Что влияет на угол коммутации

Коммутация тока в выпрямительных преобразователях

В выпрямителях коммутация тока с вентиля на вентиль осуществля­ется естественно за счет спада волны фазного напряжения. Практичес­ки такой процесс осуществляется в течение конечного интервала вре­мени, выражаемого в угловых единицах через γ.

Угол γ принято называть углом коммутации.

Причиной конечно­го значения угла γ >0 является наличие в фазных цепях на входе выпрямителя индуктивных сопротивлений х_ф, обусловленных индуктивностями рассеяния обмоток трансформатора, индуктивностями кабелей линии передачи, индуктивностями генераторов переменного тока, создающих питающую сеть.

В общем виде для любой схемы выпрямления угол коммутации можно определить по формуле (1.3):

(1.3)

Анализируя выражение (1.3), можно установить, что угол коммутации γ возрастает при увеличении индуктивного сопротивления рассеяния обмоток трансформатора x_ф и тока нагрузки I_d, а увеличение напряжения переменного тока U₂ приводит к уменьшению угла коммутации γ.

Угол коммутации оказывает влияние на величину выходного напряжения выпрямителя. Падение выпрямленного напряжения от явления коммутации принято называть индуктивным падением напряжения и обозначать как ΔU_dх

, (1.4)

.

где

Коэффициент мощности выпрямителяопределяется отношением активной мощности, потребляемой выпрямителем из питающей сети по первой (основной) гармоники P₁₍₁₎ к полной мощности S₁, потребляемой

выпрямителем из питающей сети [2]:

, (1.5)

m₁— число фаз сети, питающей выпрямитель;

(1.6)

Как показано на рис.1.2, кривые токов, потребляемых выпрямителями, отличны от синусоидальной формы и, кроме первой (основной) гармоники, содержат в своем составе и высшие гармонические, порядок k которых определяется соотношением:

где n=1,2, 3, 4, …- натуральный ряд чисел.

По формуле (1.7) нетрудно определить, что в кривой первичного тока трехфазной мостовой схемы выпрямления (k_Тm₂=6) содержатся гармоники порядков 5,7,11,13, и выше, в кривой трехфазной однотактной схемы выпрямления (k_Тm₂=3) содержатся высшие гармоники порядков 2,4,5,7, и выше, а в кривой однофазного мостового выпрямителя содержатся гармоники порядка 3,5,7, и выше.

Амплитуда высшей гармоники при прямоугольной форме кривой тока вторичной обмотки трансформатора обратно пропорциональны номеру гармоники, т.е.:

(1.8)

Следует отметить, что гармоники более высоких порядков имеют меньшую амплитуду и легче отфильтровываются вследствие более высокой частоты. Поэтому многофазные схемы оказывают меньшее отрицательное влияние на работу силовой сети переменного тока.

Без учета коммутационных процессов коэффициент искажения формы тока питающей сети трехфазного мостового выпрямителя

(1.9)

Для трехфазной мостовой схемы выпрямления коэффициент искажения формы тока первичной сети при L_d=∞

С учетом коммутационных процессов коэффициент искажения несколько увеличивается, что приводит к повышению коэффициента мощности выпрямителя в целом.

Так, для трехфазной мостовой схемы выпрямления коэффициент искажения определяется по формуле (1.10)

(1.10)

Без учета угла коммутации коэффициент сдвига равен косинусу угла регулирования, т.е.: k_сдв. =cosα..

Для выпрямительного режима с учетом угла коммутации угол φ₍₁₎= α+γ/2

и коэффициент сдвига управляемого выпрямителя следует определять по формуле (1.11):

(1.11)

При γ 0180 0Трехфазная однотактная30 0150 0Трехфазная мостовая60 0120 0

Регулировочные характеристики однофазного мостового (k_тm₂=2), трехфазного однотактного (k_тm₂=3) и трехфазного мостового (k_тm₂=6) для случая чисто активной нагрузки и активно-индуктивной нагрузки (L_d≠0) приведены на рис.1.3.

Внешняя характеристика выпрямителя [2]– это зависимость среднего значения напряжения нагрузки от тока нагрузки, т.е. U_d=f(I_d) при постоянном (заданном) значении угла регулирования α.

Выражение внешней характеристики выпрямителя имеет вид

(1.17)

В выражении (1.17) учтены следующие падения напряжения при протекании тока нагрузки I_d:

— ∆U_Rф— падение напряжения на активных сопротивлениях трансформатора и вентильного блока выпрямителя (активное падение напряжения):

I_в—действующее значение тока, протекающего через вентиль.

Вопросы для самоконтроля:

1. Дайте определение понятию «выпрямитель».

2. Приведите и поясните блок – схему выпрямителя.

3. Приведите схему однофазного мостового выпрямителя, дайте пояснения принципу работы этой схемы выпрямления.

4. Приведите схему трехфазного однотактного выпрямителя, дайте пояснения принципу работы этой схемы выпрямления.

5. Приведите схему трехфазного мостового выпрямителя, дайте пояснения принципу работы этой схемы выпрямления.

6. Дайте пояснения процессу коммутации в выпрямителе, укажите влияние этого процесса на величину выходного напряжения и коэффициент мощности выпрямителя.

7. Перечислите все составляющие потерь мощности в выпрямителе, укажите формулы расчета этих потерь и КПД выпрямителя.

8. Приведите формулы и графики регулировочных характеристик управляемых выпрямителей, поясните в чем заключается различие в этих характеристиках.

9. Приведите формулы и графики внешних характеристик выпрямителей, дайте пояснения их виду.

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

При номинальной нагрузке угол коммутации не превосходит 60 и внешняя характеристика преобразовательного агрегата практически линейна. [17]

От чего зависит угол коммутации и как он влияет на внешнюю характеристику инвертора. [19]

При больших перегрузках угол коммутации вентилей может превосходить 60, что приводит к одновременному протеканию тока по трем вентилям. [20]

При регулировании выпрямленного напряжения угол коммутации у уменьшается, так как коммутация осуществляется под воздействием напряжения большей величины. [22]

Следует отметить, что угол коммутации влияет и на гармонический состав первичного тока, потребляемого выпрямителем. Однако здесь также величина поправки сравнительно с идеализированными схемами незначительна. [23]

При а до 10 угол коммутации оказывается весьма малым, его принимают равным нулю. [25]

Следует отметить, что угол коммутации у в управляемых выпрямителях зависит от угла регулирования а, так как с увеличением а переход тока от вентиля к вентилю происходит при больших з-начениях междуфазовых напряжений. [26]

Угол управления вентилями а и угол коммутации обусловливают сдвиг тока первой гармоники по отношению к питающему напряжению. [27]

Для случая идеализированного выпрямления ( угол коммутации у 0) коэффициент мощности х 1 cos а, так как угол сдвига первой гармоники тока по отношению к основной гармонике напряжения есть не что иное, как угол регулирования. [28]

При тиристорном регулировании выпрямленного напряжения угол коммутации вентилей уменьшается. [29]

Источник