Эксплуатационные характеристики выпрямителей

Основными величинами, характеризующими эксплуатационные свойства выпрямителей, являются [4]:

– средние значения выпрямленного напряжения и тока ,;

– коэффициент полезного действия η;

– коэффициент мощности ;

– внешняя характеристика – зависимость выходного напряжения от тока нагрузки;

– коэффициент искажения тока, равный отношению действующих значений основной гармоники и полного тока вентильной обмотки трансформатора:

. (4.1)

Эквивалентные схемы и расчетные формулы

Эквивалентные схемы и волновые диаграммы, характеризующие процесс работы идеальных выпрямителей на резистивную нагрузку без фильтра, показаны на рис. 4.2 и 4.3.

Заметим, что нагрузкой подобного рода являются в промышленности мощные электротермические и осветительные установки. В однотактных выпрямителях (рис. 4.3, а) выходное напряжение U₀ определяется мгновенным значением ЭДС e₂ работающей фазы:

u₀ = e₂ = E_2M^.cos(wt) (wt = 2pf₁t), (4.2)

при –p/m₂ £ wt £ p/m₂, где m₂ ³ 2.

В двухтактных выпрямителях (рис. 4.3, б) U₀ можно рассматривать как сумму мгновенных значений напряжений двух однотактных схем (VD_и1, VD_и2, VD_и3 – катодная группа, VD_и4, VD_и5, VD_и6 – анодная группа), т. е. u₀ = u_0K – u_0М, или как огибающую линейного (межфазного) напряжения e_2лин.

а б

Рис. 4.2. Однофазный выпрямитель со средней точкой (а),

однофазный мостовой выпрямитель (б)

02

0

а б

Рис. 4.3. Однотактный (а) и двухтактный (б) трехфазный выпрямитель

Обратное напряжение u_обр.v на вентиле равняется мгновенному значению межфазного напряжения вентильных обмоток трансформатора (заштрихованная площадь верхней кривой рис. 4.3, а). Ток i₂ через вентильную обмотку преобразовательного трансформатора в однотактных выпрямителях протекает в один полупериод, а в двухтактных – в оба. В табл. 4.1 [5] приведены формулы, используемые при анализе выпрямителей.

Таблица 4.1

Основные соотношения для неуправляемых выпрямителей

Основные величины	Расчётные формулы	Номер формулы
На основании разложения функции U0(wt) в ряд Фурье: – среднее значение выпрямленного напряжения		(4.3)
– амплитуда n-й гармоники выходного напряжения – коэффициент пульсаций		(4.4) (4.5)
Параметры вен­тиля: – среднее значение прямого тока iпр.v вентиля – действую­щее (эфф.) значение iпр.v – коэффициент формы кривой тока вентиля – мощность потерь в вентиле – обратное напряжение на вентиле		(4.6) (4.7) (4.8) (4.9) (4.10)

Окончание табл. 4.1

Основные величины	Расчётные формулы	Номер формулы
Параметры преобразовательного трансформа­тора: – действую­щее значение фазной ЭДС e2 (wt) – действую­щее значение фазного тока i2 (wt)		(4.11) (4.12)
– мощность вентильных обмоток – мощность сетевых обмоток		(4.13) (4.14)