Работа трехфазной мостовой схемы при мгновенной или естест­венной коммутации. Электромагнитные процессы, происходящие в реальных сварочных выпрямителях, весьма сложны. Это обуслов­лено тем, что выпрямитель работает на дугу, которая является не­линейным несимметричным элементом электрической цепи, сами по - полупроводниковые вентили также нелинейные несимметричные элементы, отдельные узлы выпрямителя обладают значительной ин­дуктивностью. В связи с этим явления, происходящие в цепях вып­рямителя, с трудом поддаются аналитическому исследованию. Если при выводе основных соотношений между токами и напряжениями считать выпрямитель идеальным, что значительно упрощает анали­тическое исследование, то результаты получаются достаточно дале­кими от реальных. Под идеальным выпрямителем понимают выпря­митель, в состав которого входят идеальный трансформатор без полей рассеяния и потерь энергии и идеальные вентили, у которых

Аиа, обратный ток іь и сопротивление прямому току Ra равны нулю, а і? ь = оо. Такое допущение справедливо для мощных вентилей. На рис. 3.12 приведены вольт-амперные характеристики идеального (рис. 3.12, а) и реального вентилей (рис. 3.12, б; см. также рис. 3.10). При анализе электромагнитных процессов, происходящих в мощных сварочных выпрямителях, можно пренебрегать потерями в

трансформаторе, но необходи­мо учитывать: индуктивности

рассеяния обмоток, если маг­нитное рассеяние трансформа­тора повышенное; индуктив­ность сварочной цепи, если по­следовательно с дугой включен линейный дроссель; реальные характеристики вентилей; не­линейность вольт-амперной ха­рактеристики дуги. Лишь при этом можно получить основные количественные соотношения между токами и напряжениями в выпрямителе, близкие к реаль­ным. Достаточно часто при анализе сварочную дугу замещают ли­нейным резистивным сопротивлением.

Исходными данными для выбора и расчета выпрямителя явля­ются величины выпрямленных напряжения Ua и тока Id, а также действующее значение напряжения питающей сети.

Работу вентиля в данной схеме выпрям­ления определяют сле­дующие величины: среднее /ОСр и действу­ющее /а значения пря­мых токов вентиля при номинальной нагрузке и стационарной дуге, а также при перегруз­ках, возникающих в процессе сварки плавящимся электродом (при возбуждении дуги контактным способом, замыкании дугового про­межутка каплей жидкого металла, а также при случайном каса­нии изделия неплавящимся электродом); максимальное значение обратного напряжения 11ът на запертом вентиле; максимальное значение прямого напряжения Uam на управляемом вентиле.

Величинами, определяющими расчетные данные трансформатора выпрямительной установки, являются: действующие значения U2 и /2 вторичной обмотки; действующее значение тока /j первичной об­мотки; расчетная ST (типовая) мощность трансформатора.

Для выявления области применения данного выпрямителя и ус­тановления его технико-экономических показателей весьма важны­ми критериями являются: гармонический состав выпрямленных на­пряжения и тока; форма внешней статической характеристики, ре-
гудировочная характеристика, а также коэффициент мощности cos ф и к. п. Д. Ї].

На рис. 3.13 приведена функциональная блок-схема простей­шего выпрямителя.

При анализе работы схемы сделаем следующие допущения: вен­тили идеальные; трансформатор идеальный (см. выше); индуктив­ность сварочного контура равна нулю; дуга замещена линейным резистивным сопротивлением, т. е.

£д=0, а Rдиф=,^д (см. § 3 гл. 1).

