Найбільш сприятливим режимом випрямного пристрою є споживання тільки активної потужності. Це означає, що струм i1 теж сінусоідален і не має фазового зсуву щодо напруги живлення. Наявність фазового зсуву свідчить про те, що випрямляч споживає від мережі крім активної потужності Ud Id також реактивну потужність.
Споживання реактивної потужності і наявність в кривій струму вищих гармонійних призводять до збільшення діючого значення струму мережі і зростання втрат при передачі енергії до випрямної установці.
Це явище характеризується коефіцієнтом потужності випрямляча.
де - активна потужність, споживана випрямлячем
- повна потужність, споживана від мережі змінного струму
З урахуванням гармонійних струму
Представляючи (1,2), (1,3) в (1,1) дає
де k- коефіцієнт спотворення форми кривої споживаного струму;
- коефіцієнт зсуву першої гармоніки струму.
Як відомо кут зсуву першої гармоніки струму i1 щодо U1 залежить від кута управління # 945; і кута комутації # 947; і при L →
.
Для всіх видів випрямлячів, крім випрямляча з нульовим діодом і мостових несиметричних випрямлячів, коефіцієнт зсуву:
.
Це співвідношення використовується для побудови сімейства кривих (рис.1), що характеризують залежність коефіцієнта зсуву від кута управління # 945; і кута комутації # 947 ;.
Коефіцієнт спотворення K залежить від схеми випрямляча і характеру навантаження, оскільки від цих чинників залежать амплітуди і діюче значення гармонійних в кривій струму i1.
Для визначення K однофазних випрямлячів при LH → можна скористатися кривою струму i1 (рис. 2 б, в).
Однофазна нульова. Чи не керований випрямляч (а, б)
Керований випрямляч (в)
3-х фазна бруківка. Керований випрямляч (г)
Чинне значення першої гармоніки струму:
,
а діюче значення самої кривої становить. в зв'язку з чим для однофазних випрямлячів (з нульовим виводом і мостові) маємо:
,
.
Аналогічно, для трифазної мостової схеми без урахування комутації коефіцієнт Kможно визначити по кривій i1 (рис. 2, г).
Чинне значення першої гармоніки струму знаходиться з виразу:
а діюче значення повного струму
Коефіцієнт спотворення Кі коефіцієнт потужності для 3-х фазного мостового випрямляча складають
,
.
При однакових параметрах навантаження і тому ж вугіллі управління # 945; його коефіцієнт потужності на 5,5% вище, ніж у однофазних випрямлячів.
Зростання керуючого кута # 945; призводить до зниження їх коефіцієнта потужності, що позначається на завантаженні мережі живлення реактивним струмом індуктивного характеру.
Для поліпшення качкства споживаної енергії від мережі підключають генератори реактивної потужності, сінхрониие компенсатори або конденсатори.
Застосування мережевих фільтрів так само позитивно позначається на підвищенні коефіцієнта потужності випрямної установки.
Коефіцієнт корисної дії характеризується відношенням активної потужності, що віддається в навантаження, до повної активної потужності, споживаної установкою від мережі.
де - сумарна потужність втрат випрямляча.
Активна потужність втрат складається з наступних складових:
# 8710; Pв - втрати у вентилях;
# 8710; Pтр - втрати в трансформаторі;
# 8710; PДР - втрати в дроселі;
# 8710; PУПР - втрати в схемах управління тиристорами
Загальний витрата потужності випрямляча становить 0,5 - 3% від Pd.
- кількість вентилів у схемі;
і - падіння напруги в вентилі і середній струм.
Втрати в силовому трансформаторі:
де - втрати в сталі; - втрати міді.
Коефіцієнт корисної дії (ККД) установки можна представити у вигляді добутку ККД трансформатора і ККД випрямної установки
В - для германієвих і 0,8 ÷ 0,12 В - для кремнієвих діодів. Для тиристорів 0,6 ÷ 1,5 В.