10. Внешние характеристики тп при непрерывном и прерывистом токе в нагрузке.

Внешней характеристикой ТП называется зависимость выпрямленного напряжения от среднего значения тока нагрузки при неизменной величине угла управления .

U_d = (I_d)

Внешняя характеристика определяется внутренним сопротивлением преобразователя, которое приводит к снижению выпрямленного напряжения с ростом нагрузки.

Снижение напряжения обусловлено тремя факторами:

1. Коммутационным падением напряжения (U_k).

2. Падением напряжения в активных сопротивлениях цепей преобразователя, по которым протекают токи (U_R).

3. Падением напряжения в вентилях (U_B).

Соответственно внешнюю характеристику ТП (при L_н = ) можно записать в виде следующего уравнения:

U_d = E_d0 cos  - U_k - U_R - U_В. (3-16)

Уравнение (3-16) справедливо лишь тогда, когда ток в нагрузке протекает непрерывно. Если принято, что индуктивность L_н в цепи выпрямленного тока бесконечно большая, то непрерывность будет иметь место при любых значениях тока. Если же L_н имеет конечную величину, то непрерывное протекание тока возможно лишь при превышении последним некоторого граничного значения I_{d гр.}.

Для мгновенных значений напряжения якорной цепи при отсутствии перекрытия вентилей ( = 0) справедливо уравнение:

e₂ - E_я = i*R_я.ц. + L (di/dt) + U_в (3-18)

где R_я.ц. = R_я + R_тр + R_р; L = L_я + L_тр + L_р: U_в - падение напряжения в вентилях;e₂ и i - мгновенные значения вторичной ЭДС трансформатора и тока; E_я - ЭДС якоря двигателя.

В выражении (3-18) ЭДС трансформатора изменяется по синусоидальному закону. ЭДС двигателя в установившемся режиме из-за инерционности вращающихся масс не может заметно измениться за время интервала пульсаций и считается постоянной. При этом, разность ЭДС, стоящая в левой части уравнения, в какие- то моменты положительна, а в некоторые моменты оказывается отрицательной. Однако при больших токах в индуктивностях якорной цепи запасается такое количество электромагнитной энергии, которого достаточно для поддержания тока прежнего направления в промежутках времени. Ток в анодной цепи вентиля поддерживается за счет ЭДС самоиндукции ( ) при убывании тока. Поэтому при достаточно больших значениях индуктивности и тока последний не прерывается, и выпрямленная ЭДС преобразователя определяется средним значением ЭДС трансформатора за интервал повторяемости выпрямленной ЭДС (T_п = 2/m_n). При малых нагрузках ток под действием противоЭДС двигателя снижается до нуля (момент ₂) раньше момента включения последующего вентиля. В результате ток через якорь при малых нагрузках на валу двигателя проходит не непрерывно, а отдельными импульсами.

Выражение (3-18) справедливо только для интервалов времени, в течение которых ток проходит по цепи якоря. В промежутках между импульсами тока вращение якоря поддерживается за счет механической энергии вращающихся масс, а напряжение на выходных клеммах преобразователя равно ЭДС якоря двигателя (E_я ).

Ч ем меньше ток, тем раньше наступит его прерывание, и тем выше оказывается среднее выпрямленное напряжение. В результате этого крутизна внешних характеристик ТП при малых нагрузках резко возрастает.

В режиме непрерывных токов, когда  = 2/m_n имеет место однозначное соответствие между E_d и  . В режиме прерывистого тока среднее выпрямленное напряжение на двигателе зависит не только от величины ЭДС трансформатора и угла управления преобразователя  , но также от величины тока, т.е. от индуктивности цепи якоря двигателя.