12. Коммутационные процессы в выпрямителях и их влияние.

В₂ включается только в точке (π+ψ), когда ЭДС е_2b станет равной величине U_d. В момент отпирания вентиля В₂ вентиль В₁ еще продолжает вести ток за счет энергии, накопленной на интервале (0÷π) в магнитном поле индуктивного сопротивления X_a и в течение интервала γ оказываются открытыми оба вентиля, что приводит к короткому замыканию вторичной обмотки трансформатора. Процессы, протекающие в выпрямителе при переключении тока с одного вентиля на другой, называются коммутационными процессами, а интервал, в течение которого протекает коммутационный процесс, называется коммутационным интервалом или углом коммутации. Введение в цепь нагрузки индуктивного сопротивления X_d приводит к тому, что вентиль В₂ включается не в точке (π+ψ), так как величина противо ЭДС в цепи вентиля В₂ будет уменьшена на величину ЭДС самоиндукции сглаживающего дросселя, поддерживающую убывающий ток i_а1. В пределе, если X_d =∞, включение вентиля В₂ произойдет точно в точке π. Рассмотрим коммутационные процессы, которые протекают, например, в точке 0, при переходе тока с вентиля В₂ на вентиль B₁ при условии X_d =∞. Тогда ток i_d будет идеально сглажен, а коммутация вентилей будет начинаться в точках 0,π,2π, ... и т.д. Эти точки называются точками естественной коммутации. В точке 0 включается вентиль В₁, а вентиль В₂, проводивший ток на предыдущем интервале, будет по-прежнему проводить ток в течение коммутационного интервала, несмотря на приложенную к нему со стороны вторичной обмотки трансформатора в запирающем направлении ЭДС e=e_2а+e_2b. Такое положение будет сохраняться, пока не израсходуется энергия, запасенная в магнитном поле индуктивного сопротивления X_а, в цепи вентиля В₂.

Рис. 2.12

где i_2k – ток коммутационного контура.

.

Ток i_2k существует только на участке коммутации и представляет собой ток вентиля, вступающего в работу В₁. Протекание тока i_2k в коммутационном контуре в обратном направлении по отношению В₂ следует рассматривать как уменьшение тока в цепи этого вентиля от величины I_d, существовавшей там в момент начала коммутации до 0, когда ток i_2k достигает величины I_d. где Е_dmax – постоянная составляющая выпрямленного напряжения при отсутствии коммутационных процессов. Последнее выражение представляет собой уравнение внешней характеристики выпрямителя Е_d = f(I_d).

;

13. Особенности работы управляемых выпрямителей на r - l нагрузку.

Однополупериодный управляемый выпрямитель.

при активно-индуктивном характере нагрузке справедливо уравнение:

.

В случае активно-индуктивной нагрузки выпрямленное напряжение определяется не только углом управления α, но и длительностью протекания тока нагрузки λ, которая, в свою очередь, зависит от соотношения , где Ха- индуктивное сопротивление рассеяния обмоток силового трансформатора, Хd – индуктивное сопротивление сглаживающего реактора в цепи нагрузки.

В отличии от неуправляемых выпрямителей напряжение на Хd и обратное напряжение на вентиле имеют скачки в момент отпирания и запирания вентиля, величина которых зависит от угла управления.

Двухполупериодный управляемый выпрямитель.

В зависимости от соотношения Xd/Rd в цепи нагрузки и угла управления α могут возникать следующие режимы работы выпрямителя:

1. Режим непрерывного тока, который возникает при условии α<φ, где φ=arctg Xd/Rd.

2. Режим гранично – непрерывного тока, когда α=φ

3. Режим прерывистых токов, когда α>φ

Для режима непрерывного и гранично – непрерывного тока выпрямленное напряжение определяется из выражения:

Для режима прерывистых токов справедливо выражение:

Вследствие этого регулировочная характеристика управляемого выпрямителя Еd=f(α) существенно изменяется при изменении характера нагрузки. При изменении угла управления α изменяется длительность коммутационного интервала γ, т.к. запаздывание включения вентиля относительно точки естественной коммутации приводит к увеличению запирающей ЭДС, прикладываемой к выходящему из работы вентилю и, следовательно, к его более быстрому запиранию. Угол γ01 характеризует длительность угла коммутации при условии Id1=const, α=0; γ02<γ01 соответствует Id2< Id1, при α=0 и т.д. , чем меньше ток Id, тем ниже идет зависимость γ= f(α). Внешняя характеристика управляемого выпрямителя, имея такой же падающий характер, как и у неуправляемого выпрямителя, из-за падения напряжения в коммутационном интервале ΔUx, кроме того зависит от угла управления α.

Скачки обратного напряжения на вентилях выпрямителя зависят не только от угла управления α, но и от угла коммутации γ. Увеличение угла управления α приводит к ухудшению коэффициента мощности управляемого выпрямителя χ:

где v – коэффициент искажения, I1(1) – действующее значение 1-й гармоники тока, потребляемого от питающей сети, I1 – действующее значение потребляемого из сети тока, φ1 – угол сдвига первой гармоники потребляемого из сети тока по отношению к напряжению питающей сети. Для улучшения коэффициента мощности управляемого выпрямителя вводится нулевой вентиль В0, в результате чего достигается уменьшение угла φ1: