Индуктивности рассеяния Ls обмоток трансформатора в многофазных выпрямителях также вызывают перекрытие фаз при нагрузке как индуктивной, так и активной.

Индуктивности рассеяния обмоток трансформатора Ls препятствуют изменениям тока в фазах вторичной обмотки, так как при любом изменении тока в них возникает ЭДС самоиндукции, препятствующая этим изменениям.

Поэтому в мо.мент переключения нагрузки с одной фазы на другую ток не может мгновенно изменяться от h до О в фазе а. заканчивающей работу, и от О до /о в фазе в, вступающей в работу (рис. 6.31). Таким образом, в течение некоторой части периода, соответствующей углу перекрытия, две фазы работают одновременно, причем в фазе а ток постепенно уменьшается до О, а в фазе в - увеличивается до /о. При большем числе фаз выпрямления и больших нагрузках возможна одновременная работа более чем двух фаз. Вполне понятно, что в однофазной мостовой схеме выпрямления, где вторичная обмотка однофазная, перекрытия фаз нет.

За время перекрытия в каждой фазе действует ЭДС вторичной обмотки трансформатора и ЭДС рассеяния es, которая в фазе а, прекращающей работу, направлена согласно с

током, а в фазе в, вступающей в работу, встречно току. Напряжение на выходе выпрямителя при перекрытии фаз равно алгебраической сумме ЭДС фазы вторичной обмотки и ЭДС рассеяния, т. е.

Рис. 6.31. Кривые в фазах вторичных обмоток трансформатора с учетом влияния их индуктивных сопротивлений:

а) выпрямленного напряжения; б) тока

о = а + = Ua~L

dia dt

dib > dt

(6.14)

При бесконечно большой индуктивности дросселя на выходе выпрямителя Loo ток в нагрузке неизменен во времени (1о= = const) и при одновременной работе фаз сумма токов их постоянна (ja-Ь/ь = /о=const), т. е. уменьшение тока ia за некоторое

время вызывает равное увеличение тока ib. Следовательно, - -f ,. dt

i b rs dia dib 1 л\

r- = и или - =--И ур-ние (6.14) примет следующий вид:

at dt lit

Uo = Ua + L/ =a,-L, , (6.15)

откуда Uo=0,5(Ua + Ub).

Таким образом, до начала коммутации был открыт вентиль I и выпрямленное напряжение о определялось ЭДС фазы а (рис. 6.31). По окончании процесса коммутации (©t=Y) открыт только вентиль 2 и напряжение на выходе равно ЭДС фазы b За время перекрытия фаз напряжение о равно полусумме мгновенных значений ЭДС коммутируемых фаз. При выбранном начале отсчета времени

а = 2т COS (о) + Я п) И j = Um COS (о) / - Я/ш)

и выпрямленное напряжение при перекрытии фаз

о = 0,5 (н„ -f щ) = и^т cos п/т cos со i. Из выражения (6.15) получим

2Ь,=а.- = С/2.л. , , ,(6.16)

так как разность мгновенных значений ЭДС двух фаз равно линейной ЭДС, где С/2тл -амплитуда линейной ЭДц раввая

2тл = п sin = 2С/ л/т. .

Решение ур-ния (6.16)

i, = - (С/гтл/Чр) cos 0) + С. , J

Постоянная интегрирования С определится из условия: при о)/=0 4 = 0. Следовательно, ib = (Uz тл12хт:р) (1-cos со/), где Xtp = = aLs.

Это уравнение справедливо для ibh, так как при 4 = /о вся нагрузка переходит на фазу в, а в фазе а ток становится равным нулю, так как вентиль 1 отключает эту фазу. Кривые токов в фазах айв показаны на рис. 6 316.

При v)t = y ib = h, следовательно.

/ = (I - C06 у) = (С/ n/mxs) (1 - cos у).

1 - cos у = /о {2х /и^) = / {тх,р/я U ). (6.17)

Таким образом, угол перекрытия у будет тем больше, чем больше ток нагрузки, индуктивные сопротивления обмоток трансформатора и число фаз выпрямителя. Перекрытие фаз уменьшает выпрямленное напряжение, увеличивает его пульсацию и время работы каждой фазы, которое становится равным 2я/т+у вместо 2я/т в выпрямителе без потерь. Увеличение длительности работы фазы несколько уменьшает действующее значение тока в вентиле и в обмотках трансформатора, снижая их нагрев.

Выпрямленное напряжение Ш счет перекрМйгя фаз уме№ыЬ&Ч ется на величину

2л

2л

о

о

т и,

-2я 2 (I-COSY). (6.18)

Из (6 17) и (6.18) получим А ь = /о(тл;тр/2я) и напряжение при нагрузке

о = охх-/о( -тр/2я), (6.19)

где охх - выпрямленное напряжение при холостом ходе

Из (6.17) и (6.19) получим t/o/f/ox.x = 0,5( 1+cos у).

Зависимость Uo/Uoxx=4 (у), представляющая в определенном масштабе внешнюю характеристику, изображена на рис. 6.32а.

0,6 0,h 0,2

О

20 л W /

Рис 6 32 Выпрямитель, работающий на индуктивную нагрузку: о) внешняя характеристика; б) зависимость Y\-т^{) от угла перекрытия у; в) зависимость коэффициента пульсации /Сш от угла перекрытия у

Действующее значение тока фазы вторичной обмотки трансформатора и вентиля с учетом перекрытия фаз д

где

/ ч (2 -f cosy) siny-Cl +2C0S у) V

2Я(1-С05У)2

Зависимости величины V -mriy) =Цу) для т = 2, 3, 6, приведены на рис. 6.326.

Пульсация напряжения за счет перекрытия фаз возрастает. Разложив кривую выпрямленного напряжения в гармонический