имеет прерывистый характер, т. е. возникает отсечка зарядного тока.

На рис. 231, ж изображена кривая тока г2 вторичной обмотки транформатора Т. Эта же кривая, но в другом масштабе изображает форму тока первичной обмотки (если пренебречь током холостого хода трансформатора).

Работа выпрямительного устройства на нагрузку емкостного характера. Такой режим работы имеет место при использовании кон-

Рис. 232. Схема выпрямителя (а) и диаграммы напряжений и токов в мостовой схеме, работающей иа емкостную нагрузку (б-д)

денсаторов в качестве первого элемента сглаживающего фильтра (рис. 232, а).

Кривая напряжения иб на выходе выпрямительного устройства при отключенном конденсаторе С показана на рис. 232, б. Конденсатор, включенный параллельно нагрузке, заряжен. Его влияние на работу выпрямительного устройства аналогично встречной э. д. с. Разница заключается в том, что напряжение ис на конденсаторе во время его заряда и разряда не остается постоянным, как это имеет место с батареей аккумуляторов. В интервалах времени t1 - t2 и - и конденсатор заряжается, а напряжение ис на конденсаторе за это время увеличивается. В интервалах времени -¦ t1, ^2 - <3

и *4 - конденсатор разряжается на нагрузку и его напряжение падает. Чем больше емкость конденсатора и сопротивление нагрузки, тем больше форма кривой напряжения ис приближается к прямой линии.

В интервале времени t1 - t2, когда иб > ис, через вентили VI и УЗ проходит ток гв1 = гв3 (рис. 232, в). Этот ток питает нагрузку и заряжает конденсатор током 1сз. Аналогично этому в интервале времени через вентили У2 и У4 проходит ток гв2 = г'в4

(рис. 232, г).

На рис. 232, д показаны кривые выпрямленных напряжений и0 ----- ис и тока г0 = и^г в цепи нагрузки.

Работа выпрямительного устройства на нагрузку индуктивного характера. При индуктивном характере нагрузка имеет активное сопротивление г и индуктивность Ь (рис. 233, а). На рис. 233, б изображены кривые выпрямленного напряжения «о и тока г'о, когда однофазная мостовая схема работает только на активное сопротивление. При наличии индуктивности режим работы схемы изменяется. Из электротехники известно, что изменение тока в цепи с индуктивностью приводит к появлению э. д. с. самоиндукции в/. = -Ь При возрастании тока индуцируемая э. д. с. направлена навстречу току, т. е. препятствует его увеличению. Когда ток начинает уменьшаться,

э. д. с. самоиндукции имеет такое же направление, как и ток, г. е. поддерживает его. Благодаря этому ток в цепи нагрузки с индуктивностью (рис. 233, в) не уменьшается до нуля, а изменяется более плавно. При постоянной индуктивности формы кривых выпрямленного напряжения и0 = г'0г и тока 10 одинаковы.

Выпрямители типа ВАК (выпрямитель аккумуляторный купрокс-ный) предназначены для зарядки аккумуляторных батарей по буферной системе, а также для непосредственного питания цепей.

Купроксные выпрямители состоят из нескольких купроксных вентилей, которые по сравнению с селеновыми имеют худшие электрические характеристики, но отличаются большим сроком службы. Эти выпрямители применяют в устройствах автоматики и телемеханики.

Выпрямитель типа ВАК состоит из трансформатора и выпрямительных элементов, собранных в столбик по мостовой схеме (рис. 234, а). Первичная обмотка 1 трансформатора Т выполнена из обмоток, расположенных на среднем стержне Ш-образного магни-топровода 1.

Питание выпрямителей ВАК осуществляется от сети переменного тока напряжением ПО, 127 или 220 В, частототй 50 Гц. Сеть переменного тока подключается соответственно к выводам первичной обмотки 0-ПО В, 0-127 или 0-220 В. Вторичная обмотка II расположена на боковом стержне магнитопровода (рис. 234, б).

Трансформатор снабжен магнитным шунтом 2, которым можно регулировать напряжение на вторичной обмотке, а следовательно, и выпрямленный ток. При крайнем левом положении шунта через шунт проходит наибольший магнитный поток, а через сердечник вторичной обмотки 3 - наименьший. В этом случае выпрямленный ток будет минимальным. Когда шунт 2 передвинут вправо, через сердечник вто-

Классификация схем выпрямления переменного тока и их параметры | Электропитающие устройства и линейные сооружения автоматики, телемеханики и связи железнодорожного транспорта | Выпрямители, применяемые в устройствах автоматики и телемеханики