Внешние характеристики выпрямителей

Внешней характеристикой выпрямителя называется зависимость среднего значения напряжения, подводимого к нагрузке, от среднего значения тока нагрузки. В выпрямителе без фильтра эта характеристика близка к линейной зависимости, для которой справедливо уравнение

U_H = U_do - - I_H , (6.10)

где - ЭДС выпрямителя без учета в нем потерь, - падение напряжения на одновременно открытых диодах, которое весьма слабо зависит от величины протекающего тока, - внутреннее активное сопротивление выпрямителя, определяемое в основном сопротивлением обмоток трансформатора. Для выпрямителя с нулевым отводом N =1, для мостовой схемы N=2.

Рисунок 6.11. Внешние характеристики выпрямителей

При рассмотрении принципа работы выпрямителей пренебрегалось падением напряжения в обмотках трансформатора и диодах, что справедливо в отсутствии тока в цепи нагрузки. Таким образом, соотношение (6.2) определяет напряжение на выходе выпрямителя в режиме холостого хода, что отражено обозначением первого слагаемого правой части соотношения (6.10). На рис. 6.11 прямой "1" представлена внешняя характеристика выпрямителя без фильтра, построенная с учетом того, что « . Малый угол наклона внешней характеристики к оси токов обусловлен малой величиной внутреннего сопротивления выпрямителя.

Прямая «2» на рис. 6.11 соответствует внешней характеристике выпрямителя, работающего с индуктивным фильтром. Кроме индуктивного, реальный фильтр имеет и активное сопротивление. Поскольку индуктивный фильтр с нагрузкой включен последовательно, наличие этой компоненты сопротивления фильтра эквивалентно увеличению значения внутреннего сопротивления выпрямителя, то есть сомножителя в третьем слагаемом правой части соотношения (6.10). Поэтому внешняя характеристика выпрямителя с индуктивным фильтром представляется прямой линией, но имеющей больший наклон, чем характеристика без фильтра.

Как отмечалось в предыдущем разделе, в режиме холостого хода напряжение на выходе выпрямителя с емкостным фильтром равно амплитуде переменного напряжения, снимаемого со вторичной обмотки трансформатора при мостовой схеме или с одной из ее половин при схеме с нулевым отводом, т.е. при нулевом токе нагрузки напряжение равно . С увеличением тока нагрузки напряжение будет уменьшаться по двум причинам. Во- первых, из-за падения напряжения на элементах схемы выпрямителя, что имеет место и при отсутствии фильтра. Во-вторых, из-за уменьшения среднего напряжения на конденсаторе фильтра при его разряде. Вторая причина при емкостном фильтре является преобладающей и это объясняет более быстрое уменьшение среднего напряжения в нагрузке с увеличением тока, то есть при уменьшении сопротивления нагрузки. На рис. 6.11 кривая "3" отражает ход внешней характеристики выпрямителя с емкостным фильтром. Очевидно, уменьшение емкости конденсатора фильтра способствует более быстрому уменьшению напряжения .