Коммутация анодных токов

В мощных выпрямителях возникает не желательное явление – так называемая коммутация анодных токов. Дело в том, что при значительных токах начинают проявляться индуктивности рассеивания магнитного потока Lσ, которые для переменного тока частотою ω образуют сопротивление  xa= ω Lσ .

Наличие индуктивности Lσ приводит к тому, что переход тока от одной фазы к другой ( например, с фазы а к фазе b)  в момент ωt = 0  происходит не мгновенно, как показано ниже:

График переключения межфазных токов

Ток ia = Id, который проходил в фазе а , после ωt = 0 будет исчезать  за не полный промежуток времени, который называют временем или углом коммутации γ. В тоже время ток ib в фазе b также мгновенно не станет равным Id , он увеличивается до этой величины за тот же промежуток времени γ. Оба они составят выпрямленный ток Id, который мы считаем полностью сглаженным благодаря большой индуктивности нагрузки Lн. Таким образом, за время коммутации γ ia +  ib = Id = const.

Этот процесс можно представить себе так, будто в контуре, который образован фазами a и b и двумя соответствующими закороченными диодами, которые одновременно проводят ток, проходит условный ток коммутации ik:

Анодные токи

Тогда  i b = ik ,

ia = Idik., Ток ik вызовет появление напряжения uγ = ik xa,  которое в фазе a будет направлено согласно с ua, а в фазе b противоположно ub . Поскольку выпрямленное напряжение udγ  во время коммутации одно и то же для обеих одновременно работающих фаз, имеем

ua + uγ = udγ;

ubuγ = udγ

Отсюда  получим:

Выпрямленное напряжение

Обратим внимание на то, что во время коммутации выпрямленное напряжение udγ изменяется как полусумма мгновенных значений ua и ub, тогда как за границами времени коммутации оно равняется значению напряжения работающей фазы ua или  ub. Таким образом , из площади, ограниченной кривой выпрямленного напряжения  как бы выделяется часть, заштрихованная на рисунке выше . Если начало отсчета времени совместить с моментом, когда ua = ub, то мгновенное значение напряжения, которая падает на xa :

Падение напряжения на ха

Среднее значение напряжения, которое теряется за время коммутации:

Среднее значение напряжения

Практически у мощных выпрямителей угол коммутации γ достигает до 40 электрических градусов. Таким образом, потеря выпрямленного напряжения, подсчитанного по последней формуле, равняется:

Потери напряжения

Очень важно определить, как зависят Uγср и угол коммутации γ от тока в нагрузке Id. Для этого проведем следующие исследования.

Во время коммутации ток ik = iσ меняется от 0 до Id, то есть среднее значение его является Id/2 за период работы одной фазы. При этом теряется мощность Мощность рассеивания, которая идет на образование магнитного поля в индуктивности рассеивания Lσ. Энергия, которая в этой индуктивности Энергия, накопленная в индуктивности, а время, в течении которого длится период работы фазы при ωt = 2π/m равняется     t = 2π/ ωm.

Таким образом:

1

Откуда:

2

 

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Подтвердите, что Вы не бот — выберите человечка с поднятой рукой: