6.2 Регулировочная характеристика трн

Регулировочная характеристика ТРН представляет собой зависимость действующего напряжения нагрузки, U_нг, от угла α, т.е. U_нг =f(α) при постоянном напряжении питающей сети, U=U_N=const, и постоянном токе нагрузки, I_нг=const.

При чисто активном характере нагрузки зависимость U_нг =f(α) находят из соотношения

В относительных единицах:

(176)

где

U- действующее значение переменного напряжения на входе ТРН.

Вид регулировочной характеристики приведен на рисунке 39.

Отметим, что выражение регулировочной характеристики (176) справедливо для фазового регулирования как с отстающим, так и с опережающим углом регулирования α.

Угол регулирования, при котором действующее значение выходного напряжения равно нулю, называется по аналогии с управляемыми выпрямителями углом запирания, α_зап..

Из выражения (176) нетрудно установить, что для фазового регулирования как с отстающим, так и с опережающим углом регулирования угол запирания α_зап=0⁰.

Регулировочную характеристику для двустороннего фазового регулирования можно получить из выражения:

Окончательно

(177)

Из выражения (177) следует, что при двустороннем фазовом регулировании α_зап.=90⁰.

6.3 Внешняя характеристика трн

Внешняя характеристика представляет собой зависимость напряжения U_нг от тока I_нг, т.е. U_нг=f(I_нг) при постоянном напряжении питающей сети, U₁=U_N=const, и постоянном угле регулирования α=const, (рисунок 40).

U_нг=U_нг.0-∆U (178)

где

.

U_нг.0- действующее значение напряжения на выходе ТРН при холостом ходе нагрузке, т.е. при I_нг=0;

∆U- падение напряжения на элементах ТРН при токе I_нг≠0.

∆U=∆U_Vпр+I_нгR_Э, (179)

где R_Э - эквивалентное активное сопротивление схемы, равно сопротивлению соединительных проводов, т.е. R_Э=R_C.П.

6.4 Коэффициент мощности трн

Коэффициентмощности ТРН, χ, дает оценку эффективности потребления мощности от питающей сети и представляет собой отношение активной мощности, потребляемой ТРН от питающей сети по первой (основной) гармоники, P₍₁₎, к полной мощности S, потребляемой ТРН от питающей сети, т.е.

, (180)

где k_иск - коэффициент искажения формы кривой тока, потребляемого от питающей сети;

k_сдв - коэффициент сдвига

k_сдв=cosφ.

Параметр φ, характеризует угол сдвига первой гармоники потребляемого тока от кривой напряжения питающей сети. (181)

(182)

Перемножив cosφ и k_иск. получим

(183)

Отметим, что и для двустороннего фазового регулирования коэффициент мощности также определяется по формуле (183). При этом коэффициент сдвига равен единице, а коэффициент искажения соответствует выражению (183).

Нетрудно видеть, что в одиночных преобразователях переменного напряжения независимо от используемого метода фазового регулирования коэффициент мощности равен относительному значению напряжения нагрузки, т.е.χ= U_нг/U и связан с ним линейной зависимостью, (рисунок 41).

Рисунок 41. Зависимость коэффициента мощности ТРН от относительного напряжения на нагрузке для одиночного преобразователя

Для увеличения коэффициента мощности можно рекомендовать, когда это возможно, питание одной нагрузки от группы преобразователей, питающихся от одной и той же сети переменного тока. Примером такого случая может служить работа группы преобразователей переменного напряжения на нагревательные сопротивления электропечей.

Повышение коэффициента мощности объясняется тем, что токи основных и высших гармоник, создаваемых в питающей сети отдельными преобразователями, суммируются геометрически. Благодаря этому фазовый сдвиг суммарной основной гармоники по отношению к напряжению питающей сети, а также суммарные амплитуды высших гармонических получаются меньшими, чем при одном преобразователе, работающем на полную мощность.

Коэффициент мощности будет существенно улучшен, если для управления отдельных преобразователей, составляющих одну группу, применять комбинацию рассмотренных выше способов фазового регулирования.