Зовнішні характеристики випрямлячів
Зовнішньою характеристикою випрямляча називається залежність випрямленої напруги від середнього значення струму навантаження, тобто . Зовнішня характеристика визначається внутрішнім опором випрямляча і опором навантаження, які знижують випрямлена напруга з ростом струму.
Зовнішню характеристику мостового випрямляча при безперервному випрямленном струмі () можна записати у вигляді рівняння
де - середнє значення випрямленої напруги для некерованого випрямляча (за наявності); - зниження напруги, обумовлене активним опором схеми випрямлення; - падіння напруги на вентилях; - зниження напруги, обумовлене процесами комутації вентилів.
Слід зазначити, що при значеннях струму навантаження, що не перевищують номінальне, внутрішнє падіння напруги випрямлячів не перевищує. Однак при перевантаженнях, і режимах, близьких до короткого замикання, стає істотним вплив внутрішніх опорів схеми. Крім того, в трифазних схемах випрямлення при перевантаженнях змінюється характер електромагнітних процесів, що впливають на форму їх зовнішньої характеристики.
Зовнішню характеристику випрямлячів найчастіше представляють в відносних координатах, приймаючи в якості базисного - середнє значення випрямленої напруги для некерованого випрямляча. Тоді відносне значення випрямленої напруги
3.8.1. Зовнішня характеристика однофазного мостового випрямляча
Базовим значенням випрямленої напруги для некерованого однофазного випрямляча на підставі (3.5). Тоді відносні падіння напруги для схеми випрямітелямогут бути представлені в наступному вигляді / 21 /
де - еквівалентний активний опір фази джерела.
Якщо в якості джерела змінного струму використовується однофазний трансформатор, то його еквівалентний активний опір визначиться активним опором фази вторинної обмотки і наведеними до вторинної обмотки активним опором фази первинної обмотки:
В якості базисного значення струму для побудови зовнішньої характеристики випрямляча в відносних координатах використовують струм короткого замикання схеми (при), який виражається як / 21 /
Тоді зовнішня характеристика однофазного випрямляча в відносних координатах буде представлена залежністю
З (3.36) випливає, що. і зростають зі збільшенням. Тому для однофазних випрямлячів зовнішня характеристика буде представлена прямими, які визначаються значеннями (рис. 3.15, а).
3.8.2. Зовнішня характеристика трифазного мостового випрямляча
За характером протікання електромагнітних процесів в трифазному випрямлячі виділяють три різних режиму роботи (рис. 3.15, б). Якщо знехтувати падінням напруги на вентилях випрямляча і на активному навантаженні системи, то можна отримати досить прості залежності для його зовнішньої характеристики для всіх трьох режимів роботи.
У режимі I при зовнішня характеристика лінійна, а робота вентилів відповідає, розглянутої в § 3.4. На цьому режимі одночасно пропускають струм два вентиля, а третій підключається на інтервалі комутації (§ 3.8.2). Рівняння зовнішньої характеристики випрямляча для цього режиму в відносних координатах
Режим II настає при вугіллі комутації тиристорів. коли одночасно включені три вентиля. Подальше збільшення навантаження на цьому режимі не викликає збільшення кута. який залишається рівним. Однак початок процесу комутації вентилів відбуватиметься із затримкою на деякий кут. званий додатковим кутом регулювання, в результаті чого крива випрямленої напруги буде мати провали, що досягають нульових значень.
Для цього режиму характерно:. . а зовнішня характеристика випрямляча буде описуватися рівнянням
На цьому режимі зовнішня характеристика трифазного мостового випрямляча має вигляд еліпса з рівними півосями (її продовження за режим II показаний пунктиром на рис. 3.15, б).
Режим III виникає при подальшому зростанні навантаження, коли чергуються одночасні провідності трьох вентилів, а на інтервалах комутації - чотирьох вентилів схеми. В цьому режимі кут комутації тиристорів знову починає зростати, змінюючись в діапазоні. а додатковий кут регулювання, навпаки, залишається постійним. Зовнішня характеристика випрямляча знову стає лінійної і її рівняння має вигляд:
Слід зазначити, що перераховані режими не завжди матимуть місце при зміні струму навантаження від холостого ходу до короткого замикання.
Для трифазного випрямляча все три режими роботи можливі при вугіллі управління. При в роботі випрямляча можливі тільки режими I і III. При випрямляч може працювати тільки в III режимі.