1.14 Внешняя характеристика выпрямителя

Внешняя характеристика выпрямителя – это зависимость среднего значения напряжения нагрузки от тока нагрузки, т.е. U_d=f(I_d) при постоянном (заданном) значении угла регулирования α.

Выражение внешней характеристики выпрямителя имеет вид

(116)

В выражении (116) учтены следующие падения напряжения при протекании тока нагрузки I_d:

- ∆U_х- индуктивное падение напряжения, вызванное явлением коммутации;

∆U_х =Х_кI_d; (117)

-∆U_Rф- падение напряжения на активных сопротивлениях трансформатора и вентильного блока выпрямителя (активное падение напряжения):

∆U_Rф =k_тI_dR_ф; (118)

R_ф=R_тр+R_в.дин. - сумма активных сопротивлений обмотки трансформатора R_тр и динамического сопротивления вентиля R_в.дин. .

R_тр =R₂+R₁^′,

где

R₂ - активное сопротивление фазы вторичной обмотки трансформатора;

R₁^′ - активное сопротивление первичной обмотки, приведенное к виткам вторичной обмотки трансформатора.

∆U_Lф -падение напряжения на активном сопротивлении обмотки дросселя фильтра (R_LФ);

∆U_Lф = I_dR_Lф ; (119)

∆U_в - падение напряжения на открытом тиристоре;

k_Т = k_Т∆U_пр.; (120)

k_Т- коэффициент тактности выпрямителя.

Следует отметить, что внешняя характеристика выпрямителя соответствует соотношению (116) только для режима непрерывного тока нагрузки. При ограниченной величине индуктивности цепи постоянного тока, углах регулирования α_гр. < α и малых токах нагрузки наступает режим прерывистых токов нагрузки, при которых внешняя характеристика резко поднимается вверх (смотри рисунок 24). Увеличение выпрямленного напряжения в этом случае происходит за счет сокращения длительности работы тиристора в отрицательной области напряжения U₂ вторичной обмотки трансформатора.

При холостом ходе (I_d=0) напряжение в режиме прерывистых токов (α_гр. < α) может быть подсчитано по формуле (113).

Прерывистый характер тока имеет место при токах нагрузки I_d:

0< I_d< I_гр.m.

(121)

где ω_c=2πf_c,

f_c - частота сети, питающей выпрямитель;

L_ф - индуктивность дросселя сглаживающего фильтра цепи нагрузки выпрямителя.

Рисунок 24. Внешние характеристики управляемого выпрямителя

Принятые на рисунке 24 обозначения: -U_dα/U_d0 – относительная величины напряжения на выходе выпрямителя;

-I_d/I_d0 – относительная величина тока нагрузки выпрямителя.

Для трехфазного мостового выпрямителя, а также для всех схем, пульсность которых p=k_тm₂=6

. (122)

Вопросы для самоконтроля:

1. Дайте определение понятию «внешняя характеристика».

2. Перечислите виды падения напряжения на элементах схемы выпрямителя и укажите формулы для их расчета.