Понятия о составных преобразователях. Индуктивный делитель тока

1. Понятие о составных выпрямителях. Существующая элементная база не всегда способна обеспечить запросы потребителей на величину токов и напряжений. Максимальные токи, которые могут быть получены с помощью рассмотренных схем, не превышают трех анодных токов I_d =3I_а. Напряжение ограничивается величиной обратных напряжений U_d=0,95 U_обр.

Однако в электротехнике и электроэнергетике требуются выпрямители показатели, которых существенно выше. Для увеличения токов (до килоампер и выше) и напряжений (до киловольт и выше) применяют составные преобразователи.

Различают два типа составных преобразователей. В преобразователях первого типа используются параллельные соединения вентилей, для увеличения токов, и последовательные соединения вентилей для увеличения допустимых напряжений. Второй тип преобразователей используют вентильные комплекты, которые соединяются параллельно или последовательно соответственно для увеличения тока и напряжения.

2. Индуктивный делитель тока. При параллельном соединении вентилей ток в нагрузке может распределяться между вентилями не равномерно. Это связано с тем, что вентили даже одной серии могут иметь определенный разброс параметров, при этом вентиль с меньшим сопротивлением возьмет на себя большую часть тока нагрузки.

При существенной асимметрии токов этот вентиль перегревается и происходит необратимый термический пробой полупроводника. Вентиль перегорает. Далее развивается каскадный выход из строя остальных вентилей. Для равномерного распределения тока используют индуктивный делитель (рис. 26).

Рис. 26. Индуктивный делитель тока: а – принципиальная схема; б – схема замещения

Делитель (рис. 26, а) представляет собой дроссель L с выведенной средней точкой, которая разделяет обмотки дросселя на равные части. При этом комплексные сопротивления полуобмоток дросселя (рис. 26, б) равны Z₁=Z₂=Z. К зажимам дросселя L подключаются одноименные электроды вентилей V1 и V2. Сопротивления вентилей в прямом направлении R_v1 и R_v2 (рис. 26, б) отличаются. Сопротивления полуобмоток дросселя многократно больше сопротивлений вентилей в прямом направлении

Эквивалентное комплексное сопротивление делителя Z₁₂= Z₁₂⁽¹⁾Z₁₂⁽²⁾( Z₁₂⁽¹⁾+ Z₁₂⁽²⁾), где Z₁₂⁽¹⁾– комплексное сопротивление ветви с вентилем V1 Z₁₂⁽¹⁾=Z₁+R_v1; Z₁₂⁽²⁾– комплексное сопротивление ветви с вентилем V2 Z₁₂⁽²⁾= Z₂+R_v2.

Падение напряжения U₁₂ на делителе при протекании тока I нагрузки U₁₂= I Z₁₂= I Z₁₂⁽¹⁾Z₁₂⁽²⁾(Z₁₂⁽¹⁾+ Z₁₂⁽²⁾).

Токи I₁ и I₂ протекающие соответственно по вентилю V1 и V2 определяются по выражениям
I₁ = U₁₂/Z₁₂⁽¹⁾= IZ₁₂⁽¹⁾Z₁₂⁽²⁾(Z₁₂⁽¹⁾+ Z₁₂⁽²⁾)/Z₁₂⁽¹⁾= IZ₁₂⁽²⁾(Z₁₂⁽¹⁾+ Z₁₂⁽²⁾)
и I₂ = U₁₂/Z₁₂⁽²⁾= IZ₁₂⁽¹⁾Z₁₂⁽²⁾(Z₁₂⁽¹⁾+ Z₁₂⁽²⁾)/Z₁₂⁽²⁾= IZ₁₂⁽¹⁾(Z₁₂⁽¹⁾+ Z₁₂⁽²⁾).

Комплексные сопротивления полуобмоток дросселя, определяемые индуктивным сопротивлением обмоток, многократно больше сопротивлений вентилей в прямом направлении Z₁>>R_v1 и Z₂>>R_v2, поэтому Z₁₂⁽¹⁾= Z₁ и Z₁₂⁽²⁾= Z₂. Тогда выражения для токов I₁ и I₂ вентилей можно записать в виде: I₁ = IZ₂(Z₁+Z₂) и I₂ = IZ₁(Z₁+Z₂).

Поскольку сопротивления полуобмоток дросселя равны Z₁=Z₂=Z, то токи I₁ и I₂ протекающие через вентили V1 и V2 равны I₁=IZ(Z+Z)=0,5I и I₂ =IZ(Z+Z)=0,5I.

Таким образом, индуктивный делитель обеспечивает стабилизацию распределения токов между вентилями.