82. Мостовой керований випрямляч трифазного струму.

Трехфазная мостовая схема получила распространение при построении управляемых выпрямителей трехфазного тока. Особенностью работы выпрямителя заключается в том, что отпирание очередного вентиля происходит с задержкой на угол α , относительно естественного угла отпирания.

Поскольку в мостовой схеме кривая выпрямленного напряжения формируется за счет линейных напряжений, то и состоит она из отрезков линейных напряжений.

При изменении угла α в диапазоне 0 - 60⁰ переход напряжения с одного линейного напряжения на другое осуществляется в пределах положительной полярности участков линейных напряжений. По этому его форма не зависит от вида нагрузки.

При α>60 вид выходной кривой зависит от нагрузки. Это связано с тем, что при активно-индуктивной нагрузке ток продолжает протекать через тиристоры и вторичную обмотку трансформатора и при изменении полярности питающего напряжения. В кривой выпрямленного напряжения появляются участки отрицательной полярности. Равенство площадей участков положительной и отрицательной полярности наступает при α=90.

Зависимость выпрямленного напряжения от угла α при L – стремящейся к бесконечности будет

ωtdωt =U_d0cosα

Мал.8.15. Регулювальна характеристика прирізних значеннях індуктивності

Учет коммутации проводится аналогично предыдущему случаю. Выражение для внешней характеристики имеет вид.

Вид внешних характеристик будет аналогичен приведенным на мал. 8.10.

Это уравнение является общим, ибо здесь возможно получение внешних характеристик при α=0, т.е. для выпрямителя неуправляемого.

83. Зовнішня характеристика випрямляча трифазного струму.

В трехфазной мостовой схеме при изменении выпрямленного тока в пределах, соответствующих изменению угла коммутации от нуля до 60⁰, внешняя характеристика представляет собой прямую линию.

Эта закономерность нарушается, если ток продолжает возрастать и после достижения угла коммутации 60⁰. При γ=60⁰ продолжительность проводимости вентилей составляет γ=60⁰ +120⁰=180⁰. Режим при γ=60⁰ характерен одновременным открытием двух вентилей в одной группе и одного вентиля в другой группе, мал. 8.16.

Мал.8.16. Зовнешні характеристики 3-фазного мостового випрямляча

Увеличение γ>60⁰ невозможно, так как окончание коммутации позднее момента времени t₁ вызовет задержку в начале коммутации вентилей 6 и 2 анодной группы. Это объясняется тем, что при сделанном допущении об увеличении угла сверх 60⁰ потенциал катода вентиля 2 (общий с потенциалом участвующего в коммутации вентиля 5) будет оставаться положительным относительно катода вентиля 6. Открытие очередного вентиля будет задерживаться на некоторый угол α_в, соответственно, с чем будет задерживаться и начало коммутации. Таким образом, снижение напряжения при дальнейшем росте тока будет происходить не за счет увеличения угла коммутации более 60⁰ , а за счет вынужденной зависящей от величины тока задержки в открытии очередных вентилей α_в. Однако увеличение угла α_в. ограничивается 30⁰. При дальнейшем росте тока создаются условия для увеличения продолжительности коммутации между вентилями сверх γ=60⁰ , что может иметь место только при одновременной коммутации между вентилями в обеих группах – катодной и анодной. Действительно, допустим, что при сохранении неизменным α_в=30⁰ угол коммутации между вентилями 1 и 5 фаз А и С возрос выше 60⁰ (т.е. продолжается позднее момента t₃ , тогда потенциал катода вентиля 2 анодной группы фазы С окажется отрицательным относительно катода открытого вентиля 6 фазы В^’. Поэтому в момент t₃ одновременно с коммутацией между вентилями фаз А и С катодной группы начинается коммутация между вентилями фаз В^’ и С^.’ анодной группы. Одновременная коммутация в анодной и катодной группах (открыты четыре вентиля) приводит к короткому замыканию трех фаз вторичной обмотки трансформатора и к появлению интервала времени, когда u_d =0, (интервал t₃ t₄) мал.8.17.а.

При дальнейшем росте тока интервал времени с нулевым значением выпрямленного напряжения возрастает, пока при полном коротком замыкании продолжительность коммутации не возрастет до 120⁰. Коммутация будет происходить одновременно в обеих группах, выпрямленное напряжение окажется равным нулю, а ток примет значение тока короткого замыкания.

На мал.8.17.б. показано изменение γ, α_в в процессе роста тока от холостого до короткого замыкания. Таким образом, внешнюю характеристику можно разбить на следующие участки:

1. Работают постоянно два вентиля, во время коммутации присоединяется третий, угол коммутации возрастает до 60⁰_.

2. Постоянно работают три вентиля, появляется вынужденный угол регулирования α_в, угол γ=60⁰ остается постоянным.

3.Постоянно работают три вентиля, при одновременной коммутации в двух группах проводят одновременно четыре вентиля. Угол α_в=30⁰ остается постоянным, угол коммутации при полном коротком замыкании возрастает до до 120⁰.

Мал 8.17.а б

Найдем аналитические выражения для указанных участков внешней характеристики.

Первый участок прямолинейный

- или в относительных единицах, при m=6

( 8.1)

При γ=60⁰ выпрямленное напряжение будет равно

(8.2)

Подставляя значение U_d* в выражение (7.1) получаем

=

Второй участок. Для определения границы этого участка с первым участком (γ=60⁰, α_в=0) запишем следующие зависимости

(8.3)

Приведем оба соотношения к виду

Возведем обе части этих уравнений в квадрат и сложим, левые и правые части

На этом участке снижение напряжения происходит при α_в=cons вследствие возрастания угла коммутации. Поэтому, как и для первого участка, характеристика имеет прямолинейный характер.

Третий участок Величину тока полного короткого замыкания, когда U_d=0_, можно найти с достаточной для практических расчетов точностью, если принять, что в режиме короткого замыкания форма тока во вторичных обмотках синусоидальна.

Среднее значение фазового тока

При α=60 внешняя характеристика на всем диапазоне изменения тока прямолинейна, так как при

α=60 и γ=60

При этом внешняя характеристика выпрямителя будет иметь вид, приведенный на мал..7.18.

Мал.8.18. Зовнешня характеристика з урахуванням комутації