4.3.1. Режим непрерывного тока при мгновенной коммутации (питание преобразователя от сети бесконечной мощности)

Выражение для расчета выпрямленного напряжения:

,

где – угол естественной коммутации;

– средняя величина выпрямленного напряжения идеального (ΔU=0) неуправляемого выпрямителя;

U – действующее значение фазного напряжения.

4.3.2. Режим непрерывного тока при наличии угла коммутации с учетом активного сопротивления на стороне переменного тока

Выражение для расчета выпрямленного напряжения:

где γ – угол коммутации;

– мгновенные величины фазных напряжений в цепи включаемого и выключаемого вентиля соответственно;

– мгновенная величина тока нагрузки;

– активное сопротивление фазы на стороне переменного тока преобразователя;

– среднее значение тока нагрузки.

Точное решение ввиду сложности выражения для γ получается громоздким, поэтому при практических расчетах в предположении прямолинейной коммутации используют формулу:

где – индуктивное сопротивление фазы на стороне переменного тока преобразователя.

В последней формуле величина учитывает коммутационное падение напряжения.

Электромеханические и механические характеристики для режима непрерывного тока приведены на рис. 4.5 в незаштрихованной области.

4.3.3. Режим прерывистого тока

Здесь величина среднего выпрямленного напряжения на нагрузке определяется выражением , которое в развернутом виде для практических случаев перепишется так:

где λ – длительность работы вентилей в режиме прерывистого тока;

Е – ЭДС двигателя;

– угол включения вентилей.

Если в режиме непрерывного тока λ=2π/m, то в режиме прерывистого тока λ является функцией ЭДС двигателя, угла управления и электромагнитной постоянной времени контура, по которому протекает ток нагрузки.

Решив уравнение режима прерывистого тока, получим:

Для использования этой формулы в расчетах необходимо знать величину λ и величину угла включения .

Величина угла включения соответствует:

;

,

где угол берется в первой четверти.

Для определения угла λ в режиме прерывистого тока составим уравнение электрического равновесия контура, по которому протекает ток нагрузки, в интервале проводимости вентиля:

где R = R_mp + R_дв– активное сопротивление контура;

L = L_mp + L_дв – индуктивность контура.

Данное уравнение имеет вид:

где – относительная ЭДС цепи нагрузки;

– фазовый угол контура;

f – частота сети переменного тока.

На основании условия получим выражение, связывающее соответствующие друг другу величины:

.

Граница режима прерывистого тока (рис. 4.5) определяется условием , откуда с помощью уравнения электрического равновесия контура получим уравнение границы:

.

При всех для данных θ, система будет работать в режиме прерывистого тока.

Электромеханические и механические характеристики для режима прерывистого тока приведены на рис. 4.5 в заштрихованной области.

Зная в каждом из режимов величину среднего выпрямленного напряжения на нагрузке, можно перейти к электромеханической характеристике двигателя.

Рис. 4.5. Электромеханические и механические характеристик

системы

Математические выражения для электромеханических и механических характеристик в системе «Тиристорный преобразователь-двигатель постоянного тока» (ТП – ДПТ) описываются сложными трансценуентными уравнениями (в области прерывистых токов) и поэтому при расчетах обычно применяют графоаналитические методы.