реактивности фильтра не меняют картины процесса, а сказываются лишь на некоторых его количественных характеристиках.

Именно поэтому получаются практически одинаковыми формы и величины токов в обмотках трансформатора у схем, приведенных на рис. 6.3, б, г, так как на конденсаторе Q в последней схеме получается уже практически выпрямленное напряжение (его емкость большая) и дроссель L приводит лишь к несколько большему постоянству тока разряда конденсатора Q. Поэтому относят конденсатор Q к выпрямителю, а дроссель L и конденсатор Cg рассматривают как отдельное фильтрующее звено.

Все схемы выпрямителей можно разбить на две группы, отличаю- щиеся друг от друга характером реактивности первого элемента фильтра, и, следовательно, формой токов в обмотках трансформатора. Эти группы следующие:

а) выпрямитель, нагрузка которого начинается с индуктивности (рис. 6.3, е);

б) выпрямитель, нагрузка которого начинается с емкости (рис. 6.3, б, г).

Пригодность выпрямителей для питания той или иной установки оценивают часто по коэффициенту пульсаций, определяющему качество выпрямителя.

Выпрямленное напряжение - на-пряжение на выходных зажимах выпрямителя - содержит не только постоянную составляющую Eq, но и ряд гармоник выпрямляемого переменного напряжения (рис. 6.4). Оно, как говорят, пульсирует. Коэффициентом пульсаций называется отношение пикового напряжения переменной составляющей выпрямленного напряжения Ет к его постоянной составляющей £0:

г= Вт/Ео = (ботах - Соmin)/(2£o) (6-1)

Представив выпрямленное напряжение рядом Фурье, т. е. как сумму постоянной составляющей и ряда гармоник с амплитудами Етн, можно оценить качество выпрямления по коэффициентам пульсаций для каждой из гармоник:

Ku-EmklEo. (6.2)

Такая оценка удобна в том случае, когда в результате последующей фильтрации выпрямленного напряжения большая часть гармоник сильно ослабляется и на нагрузке оказываются отличными от нуля лишь напряжения одной или двух гармоник.

При расчете выпрямителя обычно устанавливаются соотношения между его выходными (выпряьшенный ток и напряжение) и входными показателями - токами и напряжениями обмоток трансформатора. Для этого будем пользоваться коэффициентами D, щ, и а^р.

Первый из них D - определяет использование вентилей по току и равен отношению действующего значения тока вентиля - к доле выпрямленного тока, приходящейся на вентиль:

DmlJU- (6.3)

Второй коэффициент щ - определяет использование вторичных обмоток трансформатора по току. Он равен частному от деления произведения числа вторичных обмоток т^, и действующего значения тока вторичной обмотки 1 на .полный выпрямленный ток:

aimIlh- (6.4)

Число фаз выпрямления т и число вторичных обмоток пц совпадает только в простых схемах выпрямления.

Третий коэффициент - определяет использование вторичных обмоток по напряжению. Он является отношением действующего значения напряжения на вторичной обмотке трансформатора Е^, к постоянной составляющей выпрямленного напряжения Е^.

ueEIE. (6.5)

Четвертый коэффициент - множитель вольт-ампер - а^р определяет использование трансформатора по мощности и является отношением габаритной мощности трансформатора VA к выпрямленной мощности Ро = о-О-

a,p = VA.jPo. (6.6)

Чем меньше значения названных выше коэффициентов, тем лучше массогабаритные показатели схемы.

Поскольку габаритная мощность трансформатора определяется как полусумма вольт-ампер первичных и вторичных обмоток, то можно и коэффициент а^р представить как полусумму множителей вольт-ампер всех первичных и всех вторичных обмоток.

Из-за того что по обмоткам трансформатора протекают не только соответствующие доли тока нагрузки выпрямителя, но и целый ряд переменных составляющих, компенсирующихся на выходе и отфильтровываемых фильтром, коэффициенты D, а/ и Cip всегда больше единицы. Коэффициент может быть как меньше, так и больше единицы в зависимости от режима работы выпрямителя и его схемы.

К достоинствам электрического выпрямителя относятся:

а) универсальность принципа преобразования, заключающаяся в том, что электрический выпрямитель можно сделать как для получения больших, так и малых выпрямленных напряжений и токов;

б) значительный к. п. д. преобразования;

в) относительно небольшие габариты и масса;

г) отсутствие подвижных частей и, следовательно, быстроизнашивающихся и вибрирующих деталей;

д) отсутствие переключаемых контактов и связанных с переключением искрения и истирания контактов;

е) малый уровень радиопомех;

ж) значительный срок службы;

з) отсутствие при работе шума, выделения газов и дыма;

и) нетребовательность к условиям эксплуатации; к) относительно низкая стоимость.

Однако электрический выпрямитель имеет недостатки: чувствительность к изменению величины и формы выпрямляемого напряжения, необходимость в фильтрации выходного напряжения, относительная сложность защитных устройств.

§ 6.2. Выпрямитель гармонического напряжения при нагрузке, начинающейся с индуктивности

Показатели этой схемы (рис. 6,5) зависят от величины индуктивности дросселя L, образующего вместе с конденсатором С сглаживающий фильтр. Если запас энергии в дросселе достаточен для того, чтобы подпитывать нагрузку током в течение всего того интервала, когда мгновенная мощность в сети переменного тока меньше мощности, потребляемой нагрузкой, то ток в дросселе /q (выпрямленный ток) будет непрерывным. В этом случае в выпрямителе всегда открыт какой-нибудь из вентилей.

В противном случае,. при малом запасе энергии в дросселе, ток to получается разрывным, пульсирующим. В те моменты, когда он равен нулю, все вентили выпрямителя заперты, а поступление мощности в нагрузку происходит благодаря разрядке конденсатора С.

Запас энергии в дросселе пропорционален его индуктивности и квадрату выпрямленного тока. Поэтому при заданном токе нагрузки для обеспечения режима непрерывного тока индуктивность дросселя L должна превышать некоторое значение, называемое критическим.

Пусть в схеме рис. 6.5 L L., тогда ток дросселя Io в любой момент времени больше нуля. Подтекая к точке ветвления а, этот ток распределяется между двумя ветвями схемы С и R. Его постоянная составляющая /q протекает целиком через сопротивление нагрузки R , а переменная в основном через конденсатор С. В цепи переменного тока (трансформатор и вентили) выпрямленный ток Iq может протекать как по одной, так и одновременно по нескольким вторичным обмоткам.

Если трансформатор и вентили идеальны, т. е. первый не имеет индуктивности рассеяния и омического сопротивления обмоток, а второй - внутреннего сопротивления и порога выпрямения, то ток Iq всегда будет протекать только по одной из вторичных обмоток трансформатора.

Для доказательства этого положения обратимся к рис. 6.6, на котором изображены графики э. д. с, наводимых во всех фазах вторичной обмотки трансформатора, Cgi = sm cos cof, ...= cos (со/ - --2я и рассмотрим состояние схемы в момент / = 0. Этот момент характерен тем, что э. д. с. е^у имеет максимальное значение, равное Е^т-

Рис. 6.5