На рис. 3.14 изображена схема выпрямителя, в которой учтены сделанные допущения. Для ана­лиза работы выпрямительного моста не имеет принципиального значения, как соединены обмотки трансформатора — звездой - или треугольником. Работу схемы бу­дем анализировать при соедине­нии фаз обмоток трансформатора звездой. Работа протекает в ус­ловиях мгновенной коммутации токов. К трехфазному мосту V подведены линейные напряжения вторичной обмотки трансформато­ра. В каждом плече моста услов­но показано по одному неуправ­ляемому вентилю. При допуще­нии, что резистивные сопротив­ления Ri и R2, индуктивности рассеяния фаз Lal и Ьа2 обмоток трансформатора равны нулю, э. д.с. фаз обмоток равны фазным напряжениям е2ф=»П2ф. Выпрями­тельный мост содержит две груп­пы вентилей: катодную (нечет­ную) — вентили VI, V3, V5, у которой все катоды электрически соединены и образуют положительный полюс выпрямителя; анод­ную (четную) —вентили V2, V4, V6, у которой все аноды электри­чески соединены и образуют отрицательный полюс выпрямителя.

При сделанных допущениях всегда работают два вентиля — один из катодной и один из анодной групп. В катодной открыт тот вентиль, у которого в данный момент времени наибольший по аб­солютному значению положительный потенциал анода, а в анод­ной — тот, у которого наибольший по абсолютному значению отри­цательный потенциал катода. На рис. 3.15 приведены графики изме­нения во времени фазных э. д. с., токов и выпрямленного напряже­ния, которые иллюстрируют работу сварочного выпрямителя, рабо - • тающего на резистивную нагрузку в условиях мгновенной коммута-

ции токов (напомним, что под коммутацией понимается процесс перехода тока с одной фазы трансформатора на другую).

Открытие вентилей из нечетной группы происходит в моменты t, із и т. д., соответствующие точкам wK пересечения положитель-

Рис. 3.15. Графики изменения во времени величин, характери­зующих работу выпрямителя: а — фазных э. д. с.; б — фазных токов; в — выпрямленного напряже­ния. Цифры і—5 обозначают номера вентилей

ных участков мгновенных фазных э. д.с. е2а, е2ь, е2с вторичной об­мотки трансформатора, сдвинутых друг относительно друга по фа­зе на 120 эл. град (2л/3), так же как сдвинуты фазные э. д.с. транс­форматора. Открытие вентилей V2, V4, V6 четной группы происхо­дит в моменты t2, tt и т. д., соответствующие точкам wa пересечения отрицательных участков фазных э. д. с. вторичной обмотки. Точки wa сдвинуты друг относительно друга на 120 эл. град. Отпирание каждого вентиля происходит один раз за период. Моменты отпира­ния вентилей тех же фаз, но относящихся к разным группам, сдви­нуты на 180 эл. град, или на Г/2.

Моменты открытия вентилей, относящихся к разным группам (точки и wa), сдвинуты во времени на 60 эл. град (2я/6). В мо­мент t (точка Ш„ пересечения синусоид е2с и Є2а) мгновенно откры­вается вентиль VI нечетной группы, а в момент t2 (точка wa пере­сечения синусоид е2с и е2ь — вентиль V2 четной группы. Начиная с момента времени ^ вентиль VI имеет наибольший положительный потенциал на аноде, а вентиль V2 — наибольший отрицательный по­тенциал катода. До момента tt ток i2a проходил через открытые вентили V5 из нечетной группы и V6 из четной группы.

В промежуток времени ОТ t до t2 ток идет через VI и V6. В мо­мент t2 вместо V6 включается вентиль V2, а VI продолжает рабо­тать до момента h, когда мгновенно открывается V3 из нечетной группы. Каждый вентиль пропускает ток в течение 2я/3, т. е. одной трети периода. Переход тока с одного вентиля данной группы (на­пример, VI) на другой вентиль этой же группы (например, V3), т. е. переход тока с одной фазы на другую, совершается мгновенно, если анодные цепи содержат только резистивные сопротивления. Такая коммутация тока называется мгновенной или естественной. Если же в анодных цепях имеются индуктивности, то переход тока совершается не мгновенно. В течение времени, определяемого углом коммутации у (продолжительность коммутации тока), ток в венти­ле, который заканчивает работу, спадает до нуля, а в вентиле, ко­торый вступает в работу, возрастает до значения, которое было до коммутации.

