Работа выпрямителя на активно-индуктивную нагрузку.

Процессы в схеме при активно-индуктивной нагрузке рассмотрим при помощи временных диаграмм (рис. 3.11).

Рис. 3.11. Временные диаграммы работы однофазного двухполупериодного выпрямителя при ра6оте на активно-индуктивную нагрузку при a = 0 (а) и a ¹ 0 (б)

 

Вследствие влияния индуктивности ток i_d в цепи нагрузки получается сглаженным и не спадает до нуля при нулевых значениях напряжения u_d. Поскольку ток отстает по фазе от напряжения, максимумы i_d следуют с некоторой задержкой во времени относительно максимумов напряжения u_d . Форма кривых тока и напряжения в нагрузке R одинакова. Поэтому кривая U_dR имеет тот же вид, что и кривая i_d . Если дроссель идеальный, то среднее значение напряжения U_dR на нагрузке будет равно среднему значению напряжения U_d на выходе выпрямителя, т.е. U_{di 0} = U_dR =0,9U₂. Дроссель увеличивает длительность открытого состояния вентилей. Если l _a < p, то выпрямленный ток имеет прерывистый характер; если l _a > p, то он непрерывен. В предположении L_d ®  переменная составляющая u_d будет полностью приложена к дросселю; а на нагрузке будет действовать только постоянная составляющая U_d.

Поскольку переключение вентилей осуществляется при изменении полярности напряжений u₂₁ и u₂₂  в моменты времени 0, p, 2p и т.д., ток i_V1 будет определяться током i_d на интервалах 0 – p, 2p – 3p проводимости вентиля V1, а ток i_V2  – током i_d на интервале p – 2p проводимости вентиля V2. Форма кривых с увеличением L_d будет приближаться к прямоугольной. Среднее значение тока равно I_d = U_{di 0} /R , а среднее значение тока вентилей – I_V = I_d /2.

Аналогично анодным токам (токам вторичных обмоток трансформатора) изменяется и первичный ток i_d. Его кривая приближается к двуполярной кривой прямоугольной формы амплитудой I_d /К _T. В этом случае действующие значения вторичной и первичной обмоток трансформатора соответственно будут равны:

                              I₂ = = I_d / .                                           (3.16)

                            I₁= = I_d /K_T                                     (3.17)

Для варианта фазового регулирования с углом управления a временные диаграммы (в предположении L_d ) приведены на рис. 3.10, б. Можно считать, что выпрямленный ток практически идеально сглажен, если постоянная времени t =L/R >>1/(2f).

Величина отрицательного выброса на диаграмме выходного напряжения уменьшается с ростом угла регулирования при длительности управляющего импульса меньше p/4. При длительности управляющего импульса, равной p, величина отрицательного выброса растет с ростом угла a.

Среднее значение, выпрямленного напряжения при этом зависит от угла a согласно выражению:

                                  U_dia = U_{di 0} · cos a.                                                      (3.18)

Регулировочная характеристика выпрямителей при работе на активно-индуктивную нагрузку приведена на рис. 3.12.

Рис. 3.12. Регулировочная характеристика однофазного двухполупериодного выпрямителя

в режиме непрерывного тока

 

В отличие от нулевой схемы мостовая (рис. 3.9,б) может работать и без трансформатора. При этом отсутствует гальваническая развязка нагрузки с питающей сетью. В мостовой схеме одновременно открыты два вентиля. Например, при положительной полуволне напряжения u₂ (на рис. 3.9, б полярности показаны без скобок) одновременно открыты вентили V1 и V4.

Ввиду идентичности кривых действительны соотношения (3.9) и (3.10) между величинами U_d и U₂, также q=0,67. Поскольку ток I_d=U_d /R распределяется поровну между парами вентилей, ток I_V каждого из них может быть определен по (3.11).

Обратное напряжение прикладывается одновременно к двум непроводящим вентилям на интервале проводимости двух других вентилей. Максимальное обратное напряжение определяется амплитудным значением напряжения u₂.

                              U_RRM = U₂ = U_d                                                (3.19)

т.е. оно вдвое меньше, чем в нулевой схеме.

Выражение для действующего тока также отличается в силу того, что по сравнению со схемой с нулевой точкой ток i₂ здесь не пульсирующий, а синусоидальный, и трансформатор имеет лишь одну вторичную обмотку. В этом случае

                      I₂ = U₂ / R =  U_d / R =  I_d                                         (3.20)

                                  I₁ =    =                                               (3.21)

Таким образом, преимуществами мостовой схемы выпрямителя являются более простой трансформатор, содержащий только одну вторичную обмотку, и меньшее обратное напряжение, на которое следует выбирать вентили. Основной недостаток – большее число вентилей.

 

⇐ Предыдущая567891011121314Следующая ⇒

Поделиться: