Преобразование электроэнергии. Схемы выпрямления. Принцип действия и основные соотношения. Сложные нулевые схемы выпрямления. Теория работы мостовых схем выпрямления, страница 8

Если же у трансформатора со сложной схемой закоротить одновременно обе секции вентильной обмотки, то индуктивное сопротивление трансформатора определяется через напряжение короткого замыкания сквозное uк. сквоз, а Хв = Хт = Хт сквоз (рис. 11).

Значение Хт сквоз применяется в расчетах только в случае рассмотрения перегрузочных и аварийных режимов работы преобразователя, при которых угол коммутации γ превышает продолжительность одной пульсации выпрямленного напряжения.

Обычно значение напряжения короткого замыкания преобразовательного трансформатора находится в диапазоне от 7 до 9 %. При меньших значениях напряжения короткого замыкания преобразовательных трансформаторов потери в них будут меньше. Но будут плохо ограничиваться аварийные токи. При больших значениях напряжения короткого замыкания – все наоборот.

Рис. 11. Схема опыта короткого замыкания для трансформатора

 с расщепленной вентильной обмоткой

В общем виде сопротивление Хв определяется выражением:

.                                     (28)

Иногда используют производное выражение, которое легко получить из предыдущего:

.                             (29)

2.5. Процесс коммутации тока вентилями в простой  нулевой

m-пульсовой схеме выпрямления. Влияние процесса коммутации

 на показатели выпрямителя

При рассмотрении электромагнитных процессов в m-пульсовой нулевой схеме выпрямления принимались следующие допущения: процесс коммутации принимался мгновенным (рис. 7, в), то есть трансформатор и вентили принимались идеальными, а индуктивные сопротивления Хd = ∞ и Xв = 0. При Xв = 0 Lтр=0 и Lс=0.

При значениях индуктивностей трансформатора Lтр и сети Lс, отличных от нуля, коммутация вентильных токов мгновенной быть не может, так как индуктивность, сосредоточенная в цепи протекания тока, создает противоЭДС (ЭДС самоиндукции).

                                                     (30)

При этом, начиная с момента равенства мгновенных значений фазных напряжений вентильных обмоток (точка 2 на рис. 7, е), ток в цепи вентиля VD1 будет постепенно уменьшаться до нуля, а в цепи вентиля VD2 – возрастать до значения Id (рис. 7, з):

                                            (31)

                                            (32)

Время одновременной работы двух вентилей (при прекращении работы одного и вступлении в работу другого) называется временем коммутации, а угол, пропорциональный этому времени – углом коммутации γ.

В интервале времени, равном γ, в рассматриваемых схемах открыты два вентиля, что равносильно короткому замыканию двух фаз вторичной обмотки трансформатора.

Закон изменения тока в период коммутации можно получить, воспользовавшись методом суперпозиции (наложения).

При этом рассматриваются следующие токи (рис. 12):

– токи, протекающие через нагрузку и две обмотки трансформатора

Id=I’d+I”d;                                              (33)

– ток, протекающий через две обмотки трансформатора и два вентиля – ток коммутации iK.

Фактические токи в вентилях будут равны:

                                           (34)

Ток коммутации возникает за счет разности фазных ЭДС вентильных обмоток ΔUк. Векторная диаграмма, поясняющая причину возникновения , приведена на рис. 13.

Рис. 12. Контуры протекания токов при рассмотрении процесса коммутации

Рис. 13. Векторная диаграмма, поясняющая причину возникновения

На рис. 13 и – векторы фазных ЭДС коммутирующих фаз.

Из треугольника АВС:

                                   (35)

Амплитудное значение

                                (36)

Мгновенное значение

                                   (37)

Для упрощения полагаем, что:

– активные сопротивления трансформатора и питающей сети равны нулю (Rтр = 0; Rс = 0);

– индуктивность трансформатора и питающей сети сосредоточены в цепи вентильной обмотки, то есть приведены к напряжению вентильной обмотки.

Тогда ток iК, протекающий через две фазы вентильной обмотки, будет равен:

             (38)

В этом выражении учтено отставание тока коммутации iК на 90о от напряжения в цепи  с индуктивным сопротивлением.

Ранее получена система уравнений (34), из нее: