1.12 Коэффициент мощности выпрямителя

Коэффициент мощности выпрямителя определяется отношением активной мощности, потребляемой выпрямителем из питающей сети по первой (основной) гармоники P₁₍₁₎ к полной мощности S₁, потребляемой

выпрямителем из питающей сети [10]:

, (104)

где

P₁₍₁₎ =m₁U₁I₁₍₁₎cosφ₍₁₎ - активная мощность, потребляемая выпрямителем из питающей сети по первой (основной) гармоники;

S₁= m₁U₁I₁ - полная мощность, потребляемая выпрямителем из питающей сети;

m₁- число фаз сети, питающей выпрямитель;

U₁ - действующее значение напряжение фазы сети, питающей выпрямитель;

I₁ - действующее значение тока фазы сети, питающей выпрямитель;

I₁₍₁₎ - действующее значение первой гармоники тока фазы сети, питающей выпрямитель;

φ₍₁₎ - фазовый сдвиг первой гармоники тока фазы по отношению к первой гармоники напряжения фазы сети, питающей выпрямитель.

(105)

Где

I₁₍₁₎/I₁=k_иск. - коэффициент искажения формы тока питающей сети;

cos φ₍₁₎ =k_сдв. - коэффициент сдвига первой гармоники тока питающей сети по отношению к напряжению.

Как было показано выше, кривые токов, потребляемых выпрямителями, отличны от синусоидальной формы и, кроме первой (основной) гармоники, содержат в своем составе и высшие гармонические, порядок k которых определяется соотношением:

k =k_Тm₂n ±1 , (106)

где n=1,2, 3, 4, …-натуральный ряд чисел.

По формуле (106) нетрудно определить, что в кривой первичного тока трехфазной мостовой схемы выпрямления (k_Тm₂=6) содержатся гармоники порядков 5,7,11,13, и выше, а в кривой трехфазной однотактной схемы выпрямления (k_Тm₂=3) содержатся высшие гармоники порядков 2,4,5,7, и выше.

Амплитуда высшей гармоники при прямоугольной форме кривой тока обратно пропорциональны номеру гармоники, т.е.:

(107)

Следует отметить, что гармоники более высоких порядков имеют меньшую амплитуду и легче отфильтровываются вследствие более высокой частоты. Поэтому многофазные схемы оказывают меньшее отрицательное влияние на работу силовой сети переменного тока.

Относительные величины гармоник в кривой первичного тока в процентах по отношению к основной гармоники тока для различных схем выпрямления (различных значений k_Тm₂) при L_d=∞ и частоте питающей сети, равной 50 Гц, приведены в таблице 10.

Гармонический состав тока первичной сети выпрямителей (в процентах к основной гармоники)

Таблица 10

Схема выпрям-ления	Частота и номер гармоники
	2 100Гц	4 200Гц	5 250Гц	7 350Гц	8 400Гц	10 500Гц	11 550Гц	13 650Гц
kТm2=3	50	25	20	14,3	12,5	10	9,1	7,7
kТm2=6	-	-	20	14,3	-	-	9,1	7,7
kТm2=12	-	-	-	-	-	-	9,1	7,7

Без учета коммутационных процессов коэффициент искажения формы тока питающей сети трехфазного мостового выпрямителя

(108)

Для трехфазной мостовой схемы выпрямления коэффициент искажения формы тока первичной сети при L_d=∞

С учетом коммутационных процессов коэффициент искажения несколько увеличивается, что приводит к повышению коэффициента мощности выпрямителя в целом.

Так, для трехфазной мостовой схемы выпрямления коэффициент искажения определяется по формуле (109)

(109)

Без учета угла коммутации коэффициент сдвига равен косинусу угла регулирования, т.е.: k_сдв. =cosα..

Для выпрямительного режима с учетом угла коммутации угол φ₍₁₎= α+γ/2

и коэффициент сдвига управляемого выпрямителя следует определять по формуле (110):

(110)

При γ<30° более точные результаты определения k_сдв. дает формула (111)

(111)

Вопросы для самоконтроля:

1.Дайте определение понятию «коэффициент мощности выпрямителя».

2. Какие факторы и как влияют на величину коэффициента мощности выпрямителя.