При сделанных допущениях (Lai и La2 равны нулю), как уже говорилось, ток переходит с одного вентиля на другой той же груп­пы (в точках wK и wa) мгновенно. Коммутация с учетом индуктив­ностей в анодных цепях рассматривается ниже.

В каждый момент времени Ud определяется как разность потен­циалов положительного и отрицательного полюсов (« + » и «—») выпрямительного моста. С другой стороны, мгновенное значение выпрямленного напряжения равно разности фазных. Например, для промежутка времени /і—12, когда работают вентили VI и V6, вып­рямленное напряжение

«d== «2а «2 ь : ^2 a ^26’ (3.13)

где е2а = и2а и е2ь = «26 — соответственно мгновенные значения Э. Д. С. фаз а и Ь вторичной обмотки трансформатора при сделанных допу­щениях. Аналогично можно найти мгновенное значение выпрямлен­ного напряжения. На основании выражения (3.13) построен на рис. 3.15, в график Ud—f (6). Поскольку при сделанных допущениях фаз­ные напряжения вторичной обмотки равны фазным э. д. с., то полу­ченный график линейной вторичной э. д. с. е2л является графиком

напряжения на выводах вентиля во времени в режиме холостого хода: Uao=f(Q). Выпрямленное напряжение и, j имеет пульсации; кратность которых по отношению к напряжению сети равна шести, а частота 300 Гц. При чисто резистивном сопротивлении нагрузки Rh, когда ia=ualRn, график іа повторяет график ud. Среднее значе­ние Ud выпрямленного напряжения иа, равное напряжению на вы­водах выпрямителя в режиме холостого хода Udx. i, находится как среднее значение интеграла за период повторяемости для ud=f(Q), который, как видно из рис. 3.15, в, равен 2я/3:

+”/б

и*=и***=-£$ /2^2л cos Є d Є = 1 ,35£2л=2,34£2ф. (3.14)

—it/б

При i7dx. x=65 В значение линейного напряжения вторичной об­мотки трансформатора сварочного выпрямителя U2л. х.х=48 В, а фазное V2ф. х.х=27 В. При чисто активной нагрузке выпрямителя среднее значение анодного тока Ia = I<i=UdlRB■ Это ток, идущий че­рез два вентиля, фазу трансформатора и сопротивление нагрузки RB.

Как видно из схемы рис. 3.14, максимальное значение обратного напряжения Ubm, под воздействием которого находится вентиль в непроводящем состоянии, равно амплитуде вторичного линейного напряжения:

иш=У2Е2ш=У2 1/3 Е2ф= 1,41 • 1,735-0,426£/„м«

«1,05£/Лм. (3.16)

Это обстоятельство чрезвычайно важно для эксплуатации вен­тилей. В соответствии с (3.16) обратное напряжение при трехфаз­ной мостовой схеме выпрямителя практически не превосходит ве­личину напряжения в режиме холостого хода.

Полученные пудьсации выпрямленного тока id можно умень­шить, включив в цепь дуги линейный дроссель в качестве сглажива­ющего индуктивного фильтра. На рис. 3.16 приведены графики из­менений ВО времени Ud И id. При включении Дросселя ТОК id практи­чески не имеет пульсаций.

Работа трехфазной мостовой схемы выпрямления с учетом ин­дуктивностей рассеяния обмоток трансформатора. Как уже говори­лось, режим мгновенной коммутации является идеализированным. В реальном выпрямителе переход тока с вентиля данной группы на другой вентиль этой же группы, т. е. переход тока с одной фазы трансформатора на другую, не происходит мгновенно. При измене­ниях во времени токов обмоток переменные магнитные поля рассе­яния индуктируют в витках, сцепленных с ними, э. д. с. рассеяния, обусловливающие индуктивные сопротивления фаз обмоток. В см-

а)

5)

Рнс. 3.16. Графики изменения во вре-
мени Ud н idl

а — без дросселя в цепи дуги; б — с дроссе-
лем

Рнс. 3.17. Принципиальная электриче­ская схема выпрямителя с неуправляе­мыми вентилями для исследования про­цессов с учетом индуктивностей рас­сеяния фаз трансформатора и линейно­го дросселя в цепи дуги:

Т — трехфазный силовой трансформатор; V — выпрямительный блок (трехфазный мост);

L — линейный дроссель

лу симметрии фаз обмоток трансформатора имеем: ха — Хв = хс =

=z(x)Lc 1, Х2а = Х2Ъ = Х2с ~ wZ/<y2.

