ций выпрямленного напряжения. Для уменьшения пульсаций включают в цепь выпрямленного тока либо конденсаторы, либо дроссели, либо и то и другое.

Так как в выпрямителе цепи постоянного и переменного тока,связаны через вентили, то включение конденсатора или дросселя в цепь нагрузки (цепь выпрямленного тока) приведет к изменению амплитуды и формц тока в обмотках трансформатора (в цепи переменного тока).

Поэтому процессы, происходящие в выпрямителе, рассматривают всегда при известной нагрузке. Выпрямитель может работать на нагрузки: активную;, индуктивную; емкостную; противо-ЭДС;

смешанную, т. е. нагрузку, состоящую из индуктивности, емкости и активного сопротивления.

На активную нагрузку выпрямители работают лишь в тех устройствах, где пульсации выпрямленного напряжения не лимитируются (питание коммутационной аппаратуры). Как правило, выпрямители средней и большой мощности работают на индуктивную нагрузку, а выпрямители малой мощности - на емкостную. Если выпрямитель используется для питания двигателей постоянного тока или для заряда аккумуляторов, то он работает на противо-ЭДС.

Характер физических процессов при работе выпрямителя на смешанную нагрузку будет зависеть от соотношения сопротивлений элементов нагрузки для переменной составляющей выпрямленного тока и от схемы включения элементов нагрузки.

Выпрямитель характеризуется большим количеством различных показателей. Основные выходные параметры:

среднее значение выпрямленного напряжения (/о;

среднее значение выпрямленного тока /о;

коэффициент пульсации выпрямленного напряжения

частота основной гармоники выпрямленного напряжения fn; внешняя характеристика выпрямителя (нагрузочная).

Кривая выпрямленного напряжения представляет собой периодическую несинусоидальную функцию, которая содержит постоянную и переменную составляющие. Раз-

ложение кривой выпрямленного напряжения в ряд Фурье дает следущее выражение:

o==fo + 21mfeSin(fem© + 9ft), (1.1)

где Uo - постоянная составляющая выпрямленного напряжения; Umk-амплитуда k-к гармоники; ф -фазовый сдвиг гармоники; fe -номер гармоники; и = =2я/-круговая частота напряжения сети; т~ число фаз выпрямления.

~ Относительное содержание переменной составляющей в выпрямленном напряжении определяется коэффициентом пульсации для каждой из гармоник:

kukUmk/lJo- (1-2)

1.5. РАБОТА ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ НА АКТИВНУЮ НАГРУЗКУ

Чисто активная нагрузка выпрямителя встречается относительно редко и находит применение лишь для питания цепей, не требующих ограничения переменной составляющей (цепи сигнализации, контроля, защиты и т.д.).

Схема многофазного выпрямителя, нагруженного на активное сопротивление, изображена на рис. 1.9. Такой выпрямитель состоит из трансформатора, имеющего т-фазную вторичную обмотку (на схеме показан частный случай трехфазной обмотки), соединенную в звезду. К нулевой точке подсоединены начала всех вторичных обмоток, а их концы подключены к анодам вентилей. Катоды всех вентилей соединены, их общая точка образует положительный полюс на выходе выпрямителя. Отрицательным полюсом является нулевая точка вторичных обмоток трансформатора.

Для упрощения будем считать вентили и трансформатор идеальными. Сопротивление вентиля в прямом направлении равно нулю, в обратном - бесконечно большое, а у трансформатора активные и реактивные сопротивления обмоток равны нулю.

Как было показано выше, напряжение на выходе выпрямителя Но в этом случае в любой момент равно мгновенному значению напряжения работающей фазы вторичной обмотки трансформатора. Следовательно, выпрямленное напряжение Но представится кривой, явля-

ющейся огибающей зависимости напряжений вторичных обмоток трансформатора (см. рис. 1.9, е). Так как ток в нагрузке равен отношению выпрямленного напряжения к сопротивлению нагрузки, т. е. io=UolRs, то в ином масштабе кривая Но представляет собой кривую тока го.

Таким образом, в идеальном выпрямителе, нагруженном на активное сопротивление, каждая фаза вторичной обмотки трансформатора работает за период один раз, причем длительность работы фазы равна 2я/т, а ток в ней - току нагрузки. Поэтому ток в фазе а вторичной обмотки (рис. 1.9, в) имеет форму прямоугольника с основанием 2я/т, ограниченного сверху отрезком косинусоиды. Токи в фазах b и с изобразятся подобными кривыми, сдвинутыми по фазе относительно кривой тока фазы а на 2л/т и Ак/т соответственно.

Выбрав начало отсчета времени в момент, соответст-вущий максимуму напряжения в фазе вторичной обмотки Uo=U2m, получим В интервале и=±я/т выпрямленное напряжение равным Но = f/smcos со.

Среднее значение выпрямленного напряжения:

-зт/т

Uad&t = ~ J 2mcos Ш dot =

Ушт. (1-3)

Из (1.3) получим выражение, связывающее действующее значение напряжения фазы вторичной обмотки t/s со средним значением выпрямленного напряжения Uo:

-~- (1.4)

ту 2 sin (п/т)

Кривая выпрямленного напряжения помимо постоянной составляющей содержит также переменную составляющую. Так как период изменения кривой Но в m раз меньше периода изменения тока питающей сети, то частота первой гармоники переменной составляющей в т раз больше частоты тока питающей сети, т. е. fn=mfc. Гармонический ряд кривой Но имеет следующий вид:

o=fo+foim cos /n(u+t/(,2m COS 2тШ+...+U cos kmat, где t/oim, Uo2m - амплйтуды первой, второй и т. д. гармоник; (О - угловая частота тока питающей сети.