Коэффициент полезного действия и коэффициент мощности выпрямителей

КПД выпрямителей определяется отношением полезной мощности в нагрузке к мощности, потребляемой из сети.

. (2.3.8)

- потери мощности в выпрямителе, которые складываются из потерь в вентилях , в фильтрах , в системах управления .

Потери в вентилях

,

где m – число вентилей.

Потери в трансформаторе

,

где - потери в стали (сердечнике) - потери в меди (обмотках)

.

Коэффициент мощности выпрямителей определяется отношением активной мощности, потребляемой из сети, к полной мощности:

. (2.3.9)

, где и - действующие значения несинусоидального тока и синусоидального напряжения . , но - синусоидальное, поэтому

.

Коэффициент мощности выпрямителя:

. (2.3.10)

.

Относительная величина высших гармоник оценивается коэффициентом искажений

, (2.3.11)

тогда

. (2.3.12)

Введение управления ведет к значительному увеличению потребления реактивной мощности и снижению коэффициента мощности выпрямителя. При задержке включения тиристора на величину a токи i₁ и i₂ сдвигаются по фазе относительно u₁ и u₂. Нужно иметь в виду, что коммутация вентилей происходит не мгновенно, а в течение угла коммутации g. Поэтому при учете конечности этого угла в расчетных формулах угол a должен быть заменен на .

Рис.2.3.15

Так, при работе двухполупериодного выпрямителя на активно-индуктивную нагрузку (L ®¥):

- первая гармоника тока сдвинута относительно u₂₁ на .

Коэффициент мощности управляемого выпрямителя

. (2.3.13)

Рис.2.3.16

При глубоком регулировании c снижается до 0.3¸0.5, что является существенным недостатком регулируемых выпрямителей. Коэффициент мощности повышается путем применения специальных схем с искусственной коммутацией тока (корректоров коэффициента мощности).

Другим недостатком тиристоров являются большие потери по сравнению с диодами (приблизительно в 2 раза больше). Поэтому при низких выходных напряжениях В и больших токах I₀ тиристоры на стороне постоянного тока применять нежелательно. Их переносят на сторону переменного тока, в первичную цепь трансформатора (рис.2.3.16).

В настоящее время управляемые выпрямители охватываются цепью обратной связи (ОС). Структурная схема такого устройства изображена на рис.2.3.17:

Рис.2.3.17

УВ – управляемый выпрямитель; СФ – силовой фильтр; СУ – сравнивающее устройства; ИОН – источник опорного напряжения ; УПТ – усилитель постоянного тока. Подобным образом может быть введена ОС в схему с регулированием на стороне первичной обмотки. При изменении U_c или R_н по цепи ОС происходит автоматическое регулирование a таким образом, что U₀ поддерживается постоянным. Такие устройства называются тиристорные стабилизаторы.