3.4 Учет потерь в выпрямителях
Ранее мы рассматривали идеальный выпрямитель, без потерь. Реально каждый выпрямитель обладает активными и индуктивными потерями.
А
ктивные
потери включают в себя сопротивление
вентиля в прямом направлении, омическое
сопротивление вторичной фазной обмотки,
а также активное сопротивление первичной
фазной обмотки, отнесенное к вторичной
обмотке
Д
ля
простоты считаем потери не зависящими
от тока, хотя зависит, а .
И
ндуктивные
потери определяются индуктивностью
рассеяния обмоток трансформатора
Относительное влияние потерь, вызванных r и Ls ,зависит от мощности выпрямителя. В выпрямителях малой мощности (до 1 кВт) учитывают только активные потери. Влиянием Ls пренебрегают.
В
выпрямителях большой мощности (100 кВт)
КПД должен быть высоким, поэтому активными
потерями пренебрегают, считая , и
учитывают только индуктивные потери.
В выпрямителях средней мощности учитывают оба вида потерь. Строгий анализ очень сложен и громоздок, поэтому в инженерной практике определяют отдельно индуктивные, отдельно активные потери и считают, что
Т.е. применяют принцип суперпозиции к нелинейной системе. Однако, ошибка при этом невелика.
3.4.1 Учет активных потерь
Рисунок 31 Осциллограммы, поясняющие учет активных потерь
Н
а
участке работает первая фаза.
Выпрямленное напряжение уменьшается
на величину за счет потерь
Н
апряжение
между анодом и катодом второго вентиля
станет положительным не в точке , а в
точке , когда . .В результате
вторая фаза начинает пропускать ток в
и в течение времени будет наблюдаться
параллельная работа первой и второй
фазы. Такое явление называется перекрытием
фаз. Ток начинает уменьшаться, а
расти. Так до момента . Угол,
соответствующий промежутку времени
называется углом перекрытия фаз
.Для любого момента времени в пределах
должно выполняться условие 
. Продифференцируем по времени
и получим, что скорость нарастания тока
во второй фазе равна скорости уменьшения
тока в первой фазе. Нетрудно показать,
что напряжение на участке перекрытия
фаз представляет собою отрезок
косинусоиды.
С
реднее
значение выпрямленного напряжения
можно записать
Г
де
сопротивление, определяющее потери
напряжения, отнесенные к цепи выпрямленного
тока. Ошибка, обусловленная тем, что не
были учтены изменения 
во время перекрытия фаз, не превышает
6% от величины потерь. Форма кривой
напряжения стала более сложной, но
расчеты показывают, что коэффициент
пульсаций изменяется (увеличивается)
очень незначительно и на практике это
увеличение не принимается во внимание.
3.4.2 Учет реактивных потерь
Рисунок 32. Осциллограммы, поясняющие учет реактивных потерь
Д
о
момента времени течет ток
. Т.к.ток не меняется, то ЭДС самоиндукции
т
.е.
на этом интервале (до t1)
не влияет на работу схемы. В момент t1
должен произойти переход на вторую
фазу. За счет Ls
ток не может
упасть до нуля мгновенно, а ток не
может возрасти до I0.
Только к моменту t2
это произойдет.
Угол, соответствующий интервалу времени
t2-t1,
называют углом перекрытия фаз . Форма
напряжения на участке перекрытия фаз
– косинусоидальная.
Достаточно громоздкие расчеты показывают, что
Г
де
,т.е. влияние Ls
приводит к такой же потере напряжения,
как активное сопротивление rx,
включенное в цепь выпрямленного тока
в идеальном выпрямителе.
В
оспользовавшись
полученными результатами, изобразим
эквивалентную схему реального выпрямителя
и его внешнюю характеристику.
Рисунок 33. Эквивалентная схема выпрямителя и его внешняя характеристика.
Кроме увеличения коэффициента пульсаций, особенно существенном при больших Ls, возникает явление ударного обратного напряжения. При перекрытии фаз форма кривой обратного напряжения на вентиле изменяется в неблагоприятном направлении (рис. 34)
Рисунок 34. Осциллограмма обратного напряжения на вентиле
Обратное напряжение скачком возрастает до величины
и запорные свойства вентиля могут не восстановиться. Электрическая прочность вентиля может быть нарушена.