дет протекать ток от точки а фазы вторичной обмотки, через вентиль /, сопротивление нагрузки Ян к нулевой точке вторичных обмоток трансформатора Напряжение на нагрузке равно мгновенному значению ЭДС Ua, так как падение напряжения в идеальном выпрямителе (в трансформаторе и вентиле) равно нулю. В момент напряжение фазы b также положительно, но меньше, чем Ua-Поэтому потенциал анода вентиля 2 ниже, чем потенциал его катода и, следовательно, вентиль 2 будет закрыт.

Таким образом, в течение части периода 2п/т ЭДС в фазе а имеет наиболее положительное значение и вентиль 1 остается открытым. Начиная с момента 4, наибольшее положительное значение приобретает ЭДС фазы b иъ, вследствие чего открывается вентиль 2 и вступает в работу фаза Ъ. Начиная с момента h, вступает в работу фаза с и т. д.

Напряжение на выходе выпрямителя о в любой момент равно мгновенному значению ЭДС фазы вторичной обмотки, в которой вентиль открыт и, следовательно, выпрямленное напряжение щ представится кривой огибающей зависимости ЭДС вторичных обмоток (рис. 6.146). Так как ток в нагрузке равен отношению выпрямленного напряжения к сопротивлению нагрузки, т. е. 4= = UolRib то в ином масштабе кривая uo представляет собой кривую тока io.

Таким образом, в идеальном выпрямителе, нагруженном на активное сопротивление, каждая фаза вторичной обмотки трансформатора работает один раз за период в течение части периода 2л/т, причем ток в работающей фазе равен току нагрузки. Поэтому ток в фазе а вторичной обмотки (рис. 6.14в) имеет форму прямоугольника с основанием 2л:/т и ограниченного сверху отрезком синусоиды. Токи в фазах b и с изобразятся подобными кривыми, сдвинутыми по фазе относительно кривой тока фазы а на 2п/т и 2 {2п/т) соответственно.

Выбрав начало отсчета времени в момент, соответствующий амплитуде напряжения в фазе вторичной обмотки Uzm, в интервале a)t-±n/m выпрямленное напряжение uo = Uzmcos at. Его постоянная составляющая (среднее значение)

+л/т я/т

f/o = - Uf.d(iit = - U.2nC0?,atdat = -Usin-. (6.1) 2я J я . л m

-я/т о

Из (6.1) получим выражение, связывающее действующее значение напряжения фазы вторичной обмотки со средним значением выпрямленкого напряжения Uo:

и, = и,-, (6.2)

т К 2 sin я/т

Кривая выпрямленного напряжения помимо постоянной составляющей содержит также переменную составляющую. Так как период изменения кривой ыо в т раз меньше периода изменения то-

питающей сети, то частота первой гармоники переменной со-

ставляющей в т раз больше частоты тока питающей сети, т. е.

/nl=W/c.

Гармонический ряд для кривой щ имеет следующий вид:

о = 0 + ош cos m 0) / + cos 2m 0) / +...cos fem 0) +

тде Uuira. Voirn - амплитуда первой, второй и т. д. гармоник; со - угловая чгхтота тока питающей сети.

В силу симметрии кривой щ относительно оси ординат членов с синусами в гармоническом ряде нет. Амплитуда -той гармонической переменной составляющей

п/т я/т

osnt ~ j* UoCOskmcotddit = J 2тCOS0)/COSkmatdcot =

-п/т О

= -UzmSm~---= i/ ---. (6.3)

Это выражение справедливо при

В реальном выпрямителе сопротивление вентиля в прямом направлении не равно нулю и обмотки трансформатора обладают сак индуктивным, так и активным сопротивлениями. Вследствие этого выпрямленное напряжение при нагрузке будет меньше на-стряжения при холостом ходе.

Содержание переменной составляющей в кривой выпрямлен- ого напряжения определяется коэффициентом пульсации

На практике переменная составляющая или пульсация напряжения оценивается по первой гармонике, имеющей наибольшую .амплитуду и низшую частоту. Для первой гармоники (=1) пульсация равна Kai = 2l {тР--1).

Как видно из рис. 6.14в, каждая фаза вторичной обмотки трансформатора и каждый вентиль в однотактных схемах работа-дат один раз за период в течение его части 2я/от. Среднее значение тока в обмотке трансформатора и через вентиль в т раз меньше тока нагрузки, т. е. 1ср = 1о/т.

Действующее значение тока вторичной обмотки и вентиля

/ я/т f~ nfm

4 = /2 = 1/ Г ildat = -y/ j (/acoscoOcfo) =

/ - / 1

Я/т

У

1 + 2 COS со i

dat = !2тУ- + ~ Sin , (6.4) 2m 4я т.

де hm - амплитуда тока вторичной обмотки hmUimlRn = (Uo/Rit) (njm sin п/т) =h(n/m sin я/т).

В двухтактных (мостовых) схемах выпрямления длительность работы фазы в два раза больше, чем длительность работы венти-

ля и действующее значение тока вторичной обмотки равно: /2/ в, где /в - ток вентиля, определяемый (6.4).

Максимальная величина обратного напряжения, прикладываемого к вентилю, зависит от схемы выпрямления.

На рис. 6.14<3 изображена кривая обратного напряжения на вентиле 1, для схемы рис. 6.13. Кривая обратного напряжения представляет собой разность двух синусоидальных фазных напряжений. Максимальная величина обратного напряжения равна амплитуде линейного напряжения на зажимах вторичной обмотки

Линейное напряжение первичной обмотки Vii отличается от линейного напряжения вторичной обмотки трансформатора гл н коэффициент трансформации п. т. е. 01л = 2лЯ. Отсюда легко определить соотнощение между фазными значениями напряжений вторичной и первичной обмоток для различных схем соединения последних. Соотношение между токами в фазах первичных и вторичных обмоток зависит не только от коэффициента трансфор.ма-ции и схемы соединения первичных обмоток, но и от числа фаз первичных nii и вторичных обмоток.

Дчя определения формы кривой тока первичной обмотки ti для схемы рис. 6.13 воспользуемся уравнение.м токов первичной обмотки и уравнением для намагничивающих сил в трансформаторе. В интервале времени, когда работает вентиль / фазы а, токи в фазах первичной обмотки связаны соотношением

hA-hB-hc = - (6-5)

Рассмотрев два магнитных контура, один из которых включает стержни сердечников I я II, а другой - стержни и /, запишем уравнение равновесия намагничивающих сил, током холостого хода трансформатора при этом пренебрегаем:

hci - hBi = - 1

Разделив ур-ние (6.6) на число витков первичной обмотки и учитывая (6.5), получим систему уравнений для токов в трансформаторе:

На is he

(6.7)

где i2a = iza(WzlWi) - ток вторичной обмотки, приведенный к первичной.

Из ур-ний (6.7) получим