3) этап конечной коммутации тока у, когда ток в вентиле (аноде) спадает от полного значения до нуля.

На этапе одиночной работы ток £а при Xd = со не изменяется, оставаясь равным среднему значению выпрямленного тока Id.

На этапе коммутации тока, когда два чередующихся в работе вентиля одновременно пропускают ток, закономерность изменения токов может быть установлена, исходя из того, что анодные цепи в это время образуют коротко замкнутый контур (рис. 7.48, в), в котором действует междуфазовая э. д. с. е2к и ток ограничен двумя индуктивными сопротивлениями 2Ха. Мгновенное значение междуфазовой э. д. с. равно разности фазных напряжений:

С2Ь с2а

21/2 Е2 sin f>. (7.25)

На рис. 7.48, б напряжению е2к отвечает синусоида е2к, построенная пунктиром. Ток короткого замыкания, представляющий собой стационарную составляющую тока переходного режима, равен:

& = sin (О - f) = - ЦЬ. cos О. (7.26)

Этому току i2K отвечает косинусоида, построенная на рис. 7.48, б пунктиром. Отрицательный максимум косинусоиды совпадает с моментом начала коммутации токов.

Для того чтобы найти полные токи в режиме коммутации, надо еще учесть свободные составляющие переходного режима. Их начальные значения зависят от полного анодного, тока в момент начала коммутации. Свободные составляющие остаются затем неизменными, так как активные сопротивления в контуре коммутации (коротко замкнутом контуре) отсутствуют.

Полный анодный ток вентиля, вступающего в работу, равен нулю, и поэтому свободная составляющая тока у него

/гк = - йк (0) = L8. (7.27)

Суммируя г'гк и /£к, находим анодный ток вентиля В2, вступающего в работу на первом этапе коммутации,

la. (I)

cos ft). (7.28)

Индекс / указывает на то, что эта формула относится к первому этапу коммутации. Начальное значение полного тока у вентиля Blt заканчивающего свою работу, равно Id, и потому свободная составляющая тока

Г / ( I a V2E2

Изменение тока на втором этапе коммутации в вентиле, заканчивающем работу, дает в этом случае равенство

h н = 1а + [ 1 - cos &). (7.29)

Связь между током Id и углом коммутации у можно установить из (7.28) путем подстановки в него & - у и iai = Id или из (7.29) путем подстановки в него & = у и /ан = 0. В обоих случаях получаем vv р

/d = i-~2(l-cosy). (7.30)

Величина угла коммутации у, а также ход изменения кривых вентильных токов на этапах коммутации могут быть найдены также графически (рис. 7.48, б). Для этого на уровне, отстоящем на величину Id, от отрицательного максимума цк проводится прямая А, параллельная касательной к косинусоиде. Участок косинусоиды, проведенный на рисунке сплошной линией, определяет изменение анодного тока ia(i) на первом этапе коммутации. Абсцисса точки пересечения прямой А с косинусоидой одновременно определяет угол коммутации у.

Влияние режима коммутации токов на кривую выпрямленного напряжения ий иллюстрирует диаграмма напряжений, приведенная на рис. 7.48, г. На этапе одиночной работы вентиля кривая выпрямленного напряжения ий определяется участком кривой вторичного напряжения е2а или е2Ь работающего вентиля (когда падением напряжения в вентиле Аиа пренебрегаем). На этапе коммутации из э. д. с. вторичной обмотки, вступающей в работу, вычитается индуктивное падение напряжения, создаваемое магнитным потоком рассеяния, а в обмотке, связанной с вентилем, заканчивающим свою работу, индуктивное напряжение добавляется к фазовой э. д. с. Так как результирующие напряжения в обеих обмотках должны быть одинаковы, поскольку обе обмотки имеют общие потенциалы в нулевой точке и у анодов вентилей (рис. 7.48, а и е), то при Аиа = 0 участок кривой выпрямленного напряжения на этапе коммутации определяется средним арифметическим из фазовых напряжений

ий = (7.31)

В рассматриваемой двухфазной (на вторичной стороне) схеме оно равно нулю, так как е2а и е2Ь равны по величине и противоположны по знаку. Среднее значение индуктивного падения напряжения AUx, обусловленного режимом коммутации тока, может быть вычислено по высоте прямоугольника, равновеликого заштрихованным на рис. 7.48, г площадкам. Ординаты этих площадок равны е2к/2, поэтому среднее значение индуктивного падения напряжения

у у

Из (7.32) следует, что с ростом угла коммутации у вследствие возрастания нагрузочного тока падение напряжения в выпрямителе увеличивается. Это приводит к снижению его выходного напряжения.

Связь между AUx и током Id можно найти, если в (7.32) подставить из (7.30) значение

l-cosY = . (7.33)

Это приводит к

(7.34)

Среднее значение падения напряжения в выпрямителе, вызванное действием магнитных потоков рассеяния на этапах коммутации, а)

Рис. 7.49. Внешняя характеристика выпрямителя однофазного тока (о) и диаграммы напряжения и тока в вентиле (б)

пропорционально, как это видно из (7.34), току нагрузки Id и индуктивному сопротивлению Ха

Внешняя характеристика выпрямителя (см. § 1.7) при учете (7.34) соответствует равенству

2 ]/2 Ег (J ggj

AUX =

Ей отвечает пунктирная прямая 2 на рис. 7.49, а.

При учете также внутреннего падения напряжения в вентиле AUa внешняя характеристика снижается на AUa. Ей отвечает прямая / на рис. 7.49, а. Абсцисса точки пересечения этой прямой с осью х соответствует току короткого замыкания выпрямителя IdK.

Внешнюю характеристику выпрямителя для обобщения часто строят в относительных единицах, выбрав в качестве базовой величины не V~2E2, a Ed0, и учитывая сопротивления Ха через процентную величину напряжения короткого замыкания трансформатора ы1к, %. Чтобы перейти от абсолютных значений напряжения и тока к относительным значениям, разделим обе части (7.35) на Ed0, на основании (1.48) заменим величину Ed на Ut==KlvE2