ЭУИСТ. 1. Принцип образования трехфазной системы
 Скачать 398.44 Kb.
|
|
Двигатели постоянного тока применяются в качестве стартеров для запуска двигателей внутреннего сгорания электроагрегатов и автомобильных базовых шасси, а также для привода вентиляционных установок и антенн радиосредств. 11.Принцип действия и устройство синхронных генераторов. Синхронной машиной называется электрическая машина переменного тока, в которой частота наведенной ЭДС пропорциональна скорости вращения: f=(P*n)/60, где n – скорость вращения ротора; P – число пар полюсов. Синхронная машина обратима и может работать как в режиме генератора, так и в режиме двигателя. Его работа основана на явлении электромагнитной индукции и заключается в преобразовании механической энергии вращения ротора в электрическую энергию переменного тока. Каждая электрическая машина имеет две основные части: вращающуюся – ротор и неподвижную – статор. Электромагнитная система электрической машины состоит из индуктора и якоря. По конструкции индуктора классифицируются генераторы нормального исполнения. У них индуктор может быть двух конструкций: с явно выраженными полюсами; с неявно выраженными полюсами (ротор цилиндрической формы) Основными частями синхронного генератора являются обмотки и сердечники статора и ротора. Обычно на роторе размещают обмотку возбуждения или постоянные магниты, создающие магнитное поле. На статоре находится обмотка якоря в которой наводится ЭДС. Обмотки выполняются из отдельных катушек (секций), уложенных в пазы сердечника