2.3.2. Методика расчета выпрямителя при нагрузке, начинающейся с индуктивного элемента

Исходные данные для расчета выпрямителя при нагрузке, начинающейся с индуктивного элемента, должны содержать: напряжение питающей сети ; число фаз питающей сети; частоту питающей сети; выпрямленное напряжение; выпрямленный ток.

Выбор схемы. Для работы на индуктивный фильтр чаще всего используются схемы выпрямителей: двухполупериодная (см. рис. 1.3, а), однофазная мостовая (см. рис. 1.4, а), трехфазная нулевая (см. рис. 1.5, а) и трехфазная мостовая (схема Ларионова, см. рис. 1.6, а).

Коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения по первой гармонике на входе сглаживающего фильтра является постоянной величиной для выбранной схемы выпрямителя (см. табл. 2.5) [8].

Для справки: В некоторых случаях применяют двенадцатифазную схему, состоящую из двух схем Ларионова, включенных последовательно или параллельно. Трансформатор, питающий выпрямитель, имеет две системы вторичных обмоток, одна из которых включена звездой (), а вторая – треугольником (). В результате фазы линейных напряжений вторичных обмотокиоказываются сдвинутыми между собой на угол 30⁰ и вся система в целом получается двенадцатифазной. Коэффициент пульсаций на выходе этой схемы составляет 1,4% полного выпрямленного напряжения. Однако такой малый уровень пульсаций будет обеспечен только при полном равенстве фазных напряжений на первичной обмотке трансформатора, что на практике случается далеко не всегда. Для того чтобы обе половины выпрямителя давали одинаковые напряжения, фазные напряжения вторичных обмоток, соединенных в треугольник , должны быть враз больше фазных напряжений обмоток, соединенных в звезду. В остальном эта схема равноценна обычной схеме Ларионова [8].

Выбор вентилей. Для выбора вентилей определяют значения ,ипо формулам таблицы 2.5. При этом в формулу дляподставляют значениевместо пока неизвестного значения. После расчета выпрямителя значениеуточняют.

Активное сопротивление обмоток трансформатора и индуктивность рассеяния обмоток трансформатора, приведенные к фазе вторичной обмотки, определяют согласно (1.2) и (1.3) соответственно. Значения,,,находят из таблицы 2.5.

Определяют падение напряжения на активном и реактивномсопротивлениях трансформатора, падение напряжения на диодах в выбранной схеме выпрямителяпо формулам таблицы 2.5.

Определяют ориентировочное значение падения напряжения на дросселе в зависимости от выпрямленной мощности по данным табл. 2.6.

Таблица 2.6. Ориентировочные значения падения напряжения на дросселе фильтра.

, Вт	(при =50 Гц)
10-30	(0,2 – 0,14)
30-100	(0,14 – 0,1)
100-300	(0,1 – 0,07)
300-1000	(0,07 – 0,05)
1000-3000	(0,05 – 0,035)
3000-10000	(0,035 – 0,025)

Определяют выпрямленное напряжение при холостом ходе

(2.36)

Уточняют амплитуду обратного напряжения на диоде по формулам таблицы 2.5 и проверяют, чтобы оно не превышало предельно допустимое значениедля выбранного типа диодов.

Определяют ЭДС фазы вторичной обмотки трансформатора , действующее значение тока вторичной обмоткии, если требуется, действующее значение тока через диодпо формулам таблицы 2.5.

Значение критической индуктивности дросселя фильтра определяется согласно формуле (2.32). Задаваясь амплитудой 1-й гармоническойравной величине постоянной составляющейвыпрямленного тока в формуле (2.33), можно получить следующее выражение для расчета:

(2.37)

Если выпрямитель должен работать в диапазоне токов от до, то при расчете в формулу (2.37) следует подставлять значение.

Внешняя характеристика выпрямителя с L-фильтром, т.е. зависимость выпрямленного напряжения от тока нагрузки, представляет собой прямую линию и строится по двум точкам: 1) ;; 2);.

Если выпрямитель имеет сглаживающий фильтр типа LC, то при уменьшении тока нагрузки внешняя характеристика отклоняется от прямой линии в сторону увеличения напряжения в точке, соответствующей критическому току нагрузки, который равен при условии, что(рис. 2.22).

Рис. 2.22. Внешняя характеристика выпрямителя с LC - фильтром.

При дальнейшем уменьшении тока нагрузки выпрямленное напряжение растет, достигая при значения(илив схеме Ларионова при соединении вторичной обмотки звездой).

Зная коэффициент трансформации n и действующий ток во вторичных обмотках можно найти действующий токпервичных обмоток (см. таблицу 2.5). При соединении первичной обмотки треугольником ток линии. Значение габаритной мощности двухобмоточного трансформатора определяют по формулам таблицы 2.5 [8].

Особенностью переходных процессов, связанных с включением выпрямителей с LC-фильтрами в питающую сеть, считается наличие опасных перенапряжений на элементах фильтра и возможность наличия сверхтока – ток через диоды может в несколько раз превышать установившееся значение выпрямленного тока.

При проектировании выпрямителя следует также учитывать, что при включении выпрямителя все выпрямленное напряжение оказывается приложенным к обмотке дросселя фильтра, изоляция которой должна быть рассчитана на эту величину.