Процесс коммутации токов в фазах питающего трансформатора ТП при переключении вентилей.

Индуктивные сопротивления обмоток трансформатора, обусловленные потоками рассеяния в магнитной системе, определяются из опыта короткого замыкания трансформатора, и в расчетах учитываются в виде общей индуктивности L_s, представляющей собой суммарную индуктивность рассеяния вторичной обмотки и, приведенную к ней, индуктивность первичной обмотки. Влияние на процесс коммутации активных сопротивлений обмоток трансформатора учитывать не будем из-за незначительности этого влияния. По-прежнему выпрямленный ток считаем идеально сглаженным (wL_н =¥).

Индуктивные сопротивления обмоток учтены введением в схему индуктивностей L_s . Предположим, что в проводящем состоянии находится вентиль V_S1 . В момент Q₁ поступает включающий импульс на вентиль V_S2 . Поскольку потенциал анода вентиля в этот момент положителен относительно катода, вентиль включается.

Начиная с момента Q₁ оба тиристора включены и две фазы (“а” и “b”) вторичной обмотки трансформатора оказываются замкнутыми через них накоротко. Под воздействием ЭДС обмоток этих фаз (e_а и e_b) в короткозамкнутой цепи (контура коммутации) появляется ток короткого замыкания i_k , который является коммутирующим током.

Этот ток можно в любой момент интервала коммутации (Q₂ - Q₁ ) определить по формуле:

i_k = (U_2m/2Xs)*{cos a - cos (a + Q)} (3-7)

где U_2m -амплитудное значение линейного напряжения между фазами “a” и “b”.

Xs= wL_S (3-8) a - угол управления.

Учитывая, что выпрямленный ток I_d при wL_н = ¥ в интервале коммутации остается неизменным, можно, согласно первому закону Кирхгофа для точки 0 записать:

i_a + i_b + I_d = 0 ;

или с учетом направления токов: i_a + i_b = I_d = const.

Последнее уравнение справедливо для любого момента интервала коммутации. Пока ток проводит только вентиль V_S1 , получаем i_a = I_d и i_b = 0. На интервале одновременной проводимости вентилей V_S1 и V_S2 (интервал коммутации тока с фазы “а” на фазу “b”):

i_a = I_d - i_k и i_b = i_k. Когда коммутация закончится и ток будет проводить только вентиль V_S2 , получим: i_b = I_d ; i_a = 0.

Из рис 16 видно, что в интервале от Q₁ до Q₂ ток i_b плавно увеличивается, а i_a уменьшается. Когда ток i_b станет равным I_d , а ток i_a снизится до нуля, вентиль V_S1 выключится и ток нагрузки будет продолжать протекать только через вентиль V_S2 .

Длительность интервала коммутации характеризуется углом коммутации g, который может быть определен из следующего уравнения (для трехфазной нулевой и трехфазной мостовой схем):

обозначив угол коммутации g при угле управления a = 0 через g₀, можно записать:

Подставляя в исходное уравнение значение g₀, получаем:

g = arccos {cos a + cos g₀ - 1} - a .

С учетом действия ЭДС самоиндукции мгновенное значение выпрямленного напряжения на интервале коммутации тока равно полусумме ЭДС коммутируемых фаз.

U_d = (U_a + U_b)/2 . (3-12)

где U_a и U_b - мгновенные значения фазных напряжений вторичной обмотки трансформатора.

Так как, в зоне коммутации мгновенное значение выпрямленного напряжения снижается, по сравнению с мгновенной коммутацией, до величины U_d , происходит уменьшение среднего значения выпрямленного напряжения. Его величина определяется выражением:

(3-14)

Из (3-7), (3-8), и (3-14) можно получить: (3-15)