14.3 Коммутация в однофазных выпрямителях средней и большой мощности
Принципиальное
отличие выпрямителей средней и большой
мощности от выпрямителей малой мощности
- это влияние индуктивности рассеяния,
активные сопротивления обмоток
трансформатора оказываются меньше
индуктивного сопротивления
.
Это объясняется увеличением
при росте габаритов и уменьшении
,
т.к. обмотки трансформатора выполняются
проводниками большего сечения.
Появление
индуктивности в анодной цепи тиристоров
сказывается на процессе перехода тока
нагрузки с одного тиристора на другой
(процесс
коммутации).
Ток при выключении тиристора убывает
некоторое время, а ток при включении
тиристора возрастает примерно это же
время, таким образом, на некотором
интервале времени оба тиристора остаются
открытыми. Этот интервал называется
интервалом коммутации
.
Индуктивность в анодной цепи тиристора
определяется выражением
,
(14.9)
где
- индуктивность рассеяния первичной
обмотки трансформатора;
-
индуктивность рассеяния вторичной
обмотки трансформатора;
-
индуктивность сети.
Рассмотрим процесс коммутации в однофазном управляемом выпрямителе со средней точкой (рисунок 14.14) при чисто индуктивной нагрузке.
Рисунок 14.14 - Схема однофазного выпрямителя со средней точкой
с индуктивностью в анодной цепи
На
рисунке 14.15 показан процесс коммутации
при
.
Влияние индуктивности
на процесс переключения проявляется в
том, что при открытии тиристора VT1
ток
медленно нарастает, а ток через
закрывающийся резистор медленно убывает
Рисунок 14.15 -. Временная диаграмма процесса коммутации
Таким
образом, на участке коммутации
оба тиристора находятся в проводящем
состоянии, создается ток
в короткозамкнутом контуре, который
образован открытыми тиристорами и
обмотками. Напряжение
на интервале коммутации равно нулю
.
(14.10)
Как
видно из временной диаграммы (рисунок
14.15), напряжение
уменьшится на некоторую величину
,
(14.11)
где -обусловлен затемненной площадью
.
(14.12)
Чтобы
найти
рассмотрим процесс коммутации, используя
схему (рисунок 14.16).
Рисунок 14.16 - К определению
Задача сводится к определению тока из дифференциального уравнения
(14.13)
Ток
имеет принужденную
и свободную
составляющие
;
;
;
(14.14)
,
.
(14.15)
Учитывая,
что
,
,
получим
.
(14.16)
Ток
- это ток тиристора VT1,
-
это ток тиристора VT2.
К концу интервала коммутации
,
ток
принимает значение
:
.
(14.17)
Подставляя полученное выражение в выражение, определяющее , найдем
,
(14.18)
в итоге получим
.
(14.19)
Рассмотрим подробнее временную диаграмму при угле управления (рисунок 14.17).
Рисунок 14.17 - Временная диаграмма работы однофазного выпрямителя со средней точкой с учетом угла коммутации
Угол проводимости тиристоров увеличивается на величину , из положительной полуволны высекается затемненная площадь, что приводит к уменьшению среднего значения выпрямленного напряжения
.
(14.20)
Это выражение описывает внешнюю характеристику однофазного выпрямителя со средней точкой (рисунок 14.18).
Рисунок 14.18 - Внешняя характеристика однофазного выпрямителя
со средней точкой с учетом процесса коммутации
В мостовой схеме однофазного выпрямителя при коммутации ток через индуктивность меняет направление. Ток изменяется от - до + , поэтому уравнение принимает вид
,
(14.21)
что приводит к увеличению угла наклона внешней характеристики.