Внешняя характеристика.

Расчётные показатели, приведённые в таблицах 1 и 2, характеризуют идеальные выпрямительные схемы, не содержащие сопротивлений, паразитных индуктивностей и т.д. В действительности вентили имеют сопротивление r_a в прямом направлении, а обмотки трансформаторов, помимо омического сопротивления R_т, обладают также реактивным сопротивлением, создаваемым индуктивностью рассеяния L_s. Последняя обязана своим появлением наличию у трансформаторов магнитного потока рассеяния. В однофазных трансформаторах маломощных выпрямителей (P_d<1кВт) поток рассеяния пренебрежимо мал. Поэтому, принимая во внимание только омические сопротивления вентилей, обмоток трансформатора (R_т) и дросселя (r_др.), получаем следующую зависимость между напряжением U_d и током I_d на выходных зажимах маломощного выпрямителя:

U_d(I_d)=U_d-I_d(r_a+r_др.+R_т), (5.1)

Где I_d(r_a+r_др.+R_т)- падение напряжения на вентилях, на обмотках трансформатора и дросселя; U_d- выпрямленное напряжение при холостом ходе (I_d=0). Зависимость U_d(I_d) называется внешней характеристикой выпрямителя (рис. 8). Она определяет границы изменения тока I_d, при котором выпрямленное напряжение не уменьшается ниже допустимой величины. Кривая 1 (рис.8), иллюстрирующая зависимость U_d(I_d), относится к выпрямителю с активно-индуктивной нагрузкой. Поскольку исходными величинами для расчёта обычно является значение выпрямленного напряжения U_dн и номинальный ток нагрузки I_dн , то параметр U_d, необходимый для проектирования выпрямителей по данным таблиц 1 и 2, вычисляется по формуле:

U_d= U_dн+I_dн(r_a+r_др.+R_т). (5.2)

При отсутствии сглаживающего дросселя изменение выпрямленного напряжения происходит за счёт падения напряжения на сопротивлениях вентиля r_a и трансформатора R_т . Поэтому параметр U_d определится как

U_d= U_dн+I_dн(r_a.+R_т). (5.3)

Кривая 2 (рис. 8) иллюстрирует уравнение (5.3) и относится к выпрямителю с чисто активной нагрузкой.

В схемах выпрямления средней и большой мощности преобладающим оказывается реактивное сопротивление X_s=m L_s , создаваемое индуктивностью рассеяния трансформатора, в то время как влияние активных сопротивлений на работу схем относительно мало. Влияние индуктивности рассеивания проявляется в затягивании роста и спадания токов вентилей, вследствие чего их коммутация – процесс перехода выпрямленного тока с одной из фаз на другую, оказывается не мгновенной, а продолжается некоторый промежуток времени (1). Он измеряется в угловых единицах и называется углом коммутации или перекрытия. Угол перекрытия тем больше, чем больше выпрямленный ток и индуктивность рассеяния.

Явление коммутации вызывает снижение выпрямленного напряжения из-за потерь на индуктивности рассеяния:

U_s= , (5.3)

пропорциональных выпрямленному току I_d. Индуктивное сопротивление X_s может быть рассчитано по формуле:

X_s= , (5.4)

где а=U_d/U₂; b=I₂/I_d; U_k % - напряжение короткого замыкания трансформатора, равное (4..10)%.

Процесс коммутации оказывает влияние и на коэффициент пульсаций К_п реальных выпрямителей. Его величина возрастает в 1,5..2,0 раза по сравнению со значениями, приведёнными в таблице 1 для идеальных выпрямителей.

Уравнение внешней характеристики выпрямителей средней и большой мощности с учётом коммутации примет вид :

U_d(I_d)=U_d-I_d(r_a+r_др.+R_т+ ), (5.6)

Откуда при заданных U_dн и I_dн параметр U_d определится как:

U_d=U_dн-I_dн (r_a+r_др.+R_т+ ). (5.7)