1.1.4. Работа выпрямителя на противоэдс

Противоэдс в цепи выпрямленного тока могут создавать аккумуляторная батарея, заряжаемая от выпрямителя, и двигатель постоянного тока, подключенный к выходу выпрямителя и т. д.

В

Рис. 1.8. Работа выпрямителя на противоэдс

качестве примера рассмотрим работу выпрямителя с нулевым выводом, в нагрузочную цепь которого включен двигатель постоянного тока с противоэдс (рис. 1.8).

Такая схема выпрямителя соответствует работе электровоза переменного тока со ступенчатым регулированием напряжения. При электромагнитные процессы в цепи выпрямленного тока не отличаются от рассмотренных в п. 1.1.2 режимов работы выпрямителя при активно-индуктивной нагрузке с (рис. 1.4). По сути дела, двигатель в схеме выпрямителя (рис.1.8) находится между точками подключения резистора в выпрямителе (рис. 1.4). При выпрямленный ток = абсолютно сглажен, поэтому падение напряжения на резисторе нагрузки остается постоянным. Между этими же точками схемы (рис. 1.8) действует постоянная противоэдс: = const, которой соответствует падение напряжения на резисторе при активно-индуктивной нагрузке. При токи и напряжения в указанных схемах выпрямителей одинаковы.

При конечном значении индуктивности в схеме выпрямителя (рис. 1.8) выпрямленный ток имеет пульсирующий характер. Рассмотрим работу выпрямителя при , принимая отсутствие пульсаций тока в обмотке возбуждения (ОВ) двигателя. Пульсации выпрямленного тока замыкаются через цепь резистора, шунтирующего ОВ (на рис.1.8 не показан). В этом случае противоэдс двигателя = const. Без учета падения напряжения на активных сопротивлениях в цепи выпрямленного тока противоэдс двигателя  уравновешивается выпрямленным напряжением , т. е. = . Процессы в цепи выпрямленного тока выпрямителя характеризуют диаграммы (рис. 1.9). Выясним величину пульсаций выпрямленного тока при синусоидальных полуволнах выпрямленного напряжения: и отсутствии пульсаций в форме противоэдс .

Рис. 1.9. Кривые выпрямленного напряжения u_d и тока i_d

Мгновенные значения пульсирующего напряжения уравновешиваются противоэдс двигателей и эдс самоиндукции :

, (1.41)

где – общая индуктивность сглаживающего реактора и двигателя .

Электродвижущая сила самоиндукции , равная разности мгновенных значений и , отображена штриховыми линиями на рис. 1.9:

. (1.42)

На интервалах ( ) , , поэтому на этом отрезке времени ток возрастает. На интервале поэтому ток уменьшается.

Полная пульсация тока определяется как разность между максимальными ( ) и минимальными ( ) значениями тока и рассчитывается по формуле [15]:

. (1.43)

Полная пульсация пропорциональна заштрихованным площадям (рис. 1.9), заключенным между точками пересечения кривых и . Пульсацию выпрямленного тока определим на участке (рис. 1.9). Для этого, в соответствии с (1.43), проинтегрируем разность кривых и на отрезке 0 –  , а полученное значение удвоим в связи с симметрией заштрихованной площади. При синусоидальной форме полупериода , а также с учетом того, что значение рассчитаем по формуле

. (1.44)

Значение угла находим из условия равенства в этот момент времени и , т. е.

, (1.45)

где – действующее значение напряжения на вторичной обмотке трансформатора.

Значение находится по уравнению (1.45):

рад . (1.46)

Подставив полученное значение в формулу (1.44), получим:

. (1.47)

В формуле (1.47) , поскольку пульсации выпрямленного тока имеют частоту пульсации 100 Гц.

Среднее значение выпрямленного тока зависит от разности среднего значения выпрямленного напряжения и противоэдс . Значение рассчитывается по формуле

. (1.48)

Для протекания в цепи выпрямленного тока среднее значение напряжения на выходе выпрямителя должно превышать противоэдс двигателя. Среднее значение тока также зависит от приведенного к цепи выпрямленного тока активного сопротивления .