Индуктивное сопротивление вентильной обмотки

В реальных схемах выпрямления под индуктивным сопротивлением вентильной обмотки х_в понимается индуктивное сопротивление питающей линии электропередач, понизительных и тяговых трансформаторов, приведенных к параметрам фазы вторичной обмотки. В ряде случаев в расчетах учитывается лишь индуктивное сопротивление тягового трансформатора, то есть принимается х_в=х_т.

Это сопротивление обусловлено потоками рассеяния сетевой и вентильной обмоток и определяется из опыта короткого замыкания на выводах вентильной обмотки, при котором переменного напряжение подводят к сетевой обмотке и устанавливают такой величины, чтобы в сетевой обмотке протекал номинальный ток I_1ном.

У трансформаторов, предназначенных для сложных схем и имеющих несколько вторичных обмоток, закорачивают одну из них, при этом х_в=х_т=х_тγ, где х_тγ – индуктивное сопротивление коммутации; применяется в расчетах при работе преобразователя в стационарных условиях, например при расчете внешней характеристики.

 

Если у трансформатора со сложной схемой закоротить все вентильные обмотки, то индуктивное сопротивление трансформатора: х_в=х_т=х_{т сквоз}.

Значение х_{т сквоз} применяется в расчетах только в случае рассмотрения аварийных режимов преобразователя, при которых угол коммутации γ превышает продолжительность одной пульсации выпрямленного напряжения.

 

7% ≤ U_КК ≤ 9%

В общем виде сопротивление х_в определяется выражением:

Иногда используют производное выражение:

 

 

Процесс коммутации тока вентилями в простой нулевой m -пульсовой схеме выпрямления. Влияние процесса коммутации на показатели выпрямителя.

Х_d=∞, X_b=0, L_тр=0, L_с=0

 

При значениях индуктивностей трансформатора и сети коммутация вентильных токов мгновенной быть не может, так как индуктивность в цепи протекания создает противоЭДС (ЭДС самоиндукции)

время одновременной работы двух вентилей (при прекращении работы одного и вступлении в работу другого) называется временем коммутации, а угол, пропорциональный этому времени – углом коммутации γ.

В интервале времени, равном γ, в рассматриваемых схемах открыты два вентиля, что равносильно короткому замыканию двух фаз вторичной обмотки трансформатора.

Закон изменения тока в период коммутации можно получить воспользовавшись методом суперпозиции.

 

При этом рассматриваются токи:

- протекающие через нагрузку и две обмотки трансформатора I_d=I’_d+I”_d;

- протекающие через две обмотки трансформатора и две вентиля – ток коммутации i_VD1=I’_d-i_K, i_VD2=I”_d+i_K.

Ток коммутации возникает за счет разности фазных ЭДС вентильных обмоток.

Из треугольника АВС:

Для упрощения полагаем, что активные сопротивления трансформатора и питающей сети равны нулю, индуктивность трансформатора и питающей сети сосредоточены в цепи вентильной обмотки, то есть приведены к напряжению вентильной обмотки. Тогда ток i_к протекает через две вентильные обмотки и равен значению:

                 

В этом выражении учтен6о отставание тока коммутации на 90^о от напряжения в цепи с индуктивным сопротивлением

 

                                                       

Отметим граничные условия режима коммутации

.1.ωt=0

i_VD1=I_d

i_VD2=0

cosωt=1

                                                                                                

Подставив (4), (7) и (8) в (5) и (6), получаем:

 

                             

                                   

2) ωt=γ

i_VD1=0

i_VD2= I_d

cosωt=cos γ

       

                                

По выражениям (9) и (10) можно определить и построить вентильные токи и токи коммутации, а по выражению (12) рассчитать продолжительность процесса. С увеличением тока и сопротивления цепи значение угла γ растет, а с ростом напряжения U₂ – уменьшается.

Определим мгновенное значение выпрямленного напряжения

 

.

В период коммутации мгновенное значение выпрямленного напряжения равно полусумме мгновенных значений напряжений коммутируемых фаз.

Явление коммутации приводит к:

- снижению среднего значения выпрямленного напряжения;

- искажению формы кривой выпрямленного напряжения, а следовательно, к изменению его гармонического состава;

- уменьшению среднего значения выпрямленного напряжения.

 

- уравнение внешней характеристики

 

 

 - коэффициент наклона внешней характеристики

Внешней характеристикой выпрямителя называется зависимость выпрямленного напряжения от среднего значения тока нагрузки.

Очевидно, чем меньше коэффициент А, тем меньше потери на коммутацию, тем стабильнее уровень напряжения и лучше схема выпрямления.

Коммутация тока влияет и на условия работы вентилей. При сохранении токового режима и величины максимального обратного напряжения, последняя в момент окончания коммутации восстанавливается скачком до величины U_b0=U_{b max}sinγ.

 

Это несколько утяжеляет условия работы вентилей: изменяется форма потребляемого тока в лучшую сторону, но из-за появления сдвига относительно кривой напряжения уменьшается значение коэффициента мощности и снижаются энергетические показатели выпрямителя.