Построение внешних характеристик выпрямителя. Определение предельных токов

8.1. Уравнение внешних характеристик

Внешняя характеристика выпрямителя показывает зависимость выпрямленного напряжения от величины выпрямленного тока при заданном угле . Для области нормальных нагрузок уравнения внешних характеристик получаем исходя из следующих соотношений

Подставляем это выражение в уравнение выпрямленного напряжения

после чего находим

Обозначим

где Е –фазная ЭДС вторичной обмотки трансформатора. Это уравнения наклонных прямых.

Для каждого значения меняется напряжение , однако наклон характеристик остается неизменным.

 

8.2. Предельные токи нагрузок

 

С увеличением нагрузки по току, то есть при увеличении , растет угол коммутации . При достижении углом коммутации величины его дальнейшее увеличение прекращается и начинается самопроизвольное увеличение угла открытия тиристоров. Увеличение приводит к уменьшению выпрямленного напряжения согласно формуле . При этом задаваемый угол управления остается неизменным, а фактическое его значение, определяющее момент открытия очередного тиристора, возрастает, что приводит к быстрому уменьшению выпрямленного напряжения (на нагрузке). Однако, такой режим наступает при очень больших токах.

 

8.3. Расчет предельных токов нагрузки

Уравнение внешней характеристики для предельного угла коммутации может быть получено из условия, что этот угол остается неизменным для любого задаваемого угла α. При этом огибающая прямолинейных внешних характеристик, представляющая граничную кривую возможных нормальных режимов работы, находится из уравнения:

Преобразуя разность и сумму косинусов в произведение, получим:

 

Эти два уравнения определяют собой параметрическое уравнение кривой , как функции независимой переменной, угла управления.

Точки на огибающей кривой определяем следующим образом:

Координаты точки М -при α=0 определяет предельный ток и соответствующее напряжение на выходе выпрямителя из последних уравнений:

При дальнейшем увеличении тока напряжение начинает падать по огибающей линии MS.

 

Рис.8.1 Внешние характеристики выпрямителя

 

Координаты точки N. Расчет предельного тока при Ток и напряжение определяются из уравнений:

Таким образом, все линейные характеристики по достижении точек на огибающей кривой имеют дальнейшее продолжение по эллиптической кривой MSN.Однако, ниже точки N характеристики идут по наклонным прямым, например, NК. Как видим, нелинейные участки внешних характеристик лежат далеко за пределами нормальных токов. Так, в точке М ток и превышает номинальный ток 380 А в 3,5 раза. Даже двукратный пусковой ток не приводит к переходу на нелинейные участки внешней характеристики. Это позволяет считать систему выпрямитель- двигатель (УВ-Д) аналогом системы генератор – двигатель.

Расчет координаты предельных точек в осях :

Координаты точки А - определяют напряжением при α = 0 и

Координаты точки К – определяет ток короткого замыкания при α = 60° (и напряжения равным нулю):

откуда