2.1.2. Однофазная схема выпрямления с нулевой точкой вторичной обмотки трансформатора

Рассмотрим режим работы этой схемы, когда X_d = . Схема такого выпрямителя представлена на рис. 2.3 . Временные диаграммы представлены на рис. 2.4.

Рис.2.3. Контур тока короткого замыкания в

коммутационном периоде

Среднее значение выпрямленного напряжения

(2.10)

Отличие во временных диаграммах по сравнению с диаграммами неуправляемого выпрямителя заключается в том, что коммутация тока происходит здесь не при начальных значениях фазовых ЭДС а при больших значениях, соответствующих углу управления . Это ускоряет коммутацию, в связи с чем угол коммутацииполучается меньше (рис. 2.4 ,а., б.,).

Рис. 2.4. Работа однофазного управляемого двухполупериодного выпрямителя с нулевой точкой

Аналитическую зависимость для угла коммутации можно найти так же, как и для неуправляемого выпрямителя. Принужденная составляющая , определяемая по (1.93) и построенная пунктиром на рис. 2.5, г. остается такой же Свободная составляющая тока имеет, в связи со сдвигом начала коммутации на угол , значение отличающееся от (1.97) на cos  . (2.11) Участок, определяющий ток коммутации, сдвигается в этом случае по косинусоиде на угол вправо от отрицательного максимума (ордината равна ) Теперь, если от точки, определяемой ординатой, провести линию, равную по величинеId , то получим время коммутации, равное углу . Участок косинусоиды , обведенный жирной линией, определяет характер перехода тока с вентиляVS1 на вентиль VS2 . . (2.12) Подставляя в (2.12) угол t = и ток Id вместо , мы находим, что

, (2.13)

откуда .

Уравнение (2.13) определяет исходную связь между током нагрузки Id и углом коммутации .

Падение напряжения за счет коммутации

(2.14)

При подстановке из уравнения (2.13) величины в уравнение (2.14) получим зависимостьот

(2.15)

аналогичную для неуправляемого выпрямителя.

Отсюда следует, что внешние характеристики управляемого выпрямителя (рис. 2.5, а.) имеют такой же наклон, как и у неуправляемого. Каждому углу управления отвечает здесь своя внешняя характеристика.

Рис. 2.5. Режим коммутации и регулировочные характеристики однофазной

нулевой схемы выпрямления

Одной из важнейших особенностей управляемых выпрямителей является способность регулировать среднее значение выпрямленного напряжения Ud при изменении угла  (рис. 2.5, д). При =0 кривая выходного напряжения Ud соответствует случаю неуправляемого выпрямителя и напряжение максимально.

Углу управления    отвечает напряжение иUd =0. Иными словами, управляемый выпрямитель при изменении угла  от 0 до 180 (электрических градусов) осуществляет регулирование напряжения Ud в пределах от максимального значения до нуля.

Зависимость напряжения Ud от угла управления называют регулировочной характеристикой. Это напряжение на интервале    соответствует выражению

.

Умножив и разделив это выражение на 2, получим

.

До угла управления 60 индуктивность X_d мало влияет на характер регулировочной характеристики. Затем с увеличением X_d до бесконечности предельный угол управления уменьшается с 180º до 90º.

Изменение напряжения в вентиле (анод-катод) при Х_d=показывает криваяU_ak 2.5, в. Она построена по разности ординат синусоиды .

Максимальное значение прямого напряжения

. (2.16)

Начальный скачек обратного напряжения

. (2.17)

Фазовый сдвиг при X_d =  между ибудет определяться фазой междуи первой гармоникой тока

. (2.18)

Так как угол является отстающим, то выпрямитель нагружает сеть такой же по знаку реактивной мощностью индуктивного характера.