Идеального выпрямителя

Для идеального трансформатора токи вторичных обмоток i i, и /с представляют собой три последовательности импульсов с периодом повторения Т = 2ir/cog, длительностью Т/3 и амплитудой / = U /г каждая, сдвинутые относительно друг друга на 1/3 периода ( 10.41, б), токи первичных обмоток равны

Для того чтобы можно было пользоваться измерительными приборами со стандартными пределами измерения, значения ?/2н и /2н стандартизированы. Однако отношение токов и напряжений первичной и вторичной обмоток может оставаться постоянным только у идеального трансформатора. Как было показано в § 13.2, при условии г\ = г2 = 0; х\а = *2° = 0 и /10 = 0 эти отношения соответственно равны:

Для идеального трансформатора тока

В теории цепей идеальным трансформатором называют воображаемое устройство, связь в котором является полной, а индуктивности бесконечно велики. Для идеального трансформатора формулы (2.61) и (2.63) становятся точными.

7. Какой трансформатор называют идеальным? Как преобразуются комплексные сопротивления, напряжения и токи с помощью идеального трансформатора?

Рассмотрим модель идеального трансформатора. В идеальном трансформаторе M=^L1L2, LI = oo, LZ=. При этом напряжения iii и и2 в схеме на 1.7 определяются выражениями

Выражения (1.25), (1.26) удовлетворяются в эквивалентной схеме идеального трансформатора, приведенной на 1.7.

Для идеального трансформатора токи вторичных обмоток и /с представляют собой три последовательности импульсов с периодом

Для идеального трансформатора токи вторичных обмоток i , i, и i°c представляют собой три последовательности импульсов с периодом повторения Т = 2я/со , длительностью Т/3 и амплитудой / —U /г каждая, сдвинутые относительно друг друга на 1/3 периода ( 10.41, б), токи первичных обмоток равны

Нагрузка может носить активный, активно-индуктивный или емкостный характер. Характер нагрузки влияет на режим выпрямления и должен учитываться при расчете схемы. При расчете схем выпрямления прибегают к некоторой идеализации вентилей и трансформаторов. Идеальным вентилем называется такой, у которого сопротивление в прямом (открытом) состоянии равно нулю, а в обратном (закрытом) - бесконечности. Для идеального трансформатора считаются равными нулю активное сопротивление обмоток, индуктивность рассеяния, намагничивающий ток и потери в магнитопроводе.

7.6м. Схема идеального трансформатора изображена на 7.6.

Коэффициент k3 = РтР/(иа1л) характеризует отношение мощностей для идеального выпрямителя (см. табл. 61).

так как для идеального выпрямителя cos q>i = 1, то

Числовые значения коэффициентов искажения для идеального выпрямителя ?:„ и п„ приведены в табл. 7.

Из (III. 3), (III. 23), (111.38) и (111.54) для однополупериодного идеального выпрямителя при т\ = т\\ = 1 и 3 получаем:

Числовые значения коэффициентов использования для идеального выпрямителя приведены в табл. 7. Чем больше коэффициент использования, тем лучше используется данная обмотка, тем меньшая мощность трансформатора потребуется при заданной мощности выпрямленного тока. По использованию вторичной обмотки из однотактных схем лучшей является трехфазная.

В гл. III и IV рассматривалась работа идеального выпрямителя, в котором не учитывались элементы Ls, гтр и гв ( II 1.1, б), т. е. трансформатор и вентили принимались идеальными. Такое рассмотрение значительно упростило анализ работы схем, позволило уделить больше внимания основным физическим процессам, происходящим при выпрямлении, и дало возможность вывести ряд важных расчетных соотношений, определяющих режим работы выпрямителей. Однако в реальном выпрямителе имеется потеря напряжения из-за индуктивности рассеяния Ls [см. формулу (II 1.1)] и сопротивлений обмоток трансформатора Гтр [см. формулу (III.2)] и вентиля ги, которые вносят свои поправки как в физические процессы выпрямления, так и в расчет схем. Ниже проведен такой учет при условии, что гпр не зависит от величины тока, протекающего через вентиль, и что г0б -*• °о. Эти допущения вполне правомерны для вентилей, применяемых на практике, и не вносят заметных погрешностей в результаты расчета выпрямителей.

Рассмотрим с помощью временных диаграмм напряжения и тока влияние сопротивления г на примере схемы Латура, приведенной на П.1,б. Для идеального выпрямителя аналогичные диаграммы приведены на IV.3, они отображают работу выпрямителя по схеме Латура в один из полупериодов напряжения сети. При наличии сопротивления г во время заряда конденсатора кривые еп и «с Уже не накладываются друг на друга, как на IV.3. В реальном выпрямителе будет падение напряжения Ам, и ис = wBi = ецдиь как показано на V.2. Поэтому конденсатор не зарядится до напряжения, равного Ецт, и угол отсечки тока Э возрастет. Если в идеальном выпрямителе

где {/и.сро — среднее значение выпрямленного напряжения для идеального выпрямителя, определяемое по формуле (II 1.20);

Таким образом, активные сопротивления г в фазах реального выпрямителя приводят к такой же внешней характеристике, как включение в цепь выпрямленного тока идеального выпрямителя одного такого же активного сопротивления г.

Нагрузочная характеристика идеального выпрямителя / показана на 3.2, в.

Для исключения нелинейных искажений сигнала и повышения коэффициента передачи диодного демодулятора широкое применение получили схемы с операционными усилителями, реализующими так называемые «идеальные диоды». Схема идеального выпрямителя с операционным усилителем приведена на 25.4. Простейшая схема, изображенная на 25.4 а, содержит два диода VD\ и VD2, включенные в цепь отрицательной обратной связи последовательно с сопротивлениями R2 и R3. При положительном напряжении на входе схемы в результате инверсии полярности операционным усилителем отпирается диод VDX и на выходе формируются отрицательные полуволны выпрямленного напряжения. При этом коэффициент передачи схемы будет равен К- UmxX/UBX--R2/Ri.