В трехфазной мостовой схеме выпрямления (рис: 3.17) в каждую фазу вторичной обмотки трансформатора введена индуктивность рассеяния

Z. aa==Z.02-)-Z. oi> (3.17)

где L„—Laiwlw — индуктивность рассеяния фазы первичной об­мотки, приведенная ко вторичной. Индуктивное сопротивление од­ной фазы трансформатора

ха=^Ка=х2--х, (3.18)

где со = 314 рад/с, a Laa определяется выражением (3.17). Подставив

в (3.18) значения х2 = ыЬа2 и х/=©L/Cb получим формулу для рас­чета величины Ха.

Индуктивное сопротивление дросселя, включенного в цепь дуги,

xL=u) lL, (3.19)

где L — индуктивность дросселя; юь — угловая частота выпрямлен­

ного тока; соь = 2я-300= 1884 рад/с.

Перейдем к исследованию процессов коммутации в фазах а и Ь. На рис. 3.18 приведены графики изменения во времени фазных е2ф и линейных е2л э. д. с. токов іа через вентили и выпрямленного на­пряжения ud. За начало интервала коммутации выберем момент t пересечения синусоид фазных э. д.с. е2а и е2Ь в точке wK. Для мо­мента 11 эти э. д.с. можно записать следующим образом:

е-2а=Е2ат sin (б+^) = Д2фт sin («* +150°); (3.20)

Є'2Ь == ^"2Ьт sin —~j = ^2фт sin (*«^—}- 30°), (3.21)

где Е2ат=Е2ьт=Е2фт — амплитуда фазной э. д. с. вторичной обмот­ки трансформатора, а 0 = cof. В момент времени ti на аноде вентиля V3, относящегося к катодной (нечетной) группе, наибольший по аб­солютному значению положительный потенциал; вентиль V3 откры­вается, через него идет ток £аз. Но вентиль VI из той же катодной группы запирается не сразу, а лишь в момент времени t2, несмотря на то, что положительный потенциал на аноде вентиля V3 больше по абсолютному значению, чем на аноде VI. Вентиль VI запирается не мгновенно из-за того, что в соответствующей фазе обмотки трансформатора индуктируется э. д. с. рассеяния, препятствующая спаду тока іаь Ток ial спадает до нуля по синусоидальному закону за отрезок времени от t до t2, называемый интервалом коммута­ции, который измеряется углом у. При этом из анодной группы вен­тилей открыт вентиль V2, имеющий наибольший по абсолютному значению отрицательный потенциал на катоде. В момент времени t3 в точке wa пересечения синусоид е2а и е2с начинается коммутация

C CD

Рис. 3.18. Графики изменения во времени величин, характеризующих работу выпрямителя по схеме рис. 3.17: а — фазных э, д. с.; б — фазных токов; в — линейных э. д. с. и выпрямленного напряжения. Цифры 1—6 обозначают номера вентилей

тока іаг с вентиля V2 на вентиль V4, входящий, как и V2, в состав анодной группы. Установим, по какому закону во времени происхо­дят изменения токов ia, проходящих через вентили и обмотки транс­форматора в интервале коммутации — спадающего іа через вен­тиль VI и нарастающего іа3 через вентиль V3.

Примем, что 0=0 соответствует моменту времени U, когда начи­нается процесс коммутации, длящийся до момента t% когда 0=у.

