31.3 Трёхфазные управляемые выпрямители
Трёхфазные управляемые выпрямители строятся по схемам с однополупериодным выпрямлением (рис. 9.4.9 а) и двухполупериодным выпрямлением (рис. 166 б) [1, 10, 18].
Трёхфазная мостовая
схема получила преимущественное
применение при построении управляемых
выпрямителей трёхфазного тока. Анализ
схемы выпрямителя (рис. 166 б)
проведём для активно-индуктивной
нагрузки с обратным диодом вначале при
=
=
= 0, а затем укажем их влияние.
Особенность работы
управляемого выпрямителя заключается
в задержке на угол
моменте отпирания очередных тиристоров
относительно точек естественного
отпирания (рис. 167).
Влияние изменения
угла
на кривую
.
Поскольку в трёхфазной мостовой схеме
выпрямлению подвергается линейное
напряжение, кривая
состоит из участков линейных напряжений
вторичных обмоток трансформатора.
При изменении
угла
в диапазоне от 0 до 60
(рис. 167) переход напряжения
с одного линейного напряжения на другое
осуществляется в пределах положительной
полярности участков линейных напряжений.
Рис. 166. Трёхфазные управляемые выпрямители
Рис. 167. Напряжение на выходе трёхфазного мостового УВ
При
> 60
в кривой
выходного напряжения появляется пауза.
Напряжению
= 0 теперь будет отвечать значение угла
= 120
.
Зависимость
среднего значения выпрямленного
напряжения от угла (регулировочная
характеристика) при
60
определяется выражением
,
(5)
где
= 2,34
.
Участок регулировочной
характеристики на интервале
находится из выражения
,
(6)
Регулировочная характеристика трёхфазного мостового выпрямителя, построенная по выражениям 5, 6
Кривые анодных
токов тиристоров и тока потребления
так же, как и в схеме однофазного
управляемого выпрямителя отличаются
от синусоиды. Амплитуда обратного
напряжения на тиристоре равна 1,045
.
Это величиной определяется не только
обратное напряжение, но и возможное
значение амплитуды прямого напряжения
на тиристоре при регулировании угла
.
Рис. 168. Регулировочная характеристика трёхфазного мостового выпрямителя
Коммутация токов,
обусловленная наличием индуктивности
в цепи питания, протекает так же, как и
в схемах однофазных выпрямителей.
Коммутационные падения напряжения
сказываются на форме кривой напряжения
и уменьшения его среднего значения
,
которое для трёхфазной схемы определяется
из уравнения
,
(7)
где
- напряжение, определённое из (5), либо
(6) без учёта коммутации.
Соотношение (7) является уравнением внешних характеристик трёхфазного управляемого выпрямителя.
31.4 Энергетические характеристики управляемых выпрямителей
Энергетические характеристики управляемого выпрямителя определяются следующими зависимостями:
зависимости среднего, эффективного и максимального тока тиристора от среднего тока нагрузки (
);зависимости полной и активной мощности по первой гармонике, потребляемой УВ из сети от средней мощности в нагрузке (
);зависимость потерь в тиристоре от средней мощности в нагрузке
Управляемый выпрямитель отрицательно влияет на питающую сеть переменного тока. Во-первых, он потребляет из сети несинусоидальный ток. Во-вторых, он сдвигает фазу потребляемого тока относительно питающего напряжения. Несинусоидальность тока может быть охарактеризована коэффициентом гармоник (ТНD-Total Harmonic Distorsion)
,
(8)
где
- эффективные значения тока первой и т.
д. гармоник,
- эффективный ток всех высших гармоник.
Фазовый сдвиг
зависит от угла управления управляемым
выпрямителем и несинусоидальности тока
потребления. Поэтому коэффициент
мощности УВ определяется следующим
образом. Первую гармонику тока можно
разложить на активную
и реактивную
составляющие. Если принять, что напряжение
сети синусоидально, тогда отдельные
составляющие мощности для трёхфазных
схем определятся следующими выражениями:
полная мощность, потребляемая из сети
полная мощность по первой гармонике
активная мощность по первой гармонике
;реактивная мощность по первой гармонике
;мощность искажений D =
.
Все перечисленные характеристики являются функцией среднего тока нагрузки УВ, который в общем случае определяется выражением
.
(9)