5.2. Внешние характеристики выпрямителей

Выпрямленное напряжение трёхфазного выпрямителя, в котором в данный момент времени происходит коммутация,

,

или

,

откуда коммутационные пики напряжения .

При вычислении среднего значения выпрямленного напряжения с учётом потерь от коммутации для любой схемы трёхфазного выпрямителя можно воспользоваться формулой

, (5.8)

где U_d0 – напряжение холостого хода выпрямителя;

m – число пульсов выпрямленного напряжения;

u_к – напряжение короткого замыкания преобразовательного трансформатора и питающей сети, ;

- коэффициент загрузки выпрямителя.

Выражение называется коэффициентом наклона внешней характеристики выпрямителя. Зависимость коэффициента А от числа пульсов выпрямленного напряжения представлена в табл. 5.1.

Таблица 5.1

Зависимость коэффициента наклона внешней характеристики

от числа пульсов выпрямленного напряжения

Число пульсов выпрямленного напряжения	3	6	12	24
Коэффициент наклона внешней характеристики А	0,866	0,5	0,26	0,13

Как следует из выражения (5.8), чем больше пульсов в выпрямителе, тем более стабильной становится его внешняя характеристика. В технической литературе [1, 7, 8] формулу для расчёта выпрямленного напряжения (уравнение внешней характеристики) записывают в виде:

, (5.10)

Следует отметить, что выражение (5.10) справедливо для режима работы выпрямителя без перегрузки, когда . Вид внешней характеристики выпрямителя в режиме аварийной перегрузки и режиме короткого замыкания рассмотрен в главе 8.

5.3. Коэффициент мощности выпрямителя

Полупроводниковые выпрямители относятся к категории приёмников электрической энергии, потребляющих от сети несинусоидальный ток. При выпрямлении токи вторичной и первичной обмоток трансформатора, включённого по схеме «звезда-звезда», представляют собой импульсы длительностью ⁰Эл. Такие импульсы содержат гармоники основной частоты сети 50 Гц, а активная мощность, потребляемая выпрямителем из трёхфазной сети, будет определяться только током первой гармоники

, (5.11)

где U_1Ф – действующее значение фазного напряжения первичной обмотки;

– действующее значение тока первой гармоники в фазе первичной обмотки;

 - угол сдвига фаз между фазным напряжением первичной обмотки и током первой гармоники.

Коэффициент мощности выпрямителя определяется отношением активной мощности, потребляемой из трёхфазной сети, к полной мощности выпрямительного агрегата

. (5.12)

Коэффициент искажения формы тока  для режима холостого хода выпрямителя определяется отношением: , и может быть рассчитан по формуле

, (5.13)

где m – число пульсов выпрямленного напряжения. Зависимость коэффициента искажения формы тока от числа пульсов выпрямленного напряжения представлена в табл. 5.2.

Таблица 5.2

Зависимость коэффициента искажения формы тока

от числа пульсов выпрямленного напряжения

Число пульсов выпрямленного напряжения	3	6	12	24
Коэффициент искажения формы тока 	0,827	0,955	0,988	0,997

С учётом коммутации вентильных токов и угла управления тиристорами формула для определения коэффициента мощности выпрямителя примет вид

. (5.14)

Как следует из выражения (5.14), коэффициент мощности выпрямителя уменьшается с ростом тока нагрузки. В управляемом выпрямителе коэффициент мощности всегда будет ниже, чем в неуправляемом выпрямителе.