Внешняя характеристика, КПД, коэффициент мощности выпрямителя.

Внешняя характеристика. При работе выпрямителя под нагрузкой имеют место следующие падения напряжения:

а) падение напряжения в вентилях

где ∆ U_v^' - падение напряжения в одном вентиле:

∆ U_v^' = '0, 4 1, 4 В;

n — число последовательно включенных вентилей (при мостовой схеме - cуммарное число вентилей в двух противоположных плечах моста).

Падение напряжения ∆ U_v можно считать постоянным, не зависящим от тока нагрузки;

б) падение напряжения от коммутации ∆ U_K, пропорциональное току нагрузки Id и реактивному сопротивлению трансформатора X_т;

в) падение напряжения ∆ U_R в активных сопротивлениях трансфор­матора и в цепи выпрямленного тока (в сглаживающем реакторе и др.). Это падение напряжения также пропорционально току нагрузки. В резу­льтате среднее выпрямленное напряжение

Ud = Udo - ∆ U_{v -} ∆ U_k -∆ U_R

Как видно из рис. 15, а, с ростом тока нагрузки выпрямленное на­пряжение уменьшается из-за возрастания падений напряжений ∆ U_K и ∆ U_R.

Коэффициент полезного действия (к.п.д.). Этот коэффициент

где Р_нагр - мощность, потребляемая нагрузкой; ∆ Р - внутренние потери мощ­ности в выпрямителе.

В величину ∆ Р входят не только потери мощности в вентилях, но и потери мощности в трансформаторе, сглаживающем реакторе и мощ­ность, расходуемая во вспомогательных устройствах (например, мощ­ность, потребляемая насосами или вентиляторами, осуществляющими охлаждение вентилей, и др.).

К.п.д. выпрямителя можно представить в виде произведения

где - к. п. д. вентилей; - к.п.д. трансформатора, реактора вспомогательных устройств.

К.п.д. самих.вентилей

Из этой формулы следует, что к.п.д. вентилей существенно возраста­ет по мере увеличения рабочего напряжения Ud выпрямителя. При этом чем больше класс применяемых вентилей, тем выше .

Потери же в трансформаторном оборудовании и вспомогательных устройствах почти не зависят от напряжения преобразователя, а опреде­ляются потребляемым от него током. Следовательно, и к.п.д. также зависит от тока нагрузки.

Таким образом, при небольших напряжениях к.п.д. выпрямителя определяется в основном к.п.д. вентилей; при переходе же к высоким напряжениям наибольшую роль начинает играть к.п.д. трансформатора и вспомогательных устройств, так как к.п.д. вентилей приближается к единице.

В полупроводниковых вентилях падение напряжения очень мало и составляет около 1 В на один вентиль. Поэтому в таких выпрямителях к.п.д. имеет высокие значения.

Большая экономичность полупроводниковых выпрямителей при высоких напряжениях обуславливается так же и тем, что они сохраняют довольно высокие значения к.п.д. при изменении нагрузки в широких пределах (рис.5, б).