Работа управляемого выпрямителя однофазного тока на активно-индуктивную нагрузку

Наличие индуктивности L_н в цепи нагрузки выпрямителя (рис. 1, а) изменяет характер зависимости i_d (t), u_d (t).

После момента отрывания тиристоров VD1 и VD2, ток i_d плавно нарастает, что соответствует запасанию энергии в индуктивности. При спадании тока эта энергия отдается обратно, в результате чего ток продолжает протекать через нагрузку после перехода напряжения питания через нуль (рис. 3). Длительность интервала проводимости тиристоров VD1, VD2 возрастает, и они остаются в открытом состоянии в течении некоторого интервала после изменения полярности напряжений U₁ и U₂.

Рисунок 3

По этой причине в кривой напряжения U_d появляются напряжения U₂ отрицательной полярности. Интервалы этих участков при угле α зависит от отношения С ростом L_н при R_н = const возрастают участки отрицательной полярности в кривой U_d.

При некоторой величине L_н ток i_d приобретает непрерывный характер, такое же влияние оказывает и снижение R_н. Участки отрицательной полярности уменьшают среднее значение напряжения на нагрузки U_d. В этом проявляется влияние параметров нагрузки на форму и величину выходного напряжения выпрямителя.

Среднее значение тока тиристоров связано с током I_d соотношением Ток I₁ переменный и имеет прямоугольную форму с амплитудой Его первая гармоника i₁₍₁₎ сдвинута в сторону отставания на угол φ=α, относительно U₁.

Максимальное обратное напряжение на тиристорах при α ≤ 90° равно

При L → ∞ и α = 90°, что соответствует равенству площадей положительной и отрицательной (рис. 4), U_d = 0.

Рисунок 4

Регулировочная характеристика U_d=f (α) определяется из выражения

описывается соотношением

При работе управляемого выпрямителя на индуктивную нагрузку первая гармоника тока i₁ отстает от напряжения U₁. Это приводит к потреблению выпрямителем от сети реактивной мощности. Это явление можно ослабить подключив к выходной цепи нулевой диод VD0 (рис. 1, а).

Отличие проявляется на интервалах α, где ток нагрузки поддерживается энергией, накопленной в индуктивности. Наличие нулевого диода исключает протекание тока i_d через обмотку трансформатора. Ток нагрузки после перехода вторичного напряжения через нуль переводиться в цепь диода VD0, минуя тиристоры и обмотку трансформатора.

Рисунок 5

Создаются нулевые паузы. Интервалы проводимости тиристоров VD1 и VD2 сокращаются до значения π – α (рис. 5). Первая гармоника потребляемого тока i₁₍₁₎ сдвинута теперь относительно U₁ на угол φ = α / 2. Рассматривается случай при L_н → ∞, поэтому ток i_d идеально сглажен, а токи тиристоров i_а1, i_а2 имеют вид импульсов прямоугольной формы с амплитудой I_d и длительностью π – α. Кривая напряжения на тиристоре (рис. 5), так же, как и кривая U_d, соответствует случаю чисто активной нагрузки.

Регулировочная характеристика управляемого выпрямителя с нулевым диодом описывается соотношением