1.4.2 Влияние индуктивности в цепи нагрузки

Наличие индуктивности в цепи нагрузки изменяет вид осциллограммы выпрямленного тока. После открывания тиристора ток плавно нарастает, что соответствует нарастанию энергии в индуктивности. При спадании тока эта энергия отдается обратно, в результате чего ток продолжает протекать через нагрузку после перехода напряжения питания через нуль, рисунок 1.4.5. Длительность интервала проводимости тиристоров возрастает, и они остаются в открытом состоянии в течении некоторого времени после изменения полярности напряжения, в связи с чем в кривой выпрямленного напряжения появляются участки напряжения отрицательной полярности, которые уменьшают среднее значение выпрямленного напряжения. Длительность этих участков зависит от соотношения τ = L_н/R_н и увеличиваются с ростом этого соотношения. Увеличение длительности проводящего состояния тиристоров приводит к изменению вида кривой обратного напряжения. В кривой появляются участки прямого напряжения с амплитудой 2√2U₂.

Рис. 1.4.5.

При чисто индуктивной нагрузке , рисунок 1.4.6 участки отрицательной полярности в кривой напряжения U_d полностью заполняют интервалы . Выпрямленный ток представляет из себя прямую линию. Токи тиристоров имеют вид прямоугольных импульсов. Потребляемый ток i₁ имеет вид двуполярных прямоугольных импульсов. Его первая гармоника сдвинута в сторону отставания на угол φ = α относительно напряжения питания.

Рис. 1.4.6

Кривая напряжения на тиристоре состоит из участков напряжения 2U₂. Максимальное обратное и прямое напряжение на тиристоре равно . Регулировочная характеристика при определяется выражением:

.

Диапазон регулирования при для однофазных схем составляет , рисунок 1.4.4.

1.5 Трехфазные управляемые выпрямители

1.5.1 Трехфазный управляемый выпрямитель с нулевым выводом трансформатора

Рис. 1.5.1.

Схема получается путем замены диодов на тиристоры в схеме неуправляемого трехфазного выпрямителя с нулевым выводом, рисунок 1.5.1.

При активной нагрузке можно выделить два характерных режима работы схемы:

Режим непрерывного тока. Диапазон изменения угла управления . Угол управления отсчитывается от точки естественной коммутации, то есть от момента времени, в который бы открылся диод в неуправляемом трехфазном выпрямителе с нулевым выводом трансформатора, рисунок 1.5.2.

Рис. 1.5.2.

Каждый тиристор проводит одну треть периода. Среднее значение выпрямленного напряжения:

,

где - среднее значение выпрямленного напряжения при угле управления , определяется так же как для неуправляемого трехфазного выпрямителя с нулевым выводом.

Режим прерывистого тока. Диапазон изменения угла управления: . В кривой выпрямленного тока появляется паузы в течении которых мгновенное значение выпрямленного тока равно нулю, рисунок 1.5.2. В этом случае среднее значение выпрямленного напряжения:

.

Предельный угол управления при работе на чисто активную нагрузку равен .

Максимальное обратное напряжение на вентиле, такое же, как в неуправляемой схеме:

.

Максимальное прямое напряжение:

.

Рис. 1.5.3.

При работе управляемого выпрямителя на активно-индуктивную при углах управления больше в кривой выпрямленного напряжения появляются интервалы отрицательного напряжения, рисунок 1.5.3. При увеличении индуктивности нагрузки площадь отрицательных участков увеличивается. При работе на нагрузку с площадь отрицательных участков стремится к площади положительных участков выпрямленного напряжения. Максимальный угол управления при работе на чисто индуктивную нагрузку равен . Среднее значение выпрямленного напряжения при работе на активно-индуктивную нагрузку с непрерывным выпрямленным током:

.

Среднее значение выпрямленного напряжения при работе на активно-индуктивную нагрузку в режиме прерывистого тока зависит от параметров нагрузки и в каждом конкретном случае описывается своим выражением.

Рис. 1.5.4.

На рисунке 1.5.4 приведены регулировочные характеристики трехфазного выпрямителя с нулевым выводом при работе на чисто активную и чисто индуктивную нагрузку. Регулировочная характеристика выпрямителя при работе на реальную активно-индуктивную характеристику будет располагаться между этих двух характеристик.