А. П. ПЯТНИЦКИЙ
ПРЕОБРАЗОВАНИЕ БОЛЬШИХ ПОСТОЯННЫХ ТОКОВ В ПЕРЕМЕННЫЕ
При контактном преобразовании постоянного тока в переменный характерными являются три процесса, соответствующие отрезкам времени: 0—а, а—b и b—с (рис. 1).
В интервале 0—а происходит замыкание цепи тока источника. При единичном коммутирующем элементе рабочая поверхность контакта меняется от 0 до S. При ограниченной скорости замыкания сильноточной цепи на отдельных участках рабочих поверхностей контактов возможны большие превышения допустимой плотности тока.
В интервале а—b контакт коммутатора должен пропускать рабочий ток Iт, причем сопротивление контакта rк должно быть много меньше ri+Rн, где ri и Rн— внутреннее сопротивление и сопротивление нагрузки источника соответственно.
Рис. 1. Форма кривой изменения тока а цепи источник— нагрузка
В интервале b—с, кроме превышения допустимой плотности тока, в момент разрыва цепи может возникнуть большое перенапряжение на паразитных индуктивностях в цепи контакта.
Для избежания названных опасных явлений при коммутации больших токов и обеспечения условия в качестве коммутирующего элемента желательно иметь управляемое во времени сопротивление R(t) с пределами изменения от °° до
Rмин = rк·
Такой коммутатор принципиально может быть осуществлен при использовании большого числа слаботочных контактов с добавочными сопротивлениями r0. Количество контактов п и величина r0 могут быть выбраны из условий
где iдоп—допустимый ток через один контакт в интервалах 0—а и b—с;
Е0 — э. д. с. источника.
При использовании, например, в качестве R(t) большого числа управляемых контактов можно, меняя программу срабатывания, произвольно задавать закон изменения тока I, в частности, можно получить близкий к синусоидальному закон изменения тока, обеспечив изменение R(t) из условия
где Ω — угловая частота изменения тока.
Для оценочного анализа эффективности преобразования зададимся линейным законом изменения тока в интервалах 0—а и b—с, а полезную мощность в нагрузке в этих интервалах будем считать равной нулю.
При таких допущениях средняя за период мощность на сопротивлении нагрузки Rн для двухтактной схемы будет
где Т — длительность периода коммутации тока;
τ — длительность импульса тока по основанию;
Δ ί — длительность фронтов импульса тока.
Рис. 2. Зависимость коэффициента эффективности преобразования от значений параметров α, β и γ:
1 — кэ (а); 2-кэ (β)=кэ(τ)
Введем понятие коэффициента эффективности преобразования kэ, определив его как
где Рмакс—максимальная мощность, которую может отдать источник при оптимальной нагрузке;
Ру — мощность, подводимая к схеме для управления контактами.
Выражение для kэ при этом может быть записано как 
где
Задаваясь реальными значениями: α1 = 0,1, β1 = 0,05 и γ1 = 0,1 и пользуясь графиком (рис. 2), получим:
kэ≈0,95·0,9·0,9≈0,77.
Или, принимая к.п.д. трансформатора равным 0,9, имеем kэ≈0,69.
Таким образом, коммутирующий элемент с большим числом сравнительно слаботочных контактов, обладая рядом новых возможностей, по сравнению с единичным, позволяет осуществить преобразование постоянного тока в переменный с весьма высокой эффективностью.
