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 показана на рис. 3.34. В этих схемах, как правило, выполняется условие со!"R_il, т. е. индуктивное сопротивление дросселя на частоте пульсаций больше сопротивления нагрузки. Известно, что ток в индуктивности отстает от напряжения на п/2 и процесс нарастания и спада тока заканчивается в пределах одного периода.

Рис. 3.34. ОднО<|)а311ый одиотакшый выпрямитель С индуктивным характером нагрузки.

Ток в цепи /2 несинусоидалсн, так как кроме ЭДС вторичной обмотки в ней действует ЭДС индую щи дросселя

При увеличении тока происходит накопление энергии в магнитном поле дросселя, а при уменьшении тока — освобождение этой энергии.

Рис. 3.35. Зависимость угла протекания тока от постоянной времени.

Таким образом, результатом включения индуктивности является «затягивание» тока вентиля. Угол протекания тока зависит от постоянной времени.

г_д — сопротивление диода, /*2 — омическое сопротивление вторичной обмотки трансформатора (рис. 3.35).

Выполнить соотношение со/./R > 10 сложно, поскольку возрастают потери в самом дросселе и существенно снижается общий КПД. Поэтому при индуктивном характере нагрузки применяют многофазные схемы р > 2, где легко обеспечивается непрерывность тока за период пульсаций.

Возьмем трехфазный однолистный выпрямитель (рис. 3.36). На этом рисунке:

L$ - индуктивность рассеяния вторичной обмотки;

г — сопротивление потерь (г = п + п/п), которое обычно /•" Л";

у — угол перекрытия фаз.

Поскольку соL «R_n, ток в нагрузке неизменный, а ток через вентиль имеет форму прямоугольного импульса. Переход тока с вентиля на вентиль из-за индуктивности рассеяния нс может произойти мгновенно. Ее ЭДС самоиндукции препятствует изменению тока: в одной фазе он снижается, а в другой нарастает. В результате ток одновременно течет по двум фазам, Tho явление называется перекрытием токов фаз. Оно существенно влияет на качественные и количественные соотношения в схеме выпрямления.

В однотакгной однофазной схеме ист перехода тока с одного вентиля на другой, поэтому L_s в ней на физические процессы практически не влияет. В трехфазной 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 Uq уменьшается на величину площади заштрихованного треугольника в напряжении Uj.

Рис. 3.37. Внешняя характеристика выпрямителя с индуктивным характером нагрузки.

Рис. 3.36. Т^ехфазный однотакшый выпрямитель.

В итоге наличие г и L, приводит к более резкому падению внешней характеристики выпрямителя (т. е. повышению Я_вых), которая показана на рис. 3.37.

Здесь при токе нагрузки, меньшем некоторой величины /₀кр, соотношение со/. «R_a перестает выполняться. Ток дросселя становится прерывистым. Дроссель разряжается полностью, и напряжение возрастает.

По выпрямителям с индуктивным характером нагрузки можно сделать следующие выводы:

• 1) индуктивная состааляющая сопротивления нагрузки должна быль соизмерима с R_a (иначе КПД будет низким);
• 2) форма кривой тока вентиля приближается к прямоугольной;
• 3) длительность работы каждой фазы нс 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 Uо снижается, а пульсации на входе сглаживающего фильтра возрастают.