Згладжування пульсацій випрямленої напруги
Напруга на заряджається конденсатор UC і рівне йому напругу на навантаженні підвищується аж до моменту часу t2. При t> t2 напруга u2 (t) стає менше, ніж напруга на конденсаторі UC. тобто потенціал анода вентиля виявляється нижчим, ніж потенціал катода. Вентиль припиняє проводити струм раніше, ніж закінчується позитивний напівперіод напруги. Починаючи з моменту t2. протягом інтервалу t3 - t2 відбувається розряд конденсатора через опір навантаження. На рис. 9 зображені напруги на вторинній обмотці трансформатора u2 (t), на вентилі Uд і на навантаженні Uн. Зарядний струм конденсатора має приблизно таку ж форму, що і струм вентиля, а розрядний - змінюється по експоненті. Середнє за період значення струму через конденсатор в сталому режимі дорівнює нулю.
Якщо ємність конденсатора настільки велика, що постійна часу розряду виявляється значно більше періоду зміни випрямленої напруги # 964; 3 = CRн >> Т. то конденсатор незначно розряджається до моменту часу t3. починаючи з якого процедура згладжування повторюється. Це призводить до збільшення середнього значення (постійної складової) і зменшення пульсацій (змінної складової) напруги на навантаженні.
Таким чином, згладжує дію RC -ланцюга полягає в тому, що конденсатор, накопичивши енергію в електричному полі за час заряду, разряжаясь, підтримує струм через навантаження і, отже, напруга на ній протягом того проміжку часу, коли вентиль замкнений.
У двонапівперіодною схемою випрямляча один цикл заряду і розряду конденсатора відбувається не за період, а за кожну половину періоду. Тому величина пульсацій напруги буде менше, ніж в схемі однополупериодного випрямляча.
Мал. 10. Індуктивна ланцюг у схемі однополупериодного випрямляча
RL-ланцюг (згладжує RL-фільтр). При роботі випрямляча на індуктивне навантаження (рис. 10) необкодімо врахувати, що виникає ЕРС самоіндукції завжди перешкоджає зміні струму, що протікає в ланцюзі.
Мал. 11. однополуперіодним випрямлення. 1 - позитивні напівперіоди вхідної напруги; 2 - напруга на навантаженні
Тому в момент відкривання вентиля ток наростає повільно через процес накопичення енергії в магнітному полі котушки індуктивності. При зниженні напруги на діоді струм деякий час (проміжок t2 - t1 на рис. 11) продовжує зростати за рахунок запасеної енергії.
Більш того, струм через вентиль буде протікати протягом деякої частини негативного напівперіоду вхідного напруги (проміжок t3 - t2). Це видно і з співвідношення, що визначає напругу на вентилі
Зі збільшенням індуктивності тривалість проходження струму через вентиль зростає. Зазвичай для збільшення індуктивності в LR - фільтрах випрямлячів використовують дроселі на магнітних сердечниках. Однак пульсації струму в однополуперіодним випрямлячі залишаються навіть при дуже великих значеннях L. тому в таких випрямлячах чисто індуктивні фільтри не застосовуються.
Мал. 12. двухполуперіодним випрямлення. 1, 1 '- позитивні напівперіоди вхідної напруги на першій (VD1, VD3) і на другий (VD2, VD4) парах вентилів; 2 - напруга на навантаженні
При двопівперіодним випрямлянні струм у навантаженні буде згладжуватися значно сильніше. Струм в ланцюзі до кінця періоду не спаде до нуля, як це має місце в схемі однополупериодного випрямляча. Так як в момент зміни знака вхідного напруги відкривається інша пара вентилів, то в котушці індуктивності відновиться процес накопичення енергії. У підсумку - середнє значення струму через навантаження збільшиться, а пульсації зменшаться. На рис. 12 проводиться порівняння форм напруги випрямляча, що працює на активне навантаження (1 і 1 ') і на індуктивну (2).
Якщо згладжування випрямленої напруги із застосуванням RC - і RL -ланцюгів недостатньо, то застосовують більш складні ланцюги з комбінацій декількох елементів L і С.
Ефективність роботи згладжують пристроїв визначається за коефіцієнтом пульсацій (4) і коефіцієнту згладжування S (5), який знаходиться з відношення коефіцієнта пульсацій без фільтра Р до коефіцієнта пульсацій Рcr при наявності фільтра, що згладжує: