2.1.5. Мостовой выпрямитель с неполным числом управляемых вентилей

В

Рис. 2.11. Мостовой выпрямитель с неполным числом вентилей

схеме мостового выпрямителя (рис. 2.11) два вентиля ( ) являются управляемыми, а два других ( ) – неуправляемыми.

Рассмотрим особенности работы схемы при активно-индуктивной нагрузке с , когда выпрямленный ток идеально сглажен. Открытие тиристоров происходит в соответствии с углом регулирования , импульсы управления подаются на тиристоры при положи­тельном напряжении на их анодах. Работу выпрямителя проанализируем на отдельных интервалах времени. Диаграммы напряжений и то­ков выпрямителя представлена на рис. 2.12, а–з.

В первом полупериоде сетевого напряжения (полярность показана на рис. 2.12 без скобок) после открытия тиристора на интервале ток нагрузки замыкается через тиристор и вентиль . Контур тока нагрузки совпадает с направлением тока в неуправляемом выпрямителе (1.41), ток протекает по цепи:

. (2.16)

В это время к нагрузке прикладывается положительная полуволна напряжения , определяющая форму напряжения на нагрузке (рис.2 .12, б).

В момент полярность напряжения меняется на противоположную (показана на рис. 2.11 в скобках), что вызывает запирание неуправляемого вентиля . Цепь нагрузки оказалась отключенной от вторичной обмотки трансформатора, а ток в цепи нагрузки поддерживается за счет магнитной энергии, запасенной в индуктивности нагрузки . Ток замыкается через тиристор и вентиль выпрямителя. Контур протекания тока на этом интервале показан в виде сплошной линии (рис. 2.11). В это время цепь нагрузки зашунтирована открытыми вентилями и , поэтому напряжение на нагрузке определяется нулевым падением напряжения на этих вентилях, т. е. . Вентили и выполняют роль нулевого вентиля в схеме выпрямителя с нулевым выводом. Поскольку на интервале ток нагрузки не протекает через вторичную обмотку трансформатора, ток в его первичной обмотке также равен нулю (рис. 2.12, а).

Рис. 2.12. Диаграммы работы мостового выпрямителя с неполным числом вентилей

Во втором полупериоде (полярность указана в скобках) в момент подается импульс управления на тиристор . При положительной полярности напряжения на его аноде переходит в проводящее состояние. Через тиристор и открытый вентиль -нагрузка подключается к вторичной обмотке трансформатора. На нагрузке формируется полуволна напряжения: , определяемая формой напряжения . Напряжение имеет ту же полярность, что и в первом полупериоде. На этом интервале ток в цепи нагрузки замыкается по контуру:

. (2.17)

На следующем интервале работа выпрямителя соответствует ранее описанному интервалу . При положительном напряжении закрывается вентиль , а ток нагрузки замыкается через тиристор и диод за счет запасенной в индуктивности нагрузки L энергии. Контур протекания тока показан на рис. 2.11 пунктирной линией. В это время цепь нагрузки отключена от вторичной обмотки трансформатора и зашунтирована проводящими ток вентилями и , поэтому напряжение на нагрузке . Поскольку ток на этом интервале минует цепь вторичной обмотки трансформатора, то ток во вторичной, а следовательно, и в первичной обмотке трансформатора равен нулю.

Таким образом, на интервалах  ток нагрузки протекает в короткозамкнутом контуре, не входящем в цепь вторичной обмотки трансформатора, поэтому ток первичной обмотки трансформатора . В кривой выпрямленного напряжения на этих интервалах времени отсутствуют участки с отрицательной полярностью напряжения, благодаря чему увеличивается среднее значение выпрямленного напряжения . Первая гармоника первичного тока отстает от напряжения на угол , Это позволяет несколько повысить коэффициент мощности выпрямителя по сравнению с аналогичными схемами выпрямления, имеющими вдвое бо́льше фазовый угол сдвига: . В рассматриваемой схеме выпрямителя отпадает необходимость в дополнительном включении нулевого вентиля, поскольку тот же эффект достигается за счет очередности работы тиристоров и вентилей выпрямителя.