1.6. Внешние и регулировочные характеристики выпрямителя

Под внешней характеристикой выпрямителя понимают зависимость среднего значения выпрямленного напряжения от среднего значения выпрямленного тока. Для выпрямителей на тиристорах угол регулирования тиристоров α_р принимается постоянным, то есть U_d = f(I_d), α_р – const.

U_d = =

С увеличением среднего значения выпрямленного тока выпрямленное напряжение снижается:

U_d = U_do – ΔU_γ – ΔU_R – ΔU_СПП , (1.22)

где U_do – среднее значение выпрямленного напряжения при работе выпрямителя на холостом ходу I_d = 0;

ΔU_γ – падение напряжения, вызванное процессом коммутации тиристоров, диодов. Из выражения (1.19)

ΔU_γ = ;

ΔU_R – падение напряжения на активных сопротивлениях элементов выпрямительной установки (на активных сопротивлениях обмоток трансформатора R_тр, на активном сопротивлении сглаживающего реактора R_p), ΔU_R ≈ I_ТРּR_TP + I_dּR_p, I_ТР – действующий ток в обмотках трансформатора;

ΔU_СПП – падение напряжения в силовых полупроводниковых приборах выпрямителя, ΔU_СПП ≈ (U₀ + I_прּR_дпр)ּN. U₀ – пороговое напряжение СПП,

I_пр – среднее значение прямого тока в СПП, R_дпр – динамическое сопротивление СПП при прямом включении, N – количество СПП в плече выпрямительной установки.

Рис. 1.14. Внешние характеристики выпрямителя на тиристорах с

углами регулирования α_р

Падения напряжения пропорциональны выпрямленному току, поэтому внешние характеристики выпрямителя являются прямыми линиями. Из выражения (1.19) следует, что искусственные внешние характеристики выпрямителя (при α_р ≠ 0) будут смещаться вниз относительно естественной внешней характеристики выпрямителя при α_р = 0.

Под регулировочной характеристикой выпрямителя понимают зависимость среднего значения выпрямленного напряжения от угла регулирования тиристоров, то есть U_d = f(α_р), при I_d – const.

U_d = =

При работе выпрямителя на холостом ходу, когда I_d = 0, выражение (1.19) принимает вид

U_d= . (1.23)

С учетом угла коммутации тиристоров, когда I_d ≠ 0, регулировочная характеристика выпрямителя математически выражается равенством (1.19). Из (1.19 и 1.23) следует, что регулировочные характеристики выпрямителя являются косинусоидами (рис. 1.15). При α_р = 0, U_do= c увеличением α_р, среднее значение выпрямленного напряжения плавно уменьшается до нуля.

Рис.1.15. Регулировочные характеристики выпрямителя при

cреднем значении выпрямленного тока I_d=0, I_d=I_dH

При I_d=I_dH и α_р = 0, U_d = c увеличением α_р, среднее значение выпрямленного напряжения плавно уменьшается в соответствии с выражением (1.24):

U_d = (1.24)

а косинусоида размещается ниже регулировочной характеристики при I_d = 0. Теоретически при α_р близких к π из (1.24) можно получить U_d < 0, в действительности, отрицательные значения среднего значения выпрямленного напряжения у нереверсивных выпрямителей не существует. То есть при всех величинах α_р, когда 1 + cosα_p - ≤ 0, следует принимать U_d = 0.