Для чего конденсаторы включены параллельно?

Конденсатор может содержать определенное количество заряда для данного напряжения:

Теперь, если у вас есть определенная нагрузка (например, резистор, подключенный параллельно конденсаторам), эта нагрузка будет потреблять определенный ток (заряд в единицу времени). Если накапливается больше заряда (потому что емкость больше), то напряжение будет меньше падать в единицу времени. Это означает, что если у вас мостовой выпрямитель, как на вашей схеме, и у вас есть определенная нагрузка (на вашей схеме не показана), то "пульсации" на блоке питания будут меньше, если емкость больше.

Основной эффект показан на этой диаграмме:

Вы можете видеть сигнал переменного тока, выпрямленный (мостовой) сигнал и сигнал после конденсатора (с определенным потребляемым током). По мере того, как конденсатор становится больше, величина падения напряжения будет меньше (наклон зеленой кривой будет меньше, если емкость больше, поскольку конденсатор может обеспечить больший заряд / ток без снижения напряжения).

Кстати, иногда люди кладут параллельно конденсаторы разных типов. Например, большой электролитический конденсатор (1000 мкФ) и маленький керамический конденсатор (100 нФ). Это сделано потому, что «настоящие» конденсаторы имеют последовательную индуктивность — и в параллельном случае меньший конденсатор (имеющий меньшую индуктивность) сможет быстро реагировать на быстрые изменения тока, в то время как большая емкость позаботится об этом. долгосрочные" текущие потребности. Это иногда называют «развязкой питания». Вероятно, это выходит за рамки вашего текущего вопроса, но это очень важный принцип в электротехнике.

Ваше непонимание исходит из предположения, что сторона нагрузки всегда закорочена на выход трансформатора. Это не вариант. Падение напряжения на конденсаторе приводит к тому, что все диоды отключаются, когда напряжение падает ниже пикового значения, так что нагрузка больше не замыкается на трансформатор и, следовательно, не должна иметь такое же напряжение, как у него. Позвольте мне объяснить с некоторыми диаграммами. Предположим, у нас есть идеальные диоды. Рассмотрим входную синусоиду (на клеммах вторичной обмотки трансформатора).

В$t=0$, вторичное напряжение равно нулю, напряжение конденсатора равно нулю и напряжение нагрузки равно нулю. Все диоды закорочены. Ток не течет. В основном все равно нулю.

Теперь рассмотрим время$t=0+dt$. Падение напряжения на двух диодах теперь едва положительное, что приводит к короткому замыканию диодов. С двумя другими диодами все наоборот: теперь они разомкнуты.

Как и следовало ожидать, это приведет к тому, что конденсатор и нагрузка будут находиться на входном напряжении. Это продолжается до тех пор, пока входное напряжение не достигнет своего положительного пика в момент времени$t=T$.

Сейчас в свое время$t=T+dt$, входное напряжение падает бесконечно мало ниже своего пика, и, поскольку максимальное входное напряжение хранится в конденсаторе, диоды, которые ранее были закорочены, теперь имеют немного более высокое напряжение на их отрицательном выводе, что приводит к размыканию их цепи. Это означает, что нагрузка больше не закорочена на источник и не должна иметь такое же напряжение, как у него. Остальные диоды остаются разомкнутыми по той же причине. Итак, что же это за результаты:

Это означает, что теперь конденсатор будет просто разряжаться через нагрузку. Теперь входное напряжение находится в отрицательном цикле. Как только абсолютное значение входного напряжения едва превысит напряжение конденсатора, два других диода закоротятся, перезаряжая конденсатор до тех пор, пока входное напряжение не достигнет своего пика:

Таким образом, ваш анализ верен - только для части входного цикла:

Для части A входного цикла два диода закорочены, как на первом изображении выше. Как и следовало ожидать, напряжение нагрузки таким образом совпадает с выпрямленным входным напряжением. Однако - и здесь вы ошибаетесь - в части B все диоды разомкнуты, поэтому только конденсатор определяет напряжение нагрузки. В части C два других диода закорочены, и напряжение нагрузки снова совпадает с входным выпрямленным напряжением.

В неидеальном случае все немного по-другому, с прямыми падениями на диодах и так далее, но в целом принцип тот же.

(Примечание: подобные вопросы лучше задавать в Electronics Stack Exchange).