2015-10-22
6430
Лекция 19
Наиболее благоприятным режимом выпрямительного устройства является потребление только активной мощности. Это означает, что ток i1 тоже синусоидален и не имеет фазового сдвига относительно питающего напряжения. Наличие фазового сдвига свидетельствует о том, что выпрямитель потребляет от сети помимо активной мощности Ud·Id также реактивную мощность.
Потребление реактивной мощности и наличие в кривой тока высших гармонических приводят к увеличению действующего значения тока сети и росту потерь при передаче энергии к выпрямительной установке.
Это явление характеризуется коэффициентом мощности выпрямителя.
, где (1.1)
P1 - активная мощность, потребляемая выпрямителем
P1=U1·I1(1)·cos 
(1.2)
S1 - полная мощность, потребляемая от сети переменного тока
S1=U1·I1
С учетом гармонических тока
I1= 
;
S1=U1· (1.3)
Представляя (1,2), (1,3) в (1,1) дает
 |
где k – коэффициент искажения формы кривой потребляемого тока;
Как известно угол сдвига первой гармоники тока i1 относительно U1 зависит от угла управления 
и угла коммутации γ и при L 
|
|
|
 |
Для всех видов выпрямителей, кроме выпрямителя с нулевым диодом и мостовых несимметричных выпрямителей, коэффициент сдвига
cos 
Это соотношение используется для построения семейства кривых (рис. 1), характеризующих зависимость коэффициента сдвига от угла управления и угла коммутации 
.
Рис. 1
Коэффициент сдвига уменьшается с ростом углов и .
При = 0 значение 
соответствует неуправляемым выпрямителям.
Коэффициент искажения K зависит от схемы выпрямителя и характера нагрузки, поскольку от этих факторов зависят амплитуды и действующее значение гармонических в кривой тока i1.
Для определения K однофазных выпрямителей при Lн можно воспользоваться кривой тока i1 (рис. 2 б, в).
Однофазная нулевая. Не управляемый выпрямитель (а, б)
Управляемый выпрямитель (в)
3-х фазная мостовая. Управляемый выпрямитель (г)
Рис. 2
Действующее значение первой гармоники тока
I1(1)= 
а действующее значение самой кривой составляет 
, в связи с чем для однофазных выпрямителей (с нулевым выводом и мостовою) имеем
 | |||
 |
Аналогично, для трехфазной мостовой схемы без учета коммутации коэффициент K можно определить по кривой i1 (рис. 2, г).
Действующее значение первой гармоники тока находится из выражения
I1(1)= 
,
а действующее значение полного тока
I1= 
= 
Коэффициент искажения K и коэффициент мощности для 3-х фазного мостового выпрямителя составляют
 |
 |
При одинаковых параметрах нагрузки и том же угле управления его коэффициент мощности на 5, 5% выше, чем у однофазных выпрямителей.
|
|
|
Возрастание управляющего угла приводит к снижению их коэффициента мощности, что сказывается на загрузке питающей сети реактивным током индуктивного характера.
Для улучшения качества потребляемой энергии от сети подключают генераторы реактивной мощности, синхронные компенсаторы или конденсаторы.
Применение сетевых фильтров так же положительно сказывается на повышении коэффициента мощности выпрямительной установки.
Коэффициент полезного действия характеризуется отношением активной мощности, отдаваемой в нагрузку, к полной активной мощности, потребляемой установкой от сети.
 |
где 
- суммарная мощность потерь выпрямителя.
Активная мощность потерь складывается из следующих составляющих:
в – потери в вентилях;
тр – потери в трансформаторе;
др– потери в дросселе;
упр – потери в схемах управления тиристорами
Общий расход мощности выпрямителя составляет 0,5 - 3 % от Pd.
Потери в вентиле:
где,
– количество вентилей в схеме;
и 
– падение напряжения в вентиле и средний ток.
Потери в силовом трансформаторе:
где,
– потери в стали; 
– потери в меди.
Потери в дросселе:
 |
Коэффициент полезного действия (КПД) установки можно представить в виде произведения КПД трансформатора 
и КПД выпрямительной установки 
,
где, = 
,
где, 
В – для германиевых и 0,8 
0,12 В – для кремниевых диодов.
Для тиристоров - 0,6 1,5 В.
