Материал: s_electro

Целью этого раздела является знакомство с общим механизмом преобразования переменного (двунаправленного) тока в однонаправленный пульсирующий (постоянный) посредством одних вентилей без использования других элементов схемы, что позволит в чистом виде показать специфику этого рода преобразования энергии.

66

Схема простейшей (одновентильной) базовой ячейки однополупериодного управляемого выпрямления однофазного тока показана на рис. 2.2.1, а, временные диаграммы выпрямленного напряжения ud и выпрямленного тока id приведены на рис. 2.2.1, б для случая чисто активной нагрузки, а на рис. 2.2.1, в – для активно-индуктивной нагрузки.

Индуктивность в цепи выпрямленного тока Ld может складываться как из собственной индуктивности нагрузки (обмотки), так и из индуктивности фильтра для сглаживания пульсаций выпрямленного тока и в дальнейшем не разделяться на составные части. Из-за ее наличия ток в нагрузке продолжает протекать и после смены знака питающего напряжения против него за счет энергии, накопленной в магнитном поле индуктивности Ld, пока она не израсходуется в сопротивлении нагрузки Rd и частично не возвратится в питающую сеть.

Характерно, что выпрямленный ток имеет прерывистый характер, т. е. импульсы тока разделены нулевыми паузами. Прерывистый выпрямленный ток выпрямителя, как будет видно из дальнейшего анализа, приводит к искажению всех основных характеристик выпрямителя и, как правило, является нежелательным. Для сокращения области его существования или его полного устранения необходимо:

•применение нулевого вентиля V0, как показано на рис. 2.2.2, а;

•увеличение полупериодности выпрямления с q = 1, как это имеет место в рассмотренных случаях, до q = 2 (замена так называемых нулевых схем выпрямления или схем с выводом нулевой точки источника, как их еще называют, на мостовые), как показано на рис. 2.2.3, а;

•увеличение числа фаз переменного напряжения выпрямителя, как на рис. 2.2.4, а;

•увеличение постоянной времени нагрузки за счет роста индук-

тивности фильтра Ld.

В схеме с нулевым вентилем V0 он вступает в работу при смене полярности напряжения питания и проводит ток нагрузки в течение интервала Т2 за счет энергии, запасенной в магнитном поле индуктивно-

сти фильтра Ld.

В схеме мостового выпрямления в положительную полуволну питающего напряжения проводят вентили 1, 2, а в отрицательную – вентили 3, 4, поэтому частота импульсов выпрямленного тока при двухполупериодном выпрямлении удваивается по сравнению с однополупериодным, представленным на рис. 2.2.1, а.

67

Дальнейшее увеличение частоты пульсаций выпрямленного тока до fп = qm2f1 обеспечивается при увеличении числа фаз питающего напряжения, как это видно из рис. 2.2.4 для трехфазной питающей сети. При этом уменьшаются и пульсации выпрямленного напряжения, которые оцениваются коэффициентом пульсаций напряжения Кп.

Так как режим прерывистого выпрямленного тока является не очень качественным для потребителя, то необходимо определить его границы в пространстве параметров выпрямителя, т. е. в функции Rd,

Ld, α, m.

Очевидно, что в этом режиме вентили работают независимо друг от друга, поэтому дифференциальное уравнение для выпрямленного тока при одном проводящем вентиле будет иметь вид (при идеальном вентиле)

Постоянная интегрирование А1 определяется (по 2.2.2) из

Из (2.2.4) получается уравнение для длительности протекания тока вентиля λ, если в нем положить id = 0 при ϑ = ψ+λ:

тельных полуволн питающего напряжения), с углом вступления вентиля в работу ψ, отсчитываемым от нуля питающего напряжения, очевидно из рис. 2.2.4:

Для режима непрерывного выпрямленного тока постоянная интегрирования А1 в (2.2.1) определяется из условия установившегося режима

Тогда решение (2.6) примет вид

69