При ЭТОМ условии ТОК ial=Id, а при 0>О в пределах интервала коммутации ток имеет некоторое текущее значение, которое надле­жит найти. Как видно из схемы рис. 3.17 и графиков рис. 3.18, в интервале коммутации, когда про­исходит переход тока с вентиля VI на вентиль V3, открыты оба вентиля. Если пренебречь прямы­ми падениями напряжений А~иа в открытых вентилях, то фазы а и Ъ вторичной обмотки трансфор­матора, как видно из рис. 3.18, оказываются замкнутыми нако­ротко до момента t2, когда вен­тиль VI закроется и ток ia спа­дет до нуля. Для интервала ком­мутации, когда вентиль V3 уже открылся (точка wK пересечения синусоид фазных э. д.е. е2а и е2Ь), а вентиль VI еще не заперт, мож­но составить схему замещения, показанную на рис. 3.19, в кото­рой включение ключа S3 иммитирует открытие вентиля V3 в точке wK (см. рис. 3.18, а) в момент времени t [19]. Процесс коммутации, начинающийся в этот момент, можно описать системой уравнений, составленных по правилам Кирхгофа для схемы рис. 3.19. Соста­вим первое уравнение для точки N по первому правилу Кирхгофа

ha ~Vhb = id = Id' (3.22)

где i2a — ток в фазе а вторичной обмотки трансформатора, равный прямому току іа ВЄНТИЛЯ VI: t2a = iab кь— ток в фазе Ъ вторичной обмотки трансформатора, равный прямому току іаз вентиля V3: hb=iaz ia, Id — соответственно мгновенное и среднее значения вып­рямленного тока сварочной цепи. Благодаря индуктивности дроссе­ля L в цепи дуги ток id идеально сглажен и Id=const. К началу ин­тервала коммутации ТОК І2а = Іа = Ій■ К концу коммутации ток i2a = = i'ai спадает до нуля. Ток і2ь в фазе b вторичной обмотки трансфор­матора можно выразить через ток Id и ток i2a:

hb — Id ha-

Второе уравнение составим по второму правилу Кирхгофа для короткозамкнутого контура (ключ S3 замкнут), взяв направление обхода по положительному направлению тока іза'-

е2а~е2Ь= ~еаа~~ЄоЬ - (3-24)

Э. д. с. рассеяния можно выразить через индуктивное сопротив­ление ха фазы трансформатора.

Подставив значения э. д. с. в (3.24), получим

2-*в -^ГГ-= ~ /3£2фт sin 0. (3.25)

а0

Умножив обе части (3.25) на d0 и проинтегрировав от 0 = 0 до 0 = У, учитывая, ЧТО при 0 = 0, ТОК 4а=Іа1 = /<і, а ПрИ 0>О ТОК Іа1 ПрИ - нимает текущее значение ial, получим

1,1 = Id - 9 (1 COSurf).	(3.26)
С учетом (3.21) имеем
г. т Ia3 = hb = ld — lal =-- о----- (1 —COS«rf).	(3.27)

Выражения (3.26) и (3.27) справедливы лишь в интервале коммута­ции. Из них следует, что в интервале коммутации токи в фазах вто­ричной обмотки трансформатора и в открытых вентилях VI и V3 сину­соидальны (рис. 3,18, б; 3.20). Гра-, фики, приведенные на этих рисун­ках, имеют место при наличии дрос­селя L, когда выпрямленный ток полностью сглажен. Во внекоммута - ционное время токи іа в вентилях равны среднему значению Id вы­прямленного тока id. Среднее значе­ние тока через вентиль /a=/d/3, так как ток ia идет треть периода. Все сказанное относится к режиму двух­вентильной коммутации (у <60°).

При достаточно больших индук­тивностях рассеяния фаз обмоток трансформатора (т. е. при у>60°) может наблюдаться режим трехвентильной коммутации, при кото­ром ток пропускают одновременно три вентиля моста.

