Основные типы силовых полупроводниковых выпрямителей. Основные энергетические характеристики.

 

Схемы выпрямителей классифицируют по ряду признаков.

В зависимости от числа фаз питающего источника переменного напряжения, однофазного и трехфазного питания, однотактные и двухтактные.

Однотактные- у которых по вторичным обмоткам трансформатора ток протекает только один раз за полный период (полупериод или его часть). Отношение частоты пульсаций выпрямленного напряжения к частоте сети в однотактных схемах равно числу фаз вторичной обмотки трансформатора. В таких схемах, кроме простейшего однофазного однополупериодного выпрямителя, обязательно выводится нулевая точка трансформатора. Таким образом, однотактные схемы — это схемы с нулевым выводом.

Двухтактные- у которых в каждой фазе вторичной обмотки трансформатора ток протекает дважды за один период, притом в противоположных направлениях. Кратность пульсаций выпрямленного напряжения в таких схемах в два раза больше, чем число фаз вторичной обмотки трансформатора. Схемы выпрямителей, относящиеся к двухтактным, называют также мостовыми. В мостовых схемах ток во вторичной цепи всегда проходит последовательно по двум вентилям

В зависимости от назначения выпрямители могут быть управля­емыми (с регулируемым выпрямленным напряжением) и неуправля­емыми. Возможны различные модификации схем выпрямителей – с вклю­чением вторичных обмоток трансформатора в зигзаг, несимметричные схемы, схемы с нагрузкой, шунтированной диодом.

Основными величинами, характеризующими эксплуатационные свойства выпрямителей, являются:

1)средние значения выпрямленного напряжения и тока U_d, I_d;

2) коэффициент полезного действия η;

3) коэффициент мощности χ;

4) внешняя характеристика, представляющая зависимость напря­жения на выходе от тока нагрузки: U_d = f (I_d);

5) регулировочная характеристика, представляющая зависимость выпрямленного напряжения от угла регулирования: U_d = f ( α );

6) коэффициент пульсаций, представляющий отношение ампли­туды данной гармонической составляющей выпрямленного напряже­ния (тока) к среднему значению выпрямленного напряжения (тока): ;

7) коэффициент искажения, равный отношению действующих зна­чений основной гармоники и полного тока первичной обмотки транс­форматора: .

 

Влияние фазорегулируемых тиристорных регуляторов на форму кривой сетевого напряжения.

 

Фазорегуляруемый тиристорный преобразователь в це­пи переменного тока обеспечивает плавное регулирование интегральных характеристик тока и напряжения в цепи нагрузки. Формы тока и напряжения в системе электроснабжения при этом искажаются. Степень искажения напряжения сети зависит от соотношения мощностей источника питания и вентильной нагрузки, а также от величины углов управления схемы тиристорного преобразователя.

Рассмотрим работу симметричной биполярной тиристорной ячейки в однофазной сети переменного тока на нагрузку активного характера.

 

 

При фазовом управлении на тиристор подается управляющий импульс, сдвинутый относительно проводящего полупериода напряжения сети на угол α. Запирание тиристора при принятых условиях происходит естественным образом в конце полупериода. В первом приближении можно пренебречь параметрами трансформатора х_а, r_а, что дает возможность учитывать только вынужденные составляющие в кривой тока. Для идеальных тиристоров временная диаграмма работы схемы показана на рис. Среднее значение напряжения на нагрузке R _н за половину периода в зависимости от α равно:

где ω = 2 π f круговая частота переменного тока питающей сети.

На нагрузке активного характера форма тока повторяет форму напряжения, поэтому:

.

Действующее значение напряжения на нагрузке равно:

. (3.3)

Соответственно, действующее значение тока нагрузки определяется выражением:

. (3.4)

Таким образом, при фазовом управлении, интегральные значения тока и напряжения нагрузки тиристорного регулятора являются функциями угла управления α. Графические зависимости среднего и действующего значений напряжения, показаны на рис.