При рассмотрении различных схем выпрямления предполагалось, что нагрузка имеет только активное сопротивление. Практически выпрямительные устройства редко работают на чисто активное сопротивление, так как в большинстве случаев их дополняют электрическими фильтрами, содержащими индуктивные и емкостные звенья. Иногда сама нагрузка содержит элементы с индуктивностью (обмотки реле, дроссели и т. п.). Выпрямительные устройства могут также работать на встречную э. д. с., например при заряде аккумуляторных батарей. Возможна также работа выпрямительных устройств на смешанную нагрузку, состоящую из активного сопротивления, индуктивности и емкости.
Работа выпрямительного устройства на встречную э. д. с.
В схеме (рис. 231, а) для регулирования зарядного тока последовательно с батареей GB включен реостат R.
На рис. 231, б изображена кривая напряжения и% на зажимах вторичной обмотки трансформатора Т. Напряжение и'о на выходе выпрямительного устройства при отключенной батарее и э. д. с. Е0 батареи показаны на рис. 231, в штриховыми линиями. Кривая выпрямленного напряжения при включенной батарее показана сплошной линией. Пульсация выпрямленного напряжения при наличии встречной э. д. с. становится тем меньше, чем больше э. д. с. Е0 батареи.
В течение времени t1 — i2, когда напряжение вторичной обмотки трансформатора становится больше э. д. с. батареи, ток проходит от точки а, имеющей положительный потенциал, через вентиль VI, батарею GB, реостат R и вентиль V3 к точке б, имеющей отрицательный потенциал. Кривая этого тока t‘Bl iBS показана на рис. 231, г.
В течение времени t:i — /4, когда изменится полярность точек а и б, а u2 > Е0, ток проходит от точки б через вентиль V2, батарею GB, реостат R и вентиль V4 к точке а. Кривая тока iв2 iΒ4 показана на рис. 231, д, кривая выпрямленного (зарядного) тока i0 — на рис. 232, е.
Таким образом, токи через вентили проходят не в течение половины периода, как при активной нагрузке однофазной мостовой схемы, а только в течение части полупериода. С увеличением э. д. с. время прохождения этого тока уменьшается. Длительность прохождения тока через вентиль характеризуется углом отсечки Θ. Углом отсечки называют половину времени прохождения тока через вентили, выраженную в угловом измерении. При работе однофазных схем на встречную э. д. с. зарядный ток батареи имеет прерывистый характер, т. е. возникает отсечка зарядного тока.
На рис. 231, ж изображена кривая тока i2 вторичной обмотки трансформатора Т. Эта же кривая, но в другом масштабе изображает форму тока первичной обмотки (если пренебречь током холостого хода трансформатора).
Рис. 231. Схема выпрямителя, работающего на встречную э. д. с. (о), и диаграммы на пряжений и токов п мостовой схеме, работающей на встречную э. д. с. {б--ж)
Рис. 232. Схема выпрямителя (п) и диаграммы напряжений и токов в мостовой схеме, работающей на емкостную нагрузку (б—д)
Работа выпрямительного устройства на нагрузку емкостного характера.
Такой режим работы имеет место при использовании конденсаторов в качестве первого элемента сглаживающего фильтра (рис. 232, а).
Кривая напряжения и'о на выходе выпрямительного устройства при отключенном конденсаторе С показана на рис. 232, б. Конденсатор, включенный параллельно нагрузке, заряжен. Его влияние на работу выпрямительного устройства аналогично встречной э. д. с. Разница заключается в том, что напряжение ис на конденсаторе во время его заряда и разряда не остается постоянным, как это имеет место с батареей аккумуляторов. В интервалах времени А — t2 и t3 — ti конденсатор заряжается, а напряжение и,, на конденсаторе за это время увеличивается. В интервалах времени t0 — tx, t2 — t3 и — /5 конденсатор разряжается на нагрузку и его напряжение падает. Чем больше емкость конденсатора и сопротивление нагрузки, тем больше форма кривой напряжения ис приближается к прямой линии.
В интервале времени ty — t2, когда и о > ис, через вентили VI и V3 проходит ток iBl = iBS (рис. 232, в). Этот ток питает нагрузку и заряжает конденсатор током tc3. Аналогично этому в интервале времени ta — /4 через вентили V2 и V4 проходит ток г'в2 — iB4 (рис. 232, г).
На рис. 232, д показаны кривые выпрямленных напряжений и„ — ис и тока i0 = и Jr в цепи нагрузки.
Работа выпрямительного устройства на нагрузку индуктивного характера.
При индуктивном характере нагрузка имеет активное сопротивление г и индуктивность L (рис. 233, а). На рис. 233, б изображены кривые выпрямленного напряжения uό и тока i'0, когда однофазная мостовая схема работает только на активное сопротивление. При наличии индуктивности режим работы схемы изменяется. Из электротехники известно, что изменение тока в цепи с индуктивностью приводит к появлению э. д. с. самоиндукции = —L При возрастании тока индуцируемая э. д. с. направлена навстречу току, т. е. препятствует его увеличению.
Рис. 233. Схема выпрямителя (а) и диаграммы напряжений н токов в однофазной мостовой схеме, работающей на нагрузку индуктивного характера (б, е)
Когда ток начинает уменьшаться, э. д. с. самоиндукции имеет такое же направление, как и ток, г, е, поддерживает его. Благодаря этому ток в цепи нагрузки с индуктивностью (рис. 233, в) не уменьшается до нуля, а изменяется более плавно. При постоянной индуктивности формы кривых выпрямленного напряжения и0 = i0r и тока /0 одинаковы.