4.15. Работа выпрямителей на противоЭдс

Рассмотрим трехфазную нулевую схему с противоЭДС в нагрузке, изображенную на рис. 21. В общем случае здесь также возможны три режима работы в цепи выпрямленного тока (прерывистый, предельно-непрерывный и непрерывный ток). Рассмотрим эти режимы сначала в нулевой схеме, а затем обобщим результаты на случай мостового выпрямителя.

4.15.1. Режим прерывистого тока

Диаграммы тока и напряжения в выходной цепи выпрямителя показаны на рис. 21. В этом режиме нет единого аналитического выражения для внешней характеристики, она задается в параметрическом виде (в функции ) и строится по точкам, т.е. в соответствии с выражениями

(39)

Определим первую зависимость:

(40)

Здесь

;

.

Для определения второй зависимости в выражении (39) получим сначала уравнение для мгновенных значений выпрямленного тока, которое затем усредним. Дифференциальное уравнение для выпрямленного тока на интервале проводимости вентиля имеет вид

. (41)

Его решение:

(42)

Постоянную интегрирования C определим из начальных условий:

.

Подставляя это условие в уравнение (42), получим

,

откуда

,

тогда уравнение для выпрямленного тока примет вид

. (43)

а)

б)

Рис. 21. Нагрузка с противоЭДС: а  схема; б, в, г, д  диаграммы (начало)

в)

г)

д)

Рис. 21. Нагрузка с противоЭДС: а  схема; б, в, г, д  диаграммы (окончание)

Среднее значение выпрямленного тока

. (44)

С учетом (40)

. (45)

При работе на противоЭДС при углах </2 возможен режим включения вентилей не с заданным углом управления, а с вынужденным углом, так как только с этого момента на вентиле появляется прямое напряжение, как видно из рис. 21. Величина вынужденного угла связана со значением противоЭДС:

, (46)

и если <_в, то вентиль включается с углом_в, а не. Поэтому во всех вышеприведенных формулах в этом режиме надо заменитьна_в, вычисляемое по формуле (46).

Определим напряжение холостого хода U_d.хх, полагая, что в выражении (40)  = 0:

. (47)

4.15.2. Режим предельно-непрерывного тока

Временные диаграммы этого режима показаны на рис. 21, г. Среднее значение выпрямленного напряжения U_d.крможно получить из уравнения (40), подставив туда= 2/m:

(48)

Соответственно, среднее значение выпрямленного тока в этом режиме (I_d.кр) находится из выражений (44) и (45) подстановкой= 2/m:

. (49)

Уравнения (48) и (49) задают уравнение эллипса в параметрической форме с большой полуосью B₁ =E_d0и с малой полуосью, равнойA₁. Этот эллипс (для случаяX_d = 0) показан пунктиром на графике внешних характеристик.

Методика построения внешней характеристики в зоне прерывистых токов такова:

 устанавливаем зависимость (), для которой строится характеристика;

 задаемся противоЭДС U_d.кр<U₀ <U_d.хх, соответствующей зоне прерывистых токов;

 вычисляем по (46) значение _в и сравниваем с , и если  > _в, то далее везде в формулах фигурирует , если же  < _в, то  в формулах нужно заменить на _в;

 определяем по  (_в) и U₀ значение  из графика рис. 22 или из уравнения (40);

 вычисляем по (_в) изначениеI_dпо уравнению (44);

 наносим в соответствии с полученными значениями U_dиI_dточку на график внешней характеристики;

 возвращаемся к п. 2, повторяем расчет для нового значения противоЭДС и по точкам строим весь участок ОА характеристики (рис. 23).

Рис. 22. Зависимость напряжения от  и 

Рис. 23. Построения внешней характеристики в зоне прерывистых токов