6.5 Регулировочная характеристика трн при активно-индуктивном характере нагрузки

Наличие индуктивности в цепи нагрузки вносит отличие в характер изменения тока нагрузки и напряжения.

Действующее значение напряжения нагрузки определяются по формуле

В относительных единицах

(184)

Ток в нагрузки на интервале проводимости каждого тиристора ψ находят из анализа переходного процесса, обусловленного отпиранием тиристора. Его можно определить в виде суммы двух составляющих: принужденной и свободной. Принужденная составляющая тока i_нг.пр. отстает на угол φ=arctg(ωL_нг./R_нг.) от напряжения питания питающей сети u.

Принужденная составляющая тока определяется по формуле (185).

(185)

Свободная составляющая тока нагрузки спадает по экспоненциальному закону:

(186)

с постоянной времени τ=L_нг/R_нг=tgφ/ω. (187)

В момент времени υ=α сумма принужденной и свободной составляющих, определяющая ток i_нг, равна нулю:

откуда определяем коэффициент А:

(188)

С учетом выражения (184) и (185)находим

(189)

Рисунок 42. Временные диаграммы, иллюстрирующие работу преобразователя переменного напряжения при критическом значении угла управления

При чисто активной нагрузке (L_нг=0, φ=0, tgφ=0) соотношение (189) приводится к виду

т.е. кривая тока i_нг на интервале проводимости тиристоров определяется синусоидой напряжения питания (смотри рисунок 37,г).

После подстановки в (189) значения υ=π+δ, соответствующего току i_нг=0 (рисунок 38, б, в), получаем уравнение (190)

, (190)

которое может быть использовано для определения угла δ.

При активно - индуктивной нагрузке преобразователя представля­ет интерес определение так называемого критического зна­чения угла управления α=α_кр, при котором интервалы про­водимости тока δ полностью занимают интервалы α. В этом случае (рисунок 42) ток i_нг спадает до нуля в момент времени υ=π+δ (т. е. момент за­пирания одного тиристора совпадает во времени с моментом отпирания другого тиристора), паузы в кривой тока i_нг и напряжения U_нг отсутствуют и длительность проводящего состояния каждого тиристора ψ становится равной 180°. Из уравнения (190) следует, что такой режим имеет место при

(191)

Действующее значение напряжения на нагрузке максимально и относительная его величина согласно соотношению (184) равна единице. Кривая тока i_нг становится непрерывной и синусоидальной. В соответствии с выражением (190) при α=α_КР имеем

(192)

Очевидно, аналогичный режим работы будет и при углах α_кр>α>0. Диапазон углов α от нуля до α_кр характеризует неуправляе­мую зону преобразователя, где изменение угла α не вызывает изме­нения действующего значения напряжения на нагрузке и ее тока. Для осуществления нормальной работы схемы в этой зоне (создания непрерывного тока нагрузки) необходимо подавать на тиристоры управляющие импульсы достаточной длительности (рисунок 42), чтобы при малых углах α< α_кр они перекрывали по длительности момент перехода тока нагрузки через нуль. В противном случае отпирающий импульс для очередного тиристора закончится раньше, чем прекра­тится ток в параллельном ему тиристоре, и тиристор не сможет от­крыться — произойдет пропуск его отпирания. Исходя из наимень­шего угла α=0 длительность отпирающих импульсов должна, быть не меньше φ.

Вопросы для самоконтроля:

1 Приведите выражение регулировочной характеристики тиристорного регулятора переменного напряжения при чисто активной нагрузке.

2 Приведите выражение внешней характеристики тиристорного регулятора переменного напряжения.

3 Укажите в чем отличия в работе тиристорного регулятора переменного напряжения при чисто активной и активно-индуктивной нагрузке.