整流器的内阻和重叠角：探究内容

晶闸管整流器是一个电压源，表征它的特性的主要参数有两个：整流平均电压U_d和整流器的内部阻抗R_n。R_n由交流侧电源的内电阻R_s和整流器等效内部电阻R_γ两部分组成。

R_n=R_s+R_γ （5-13）R_s包括变压器、进线电抗器的电阻和线路有功电阻。R_γ同晶闸管换相过程的电压降有关。

整流器通过变压器与电网相连，变压器的作用是为整流器提供合适的电压。在不用变压器的场合，整流器要通过进线电抗器与电网相连。进线电抗器的作用是限制短路电流和减小电源对整流器的不利影响。变压器和进线电抗器都要有合适的电阻值与电抗值。

R_s的主要部分是整流变压器的电阻R_T。折算到二次侧的变压器的相电阻可以

用铭牌数据求出

式中 I₂Φ——变压器二次侧额定相电流；

ΔP_K——变压器的短路损耗。

整流器等效内部电阻R_γ与换相重叠角有关。晶闸管换相不是瞬时完成的，因为变压器和进线电抗器都有漏感，原来导通的元件的电流不会马上变为零，原来不导通的元件的电流也不会马上变成最大。现在以三相零式整流电路予以说明。三相零式整流器的晶闸管换相过程如图5-12所示。假定整流器的触发角为α，整流电流I_d不变。在θ₁时刻之前是晶闸管S1导通，今在θ₁时刻触发S2，如果没有变压器的漏抗，S1到S2的换流瞬间完成。但是由于电源侧具有电感，流过S1的电流不能瞬间减小为零，S2的电流也只能逐渐增大，需要经过一小段时间后S1和S2的换流才能完成。这一小段时间就是换相重叠角γ。在换相重叠角γ时间内，两个晶闸管都有电流流过，并联为负载提供电流。重叠角时间内整流电压是电源电压a相和b相的平均值u_d′，其结果使整流平均电压降低，降低的值正比于图中阴影的面积。电压降低的值ΔU_γ还和整流电流I_d成比例，也和变压器的漏抗值X_T成正比。从物理意义来说，I_d和X_T越大，电感中储存的能量越多，换相时间也就越长，达到较高的整流电压所需时间越长，故电压损失加大。

图5-12 三相桥式整流器晶闸管换相的等效电路和重叠角

式中 X_T——整流器变压器折算到二次侧的漏抗，可由变压器的短路电压的百分(www.xing528.com)

值求出，

U₂Φ——整流变压器二次相电压；

I₂Φ——整流变压器的二次相电流；U_K%——整流变压器的短路电压的百分值；

m——整流相数，三相零式电路m=3，三相桥式电路m=6。整流器的等效内部阻抗R_γ是源于换流重叠角，相当于内部阻抗，即

需要注意的是，整流器等效内部电阻R_γ只是形式上代表换相重叠角γ引起的电压降，并不产生有功功率损失（不能认为在R_γ上产生热量R_γI²_d），因为它仅代表交流侧的感抗值，只会恶化整流器的功率因数。

把整流器看作一个具有内阻的电压源，整流平均电压的公式可以写成

U_d=U_d0cosα-R_nI_d （5-15）

考虑换相重叠角时的等效电路和电压-电流特性如图5-13所示。

图5-13 考虑换相重叠角电压降时的等效电路和电压-电流特性