Индуктивный характер нагрузки
Постановка пассивного сглаживающего фильтра на выходе выпрямителя существенно влияет на физические процессы в самом выпрямителе. Индуктивный характер имеет место при работе выпрямителя на фильтр, начинающийся с индуктивности или на обмотку реле, контактора, обмотки возбуждения электрических машин и др. Схема простейшего выпрямителя с индуктивным характером нагрузки приведена на рис.3.34. В этих схемах, как правило, выполняется условие >> т.е. индуктивное сопротивление дросселя на частоте пульсаций больше сопротивления нагрузки. Известно, что ток в индуктивности отстаёт от напряжения на π/2 и процесс нарастания и спада тока заканчивается в пределах одного периода.
Рисунок 3.34 – Однофазный, однотактный выпрямитель с
индуктивным характером нагрузки
Ток в цепи (i2) несинусоидален, так как кроме ЭДС вторичной обмотки в ней действует ЭДС индукции дросселя .
При увеличении тока происходит накопление энергии в магнитном поле дросселя, а при уменьшении тока – освобождение этой энергии.
Таким образом, результатом включения индуктивности является “затягивание” тока вентиля. Угол протекания тока зависит от постоянной времени , где R=RН + rД + r2, rД - сопротивление диода, r2 - омическое сопротивление вторичной обмотки трансформатора (рис.3.35).
Рисунок 3.35 – Зависимость угла протекания тока от постоянной времени
Выполнить соотношение сложно т.к. возрастают потери в самом дросселе и существенно снижается общий КПД. Поэтому при индуктивном характере нагрузки применяют многофазные схемы p ≥ 2, где легко обеспечивается непрерывность тока за период пульсаций.
Возьмём трёхфазный однотактный выпрямитель (рис.3.36). На этом рисунке LS – индуктивность рассеяния вторичной обмотки; r – сопротивление потерь ( r = r2 + r1/n2 ), которое обычно r << Rн; – угол перекрытия фаз. Поскольку >> ток в нагрузке неизменный, а ток через вентиль имеет форму прямоугольного импульса. Переход тока с вентиля на вентиль из-за индуктивности рассеяния не может произойти мгновенно. Её ЭДС самоиндукции препятствует изменению тока – в одной фазе он снижается, а в другой нарастает. В результате ток одновременно течёт по двум фазам. Это явление называется перекрытием токов фаз. Оно существенно влияет на качественные и количественные соотношения в схеме выпрямления.
Рисунок 3.36 – Трёхфазный однотактный выпрямитель
В однотактной однофазной схеме нет перехода тока с одного вентиля на другой, поэтому Ls в ней на физические процессы практически не влияет. В трёхфазной схеме имеет место конечное время перехода тока (переключение фаз). Если пренебречь сопротивлением вентилей и трансформатора, то затягивания тока не будет – переключение мгновенное. Из-за перекрытия фаз постоянная составляющая U0 уменьшается на величину площади треугольника в напряжении Ud.
В итоге наличие r и Ls приводит к более резкому падению внешней характеристики выпрямителя (т.е. повышению Rвых), которая показана на рис.3.37.
Рисунок 3.37 – Внешняя характеристика выпрямителя с индуктивным
характером нагрузки
Здесь, при токе нагрузки меньше некоторой величины I0кр соотношение перестает выполняться. Ток дросселя становится прерывистым, он разряжается полностью и напряжение возрастает.
По выпрямителям с индуктивным характером нагрузки можно сделать следующие выводы:
1) Индуктивная составляющая сопротивления и нагрузки должна быть соизмерима с Rн (иначе КПД будет низким).
2) Форма кривой тока вентиля приближается к прямоугольной.
3) Длительность работы каждой фазы не зависит от индуктивности в цепи нагрузки, а определяется числом фаз выпрямления (пульсностью) и индуктивностью рассеяния трансформатора.
4) Наличие индуктивности рассеяния приводит к перекрытию токов фаз, при этом U0 снижается, а пульсации на входе сглаживающего фильтра возрастают.
Дата добавления: 2017-09-01; просмотров: 2152;