19. Однофазный двухполупериодный выпрямитель, работающий на емкостную нагрузку.

Такая нагрузка создается при использовании конденсатора С для сглаживания кривой выпрямленного напряжения.

Включение конденсатора параллельно нагрузке изменяет режим работы выпрямителя по сравнению с работой при активной и активно-индуктивной нагрузках. Работа схемы, обусловливаемая процессами заряда и разряда конденсатора, характеризуется импульсным режимом. В отличие от предыдущих режимов работы для отпирания вентиля V1 или V2 недостаточно только лишь изменения отрицательной полуволны напряжений u₂₁ или u₂₂ на положительную. Требуется, чтобы указанные напряжения превысили U на конденсаторе С, определяющее потенциал катодов вентилей V1 и V2 и выходного напряжения u_d (рис. 3.13).

Пусть на интервале 0 – ₁ имеем u₂₁ > 0, u₂₂ < 0, и U на конденсаторе u_d > | u₂|_. На этом интервале оба вентиля закрыты. Вентиль V2 закрыт, поскольку u₂₂ < 0, и к нему прикладывается обратное U, равное u₂₂ + u_d. Вентиль V1 заперт вследствие того, что U его катода относительно нулевой точки, определяемое напряжением u_d, превышает U анода, создаваемое вторичным напряжением u₂₁. На интервале 0 – ₁ нагрузка R и конденсатор С отделены запертыми вентилями от вторичных обмоток трансформатора.

Рис. 3.13. Временные диаграммы однофазного двухполупериодного выпрямителя на активно-емкостную нагрузку

Питание нагрузки производится от конденсатора, разряжающегося по экспоненциальному закону с постоянной времени τ = RС. В момент времени ₁ u₂₁ = u_d, и вентиль V1 открывается, подключая конденсатор и нагрузку к напряжению u₂₁ вторичной обмотки трансформатора. Интервал ₁ - ₂ соответствует заряду конденсатора под действием u₂₁. Процесс заряда конденсатора заканчивается в момент ₂ , когда U на нем становится равным напряжению u₂₁. На интервале ₂ - ₃ вентили V1 и V2 закрыты и происходит разряд конденсатора на нагрузку. В момент времени ₃ напряжение u₂₂ становится равным u_d. Вентиль V2 открывается, и на интервале ₃ - ₄ пропускает импульс зарядного тока i_V2 конденсатора. В последующем процессы в схеме повторяются.

Кривая напряжения u_d более сглажена, чем в предыдущих режимах работы выпрямителя. При постоянной времени  = (4 – 8) / f_c коэффициент пульсации выходного напряжения не превышает 0,02 – 0,04.

В то время как при активной и активно-индуктивной нагрузках среднее значение напряжения U_{di 0} = 0,9·U₂, при наличии конденсатора напряжение U_{di 0} равно амплитудному значению U₂, т.е. U_{di 0} = 1,41U₂ (3.22)

Обратное U на вентиле определяется разностью напряжений u₂ и u_d, поэтому включение конденсатора приводит к увеличению интервала действия обратного напряжения. Однако максимальное значение U_RRM, как и в предыдущих режимах, не превышает 2 U₂.

Рис. 3.14. Двухполупериодные схемы выпрямления с шунтирующим (нулевым) диодом: нулевая (а), мостовая (б), временные диаграммы при  = 0 (в) и   0 (г)