Работа выпрямителя на нагрузку индуктивного характера.

При работе выпрямителя на нагрузку индуктивного характера первым элементом сглаживающего фильтра является дроссель, индуктивное сопротивление которого даже на частоте первой гармоники пульсации существенно больше результирующего сопротивления всех, стоящих за ним элементов ВУ, включая нагрузку. Режим работы на нагрузку индуктивного характера предполагает безразрывность тока, протекающего по обмотке дросселя, даже при минимальном значении тока, потребляемого аппаратурой. Этот режим достаточно легко реализуется при относительно низком значении выходного напряжения ВУ и относительно большом токе, потребляемом аппаратурой (в этом случае обмотка дросселя может обладать достаточно малой индуктивностью). Данный режим характеризуется минимальными потерями во всех элементах ВУ по сравнению с другими режимами работу ВУ (при той же мощности потребляемой аппаратурой).

Рассмотрим работу управляемых выпрямителей и их параметры на примере схемы рис. 3.10,а (однофазной двухполупериодной схемы выпрямления с выводом нейтральной точки вторичной обмотки трансформатора) в предположении, что все элементы схемы идеальны, а индуктивность обмотки дросселя . Временные диаграммы, поясняющие работу данной схемы в установившемся режиме, представлены на рис.б,в,г. В интервале от направлена снизу вверх (знаки ЭДС указаны на рис. 3.10,а). Однако поскольку отпирающий импульс на управляющий электрод тиристора VS1 подается только в момент , тиристор VS1 остается закрытым, несмотря на то что к его аноду приложено положительное напряжение относительно катода. На этом временном интервале за счет энергии, ранее запасенной дросселем L, по-прежнему остается открытым тиристор VS2. Причем напряжение на выходе выпрямителя (в точках 1, 2), совпадающее с ЭДС отрицательно, вследствие чего мощность на выходе вентильного блока также отрицательна. Физически это означает, что на этом временном интервале энергия, запасенная дросселем, частично возвращается в источник

энергии (выпрямитель работает в так называемом инверсном режиме).В момент ; СУ подает на управляющий электрод тиристора VS1 отпирающий импульс. Тиристор VS1 открывается, и напряжение будет совпадать с ЭДС до тех пор, пока в момент снова не откроется тиристор VS2. Среднее значение выходного напряжения идеального управляемого выпрямителя, выполненного по схеме рис. 3.10,а,

Выражение для среднего значения выходного напряжения управляемого выпрямителя, выполненного по схеме рис. 3.10,а, в следующем виде: где -коэффициент регулирования. Это выражение справедливо и для любой другой схемы выпрямления (при условии замены всех диодов вентильного блока на тиристоры). Из рис. 3.10,б'видно, что увеличение угла регулирования

а приводит не только к уменьшению уровня выходного напряжения, но и к увеличению уровня пульсаций.

Однофазные мостовые схемы выпрямления могут быть выполнены как с полным числом (рис. 3.11,а), так и с неполным числом тиристоров в вентильном блоке (рис. 3.11,б).

При полном числе тиристоров схема управления формирует импульсы, обеспечивающие на интервале каждого полупериода изменения ЭДС е2 отпирание соответствующих диагональных тиристоров. Так, на полупериоде, когда е2 направлена снизу вверх, как показано на рис. 3.11,а, схема управления обеспечивает отпирание тиристоров VS2, VS3 (рис. 3.11,в).

В режиме безразрывных токов дросселя L форма напряжения «01 на выходе идеального выпрямителя (рис. 3.11,а) будет точно такая же, как и для ранее рассмотренной схемы рис. 3.10, а (временная диаграмма рис. 3.10,б). В случае же разрывных токов дросселя выключение ранее от-

крытой пары тиристоров будет происходить в общем случае раньше, чем схема управления обеспечит открытие другой диагональной пары тиристоров. Кривые напряжения и тока для такого режима работы выпрямителя приведены на рис. 3.11,в. Как следует из кривой на интервале первого полупериода изменения ЭДС е2 ток спадает до 0 в момент, соответствующий углу , тогда как тиристоры VS2 и VS3 открываются в момент .В соответствии с кривой представленной на рис. 3.11,в, среднее значение выходного напряжения выпрямителя для режима разрывных токов дросселя Можно представить Рассмотрим работу идеального выпрямителя в установившемся режиме в предположении, что индуктивность обмотки дросселя . В момент, соотв. включается тиристор VS1 и напряжение начиная с этого момента, до момента, соответствующему , совпадает с ЭДС е2. На этом интервале ток замыкается по цепи: вывод а вторичной обмотки трансформатора Т —тиристор VS1 — CRn — дроссель L — диод VD2 — вывод b вторичной обмотки — вторичная обмотка трансформатора Т —вывода. При смене полярности ЭДС е2 ранее открытый диод VD2 окажется под обратным напряжением, равным этой ЭДС. Энергия же запасенная дросселем L будет передавать в нагрузку через диод VD1 и ранее открытый тиристор VS1, так что на интервале выходное напряжение идеального выпрямителя и ток вторичной (а следовательно, и первичной) обмотки трансформатора Т равны 0(рис. 3.11,г). После открытия тиристора VS2 в момент напряжение снова совпадает с ЭДС е2. В соответствии с кривой (рис. 3.11,г) среднее значение напряжения на выходе идеального выпрямителя Каждый из тиристоров и диодов в схеме рис. 3 .11,б работает в течение половины периода. Поскольку длительность работы вторичной и первичной обмоток трансформатора в управляемом выпрямителе (рис. 3.11,б) на интервале полупериода в раз меньше по сравнению с неуправляемым выпрямителем, то и действующие значения этих токов в раз оказываются меньше. Габаритная мощность вторичной и первичной обмоток трансформатора для управляемого выпрямителя на рис. 3.11,б'может быть выражена через мощность Ро в нагрузке в виде Коэффициент мощности управляемого выпрямителя