Указания к выполнению работы

В большинстве случаев применения выпрямителей приходится решать задачу управления выпрямленным напряжением на нагрузке. Трехфазная схема управляемого выпрямителя с нулевым выводом (рис. 4.13) получила распространение в диапазоне мощностей до 10 кВт.

Рис. 4.13. Трехфазный нулевой выпрямитель
с активно-индуктивной нагрузкой

Под действием ЭДС ток через вентиль протекает и тогда, когда фазная ЭДС вентильной обмотки трансформатора е₂ изменила направление. Поэтому при углах включения тиристора a > a_кр выпрямленное напряжение u’_0,a на входе фильтра имеет участки отрицательного напряжения (рис. 4.14, в). На этих участках нагрузка является источником, т. е. возвращает ранее накопленную в индуктивности энергию обратно в питающую сеть. Часть этой энергии теряется в активном сопротивлении R₀. При достаточно большой индуктивности L₀ (когда pm₂wL₀ >> R₀) ток i_0,a нагрузки непрерывен и ток через управляемый вентиль протекает всегда 1/m₂ часть периода. В режиме непрерывного тока уравнение и график регулировочной характеристики при m₂ ³ 2
и р = 1 имеют определенный вид (формула 4.52 и рис. 4.14, г).

U^*_0,a= Сosa. (4.52)

Рис. 4.14. Эквивалентная схема (а), волновые диаграммы напряжений U_0,a
и тока i_0,a (б, в), регулировочная характеристика (г) и коэффициент пульсации К_п(1) (д) управляемого трехфазного одноактного выпрямителя при активно-индуктивной
нагрузке. Режим непрерывного тока (pm₂wl₀ >> R₀)

Коэффициент пульсаций на входе фильтра определяется по формуле

. (4.53)

При работе как на активную, так и на активно-индуктивную нагрузку угол a включения оказывает влияние на соотношение между активной и реактивной мощностями. Как можно видеть из рис. 4.15, а и б, импульс тока работающего вентиля смещен по фазе относительно фазной ЭДС на угол a (или на угол
a + 0,5g с учетом эффекта коммутации). Поэтому основная гармоника этого тока, а значит, и фазный ток i_1,1 выпрямителя (рис. 4.15, а) отстают относительно сетевого напряжения U₁ на такой же угол (a + 0,5g).

Рис. 4.15. Схема (а) и диаграмма тока и напряжения (б)
при работе источника переменного напряжения на управляемый выпрямитель

В результате управляемый выпрямитель нагружает сеть реактивной мощностью как потребитель, обладающий коэффициентом фазового сдвига.

, (4.54)

где P_C и Q_C­ соответственно активная и реактивная мощность, потребляемая выпрямителем из сети. В случае работы выпрямителя на индуктивную нагрузку для улучшения коэффициента фазового сдвига в схему включают нулевой или ответвляющий диод D4 (рис. 4.13). Когда ЭДС е₂ становится меньше нуля,
то работающий тиристор закрывается и блокировочный диод D4 открывается. При этом ток в дросселе L1 (совпадающий с током нагрузки) не прерывается и протекает по контуру L1-R1-D4. При открывании следующего тиристора нулевой диод D4 закрывается.

За счёт нулевого диода в кривой u_0,a (рис. 4.14, в) исчезают отрицательные площадки, и поэтому регулировочная характеристика и зависимость коэффициента пульсации от угла a становятся такими же, как и при активной нагрузке. Нулевой диод улучшает также коэффициент сдвига фазы до значения .