4. Трехфазные управляемые выпрямители. Характеристики и режимы работы при разном характере нагрузки ( r, rl, rc, противо эдс). ???

Основными характеристиками, определяющими эксплуатационные свойства выпрямителей, являются:

– средние значения выпрямленного напряжения и тока U_d, I_d ;

– коэффициент полезного действия η;

– коэффициент мощности χ;

– внешняя характеристика – зависимость среднего напряжения на выходе от среднего тока нагрузки:  ;

– регулировочная характеристика – зависимость среднего выпрямленного напряжения от угла управления  ;

– коэффициент пульсаций – отношение амплитуды данной гармонической составляющей выпрямленного напряжения (тока) к среднему значению выпрямленного напряжения (тока):  .

Рассмотрим свойства и принцип работы выпрямителей построенных по трехфазной мостовой схеме (схеме Ларионова).

Вентили на схеме выпрямителя (рисунок 1.1) разбиты на две группы: катодная группа, у которой соединены катоды(VS1, VS3, VS5);анодная группа, у которой соединены аноды (VS2, VS4, VS6). Общие точки вентилей двух групп соединены с источником питания (в данной схеме с вторичными обмотками трансформатора).

При изменении угла α в диапазоне от 0 до 60° переход напряжения u_d с одного линейного напряжения на другое осуществляется в пределах положительной полярности участков линейных напряжений (рисунок 1.3а, б). Поэтому форма кривой напряжения u_d и его среднее значение одинаковы, как при активной, так и при активно-индуктивной нагрузках.

При α > 60° вид кривой u_d зависит от характера нагрузки (рисунок 1.3в, г). В случае активно-индуктивной нагрузки ток i_d продолжает протекать через тиристоры и вторичные обмотки трансформатора после изменения полярности их линейного напряжения (рисунок 1.3в, г), в связи, с чем в кривой u_d появляются участки линейных напряжений отрицательной полярности. При  эти участки продолжаются до моментов очередного отпирания тиристоров. Равенству площадей участков и условию U_d = 0 соответствует угол α = 90° (рисунок 1.3г). Значение этого угла характеризует нижний предел регулирования напряжения U_d при  . При активной нагрузке участки напряжения отрицательной полярности отсутствуют и в кривой U_d при α > 60° появляются нулевые паузы. Напряжение U_d станет равным нулю при значении угла α = 120°.

Зависимость среднего значения выпрямленного напряжения от угла управления α (регулировочная характеристика) при  может быть найдена усреднением кривой u_d на интервале  (рисунок 1.2в):

5. Регулировочные характеристики управляемых выпрямителей при различных нагрузках.

Регулировочная харктеристика управляемого выпрямителя - это зависимость средневыпрямленного значения напряжения U_0a от угла регулирования a. Для стабилизации выходного напряжения в управляемом выпрямителе используют фазовый способ регулирования. При возрастании входного напряжения U₁ или уменьшении тока нагрузки увеличивают угол регулирования a для поддержания постоянства напряжения в нагрузке U_0a в заданных пределах.

Диапазон регулирования в управляемых выпрямителях определяется следующими параметрами:

1. нестабильностью входного напряжения U₁;

2. диапазоном тока нагрузки (I_0min; I_0max);

3. характером нагрузки (активная, активно- индуктивная нагрузка);

4. допустимым минимальным значением угла регулирования, который зависит от дрейфа фазного напряжения, инерционности системы управления, динамических параметров тиристоров;

5. температурной зависимостью параметров полупроводников.

Для построения регулировочной характеристики получим выражение для средневыпрямленного напряжения при активной нагрузке:

При активно- индуктивной нагрузке:

При индуктивной нагрузке в симметричной схеме выпрямителя диапазон регулирования выходного напряжения уменьшается в два раза. Графическая зависимость 2 (см. рисунок ниже) соответствует "прерывистому" режиму тока дросселя (из-за малой величины тока нагрузки или малой индуктивности фильтра). Величина энергии, накапливаемой в дросселе равна W_ЭЛ = (L*I_L²)/2. Ток в цепи выпрямителя спадает до нуля раньше, чем приходит управляющий импульс на тиристоры, что уменьшает интервал воздействия отрицательного напряжения на нагрузку. Следовательно, увеличится уровень средневыпрямленного значения напряжения.