Определим величину максимального обратного напряжения на вентиле в непроводящие промежутки времени. Как видно из рис. 3.17, обратное напряжение на любом из вентилей равно разности потенциалов одного из выводов моста и соответствующей фазы трансформатора, к которой присоединен данный вентиль. Рассмот­рим, например, какое обратное напряжение будет на вентиле VI,
катод которого присоединен к положительному выводу («+») выпрямителя, а анод — к концу фазы вторичной обмотки трансфор­матора. Обратное напряжение на VI—это разность между потен­циалом точки а (см. рис. 3.17) и положительным выводом выпрями­теля. Как видно из рис. 3.18, вентиль VI заперт с момента времени ti до момента U, соответствующего точке wK пересечения положи­тельных отрезков синусоид еге и є2а> когда вентиль VI вновь откры­вается. Если принять, что падение напряжения Диа на вентиле V3 равно нулю, то максимальное значение обратного напряжения на вентиле VI равно амплитуде линейной э. д.с. е2аь. Таким образом, максимальное значение обратного напряжения на любом вентиле в непроводящую часть периода равно амплитуде вторичного линей­ного напряжения, соответствующего режиму холостого хода.

Связь между средним значением выпрямленного тока /<г и дли­тельностью интервала коммутации можно найти из (3.26), исходя из того, что к концу коммутации, когда 0=у и £а1 = 0, ток

/<,= -^(1-C0SY), (3.28)

где Е2лт=УЗЕ2фт.

Среднее значение выпрямленного напряжения U& как в интер­вале коммутации, так и в некоммутационное время можно найти как разность средних значений потенциалов выводов («+» и «—») выпрямителя. Как следует из рис. 3.17, потенциал положительного вывода выпрямителя относительно нейтрали вторичной обмотки трансформатора

ut=е2а — ха, или ні=е2Ь—ха, (3.29)

a 6 a 0

причем d*fll =_Є2а — Є2Ь __ (3.30)

d Є 2ха v

Подставив (3.30) в (3.2У), получим

иі==е2а+^2ь ' (3.31)

Потенциал положительного вывода выпрямителя иІ равен средне­арифметическому фазных э. д. с. Потенциал отрицательного вывода выпрямителя uj по абсолютному значению равен потенциалу поло­жительного вывода выпрямителя, но с обратным знаком, т. е.

ц-=_£2о±£2ь_ (3.32)

На рис. 3.21 приведены графики изменения во времени потен­циалов Ud+ и и, г, период которых равен 2я/3. Исходя из того, что выпрямленное напряжение н<г равно разности потенциалов положи­тельного и отрицательного выводов выпрямителя, график мгновен­ных значеий lid строится по синусоидам фазных э. д. с. вторичной обмотки, Т. е. Ud=Ud+—Ud~ = e2a + e2b (СМ. рИС. 3.18, в).

Среднее значение выпрямленного напряжения ud находится как разность средних значений потенциалов выводов выпрямителя и равно удвоенному среднему значению потенциала положительного выходного вывода выпрямителя. Для математической записи U& следует использовать график и. а =f(0), приведенный на ’рте. 3.21. Среднее значение выпрямленного напряжения

2я/3

U*=22kUUe - (3'33)

о

В подынтегральном выражении (3.33) Wd+d0 состоит из двух участков: первого — от 0=0 до 0=у, т. е. в интервале коммутации,

когда иІ = (є2а+е2Ь)І2; второго — от 0=у до 0 = 2я/3, когда ud+= — Є2ь - Поэтому выпрямленное напряжение

2я/3

(3.34)

где Є2а и е2ь — мгновенные значения фазных э. д.с. [19]. Подставив значения э. д. с. в (3.34) и выполнив преобразования, получаем

Как следует из (3.35), величина среднего значения выпрямленно­го напряжения Ud зависит от длительности интервала коммутации: чем больше у, тем меньше Ud при том же значении напряжения U, подведенного к первичной обмотке трансформатора выпрямителя. Это объясняется тем, что в интервале коммутации токи в фазах об-
моток трансформатора изменяются по синусоидальному закону и вызывают в них индуктивные падения напряжения. Во внекоммута - ционные части периода токи в фазах, равные Id, не изменяются во времени. Среднее значение индуктивного падения напряжения AUX за период Т может быть вычислено по высоте прямоугольника, рав­новеликого площадкам, заштрихованным на рис. 3.18, а. Ординаты этих площадок равны е2а—(бга+бгь) /2 и поэтому среднее значение индуктивного падения напряжения

[е2а~Є-^у^У 6 = (3'36)

О

где Ха при сделанных выше допущениях не зависит от Id-

Наибольшее значение имеет выпрямленное напряжение в режи­ме холостого хода, так как при /<г=0 из уравнения (3.35) следует, что cos у=1, так как у=0. Обозначим выпрямленное напряжение в режиме холостого хода при у=0 через Udx. x, тогда

иахл Е2лт= 1,35£2лт=2,34£2ф. (3.37)

Jt

Среднее значение выпрямленного напряжения Ua можно выразить через Vdx. x и cosy:

Ua=Udx. x—(3.38) При у=0 (мгновенная коммутация) Ud= Udx. x, так как cos у= 1.

§ 5. Внешняя характеристика сварочного выпрямителя

Внешняя характеристика выпрямителя — это зависимость сред­него значения выпрямленного напряжения от среднего значения выпрямленного тока Ud=f(Id) при t/i = cost.

Аналитическое выражение внешней характеристики выпрямите­ля можно найти, подставив в (3.38) значение cos у, определенное из (3.28): '

cos у^ --2л-та-~~-2*д-4-.

-^2/1 т

Осуществив подстановку, получим уравнение внешней характе­ристики:

иа=~ Е2лт (1 - . (3.39)

Я ^ ^2лт )

Выражение (3.39) можно переписать иначе, учтя, что UdX. x= ^ (3/л) I‘2jvni, а (3/л) Xq! d ~ A (Jх. Тогда

иd — Udx. x — k-U х. (3.40)

Из (3.40) следует, что сварочный выпрямитель имеет жесткую внешнюю характеристику, если магнитными полями рассеяния, обусловливающими ха и, следовательно, AUX, можно пренебречь.

Действительно, в этом случае внешняя характеристика выпрямите­ля представляет собой прямую линию (1, рис. 3.22), параллельную оси тока. Если учесть резистивные сопротивления фаз обмоток трансформатора, сопротивление вентиля прямому току и магнитные поля рассеяния обмоток трансформатора, то внешняя характеристи­ка выпрямителя представит собой прямую линию (2, рис. 3.22), про­ходящую с некоторым наклоном к оси тока. Наклон характеристики обусловлен В ОСНОВНОМ величиной индуктивного сопротивления Ха - Уравнение (3.40) описывает внешнюю ха­рактеристику выпрями­теля только в области нагрузок при угле ком­мутации у <60°.

Как следует из урав­нения (3.28), при дан­ном магнитном рассея­нии, определяющем ве­личину Ха, С увеличени­ем тока нагрузки Id увеличивается угол коммутации у. Если у^60°, то эта законо­мерность работы вы­прямителя меняется.

Итак, при у<60° в ра­боте вентилей различа­ют коммутационный ин­тервал, длительность которого не равна нулю, а также внеком му­тационный, длительность которого равна (я/3—у)» или (60°—у). При у=60° выпрямительный мост V переходит в режим, при кото­ром четко чередуются интервалы одновременной работы трех вен­тилей. В работе [19] показано, что при у=60° можно путем преоб­разований из (3.28) и (3.40) получить

-^^~= 1 — cos у= sin 30°; Ud - =14- cos у=

Ея, т 3 Е2лт

=У 3cos 30°, (3.41)

откуда - Щ=г = cos 30°. (3.42)

* V3 3 Е2лт

Возведя в квадрат (3.41) и (3.42) и складывая почленно девые и правые части, получим уравнение эллипса, оси которого совпада­ют с осями координат:

Значение тока /<гк при Ud—О (режим короткого замыкания) можно найти из (3.43)

Если y>60° и достигает 90°, то начинается новый режим пооче­редной работы трех и четырех вентилей и уравнение внешней ха­рактеристики вновь меняет свой вид. Внешняя характеристика не­сколько спрямляется по сравнению с ее эллиптической формой при Y = 60° [19]. Если при работе трансформатора создаются условия, при которых Егл зависит от величины вторичного тока трансформа­тора, то внешняя характеристика выпрямителя становится круто­падающей (3, рис. 3.22).