В преобразовательных установках выпрямленное напряжение имеет пульсирующий характер и содержит постоянную составляющую Ud и переменную ud~. Соотношение между постоянной и переменной составляющими в различных установках различно и зависит от фазности выпрямления. Фазностью или пульсностью преобразования называют число пульсаций т выпрямленного напряжения за период переменного напряжения сети. Понятие фазности дает представление о качестве преобразования. Чем выше фазность, тем выше качество преобразования, оценить которое можно с помощью коэффициента преобразования с или коэффициента пульсации q. Коэффициент преобразования характеризует отношение постоянной составляющей (среднего значения) выпрямленного напряжения холостого хода Udo к его амплитуде Um; с ростом фазности коэффициент выпрямления приближается к единице. Коэффициент пульсации равен отношению амплитуды ν-й гармоники переменной составляющей к Udo. С ростом фазности коэффициент пульсации стремится к нулю.
Рис. 1.2. Кривые выпрямленного напряжения с различными значениями фазности.
На рис. 1.2 представлены кривые выпрямленного напряжения с фазностью преобразования, равной 2 и 6.
В двухфазном неуправляемом преобразователе в режиме холостого хода постоянная составляющая напряжения равна:
(1.1)
В шестифазном преобразователе при тех же условиях
(1.2)
Частота каждой гармоники переменной составляющей выпрямленного напряжения связана с частотой питающей сети /с соотношением
(1.3) где ν—1, 2, 3...—номера гармоник.
Для неуправляемого преобразователя отношение амплитуды гармоники к среднему значению выпрямленного напряжения XX находят из следующего соотношения:
(1-4)
Коэффициент пульсации обычно определяют по амплитуде первой (основной) гармонической, как наибольшей из всех остальных и наиболее трудно поддающейся фильтрации:
(1.5)
Коэффициенты преобразования и пульсации в зависимости от фазности приведены в табл. 1.1.
Фазность преобразования зависит от фазности питающей преобразователь сети и схемы преобразования. Наиболее распространенными схемами, используемыми в преобразователях средней и большой мощности, являются нулевые и мостовые. Фазность пульсаций простого двухполупериодного преобразователя, питающегося от однофазной сети переменного тока, равна двум.
Таблица 1.1
Коэффициент | Фазность т | |||||
2 | 3 | 6 | 12 | 24 | 48 | |
Преобразования с | 0,637 | 0,825 | 0,955 | 0,989 | 0,995 | 0,999 |
Пульсации | 0,483 | 0,183 | 0,042 | 0,014 | 0,0035 | 0,00087 |
Шестифазная пульсация достигается, например, включением простого трехфазного мостового выпрямителя в трехфазную сеть. Для увеличения фазности выпрямленного напряжения свыше шести используют сложные схемы выпрямления с несколькими или одним трансформатором, вентильные обмотки которого расщепляют на отдельные части. Каждая часть ВО такого трансформатора питает простой преобразователь. Соединяя последовательно или параллельно простые преобразователи, получают сложные многофазные схемы выпрямления [1.22].
Таким образом, схема и фазность преобразования являются одними из важнейших признаков преобразователя, определяющих число фаз, число частей вентильной обмотки, схемы и группы соединения обмоток преобразовательного трансформатора. Выбор схемы преобразователя должен производиться с учетом особенностей электромагнитных процессов в трансформаторах, их технико-экономических показателей и, в первую очередь, мощности обмоток и типовой мощности трансформатора.
Рассмотрим некоторые особенности схем преобразования.