Нагрузка на генератор

В случае изменения в процессе работы генератора сопротивления нагрузки R_н добротность Q контура L_к, С_к, R_н изменяется прямо пропорционально сопротивлению, поэтому при анализе влияния величины R_н на режим работы генератора весьма удобно пользоваться зависимостями, приведенными на рис. 2-8 — 2-14, где по оси абсцисс отложена величина Q.

Из них видно, что длительность импульса тока через тиристор t_и практически не зависит от сопротивления R_н, в то время как значения I_am, U_am, а также I_а0 возрастают с ростом R_н. Причем напряжение U_am изменяется по закону, близкому к линейному, а токи I_аm, I_a0 — по квадратичному закону.

Поскольку КПД генератора при анализе принят равным 100 %, мощность в нагрузке Р~≈Р₀ также увеличивается по закону, близкому к квадратичному. Произведение величин k_в и t_вmin/t_в, характеризующее схемное время выключения с учетом переходного процесса в генераторе, уменьшается по мерс уменьшения величины R_н.

Скорость уменьшения возрастает при малых значениях R_н. Таким образом, при больших сопротивлениях нагрузки устойчивая работа генератора ограничивается возрастанием максимальных тока и напряжения тиристора, а при малых — уменьшением минимального времени выключения t_{в min}.

Если нагрузка генератора имеет реактивный характер, то следует рассматривать три случая ее изменения. В двух первых изменяется либо активная, либо реактивная составляющая нагрузки, а в третьем — обе они одновременно.

Изменение активной составляющей ведет к изменению добротности Q, и влияние ее на работу генератора может быть учтено с помощью приведенного выше анализа.

В случае изменения одной из реактивных составляющих нагрузки одновременно меняются добротность Q и расстройка β=ωк/ω. Изменение индуктивности L_к дополнительно приводит к изменению параметра γ = L_p/L_к.

При изменении емкости, например росте ее, добротность Q увеличивается, а параметр β уменьшается. При этом удлиняется импульс тока через тиристор, величины U_am, I_am, I_а0, Р₀≈Р~ возрастают.

Увеличение параметров U_am, I_am, I_a0 происходит быстрее, чем в случае изменения активной составляющей нагрузки.

Как показывают вычисления, произведение k_вt_{в min}/t_в увеличивается с ростом емкости С_н, что способствует более устойчивой работе генератора.

Изменение индуктивности L_н приводит к изменению добротности Q, расстройки β и величины γ, причем две первые изменяются обратно пропорционально корню из величины L_к, в которую входит L_н, а третья изменяется обратно пропорционально L_к.

Как и при увеличении емкости, напряжение U_аm, токи I_am, I_a0 и мощность Р₀≈P~ возрастают с увеличением L_н, однако медленнее, чем в случае изменения емкости или активного сопротивления.

Длительность импульса тока через тиристор несколько увеличивается для малых значений β, а для больших остается практически постоянной. Произведение k_вt_{в min}/t_в увеличивается при возрастании L_н.

В результате устойчивая работа генератора, как и в случае изменения активного сопротивления, ограничивается при увеличении С_н или L_н возрастанием максимальных тока и напряжения тиристора, а при их уменьшении — уменьшением минимального времени выключения t_{в min}.

Влияние одновременного изменения активной и реактивной составляющих нагрузки на режим работы генератора может быть определено, как и в рассмотренных выше случаях, через изменение параметров Q, β, γ.

Выходную частоту генератора можно изменять путем изменения частоты следования управляющих импульсов тиристора. Если при этом параметры Q, β, γ остаются постоянными, то режим работы генератора сохраняется. В противном случае режим работы меняется в соответствии с расстройкой β, обратно пропорциональной частоте.

Из рис. 2-12 видно, что длительность импульса тока через тиристор t_и практически не зависит от генерируемой частоты.

Действительно, например, с ростом ω параметр β уменьшается и безразмерная величина t_и/Т возрастает, однако период Т при этом уменьшается и величина t_и остается практически постоянной. Напряжение U_am, токи I_am, I_a0 изменяются практически прямо пропорционально β, т. е. обратно пропорционально частоте (см. рис. 2-8 — 2-10).

Аналогично изменяется и мощность Р₀≈P~. Произведение k_вt_{в min} уменьшается с ростом β (см. рис. 2-13, 2-14).

Отсюда можно сделать вывод, что при работе генератора в случае изменения частоты без изменения параметров схемы на минимальной частоте рабочего диапазона необходимо соблюдать условие t_{в min}≥t_в. Тогда при изменении частоты устойчивость генератора не нарушается, так как время tв min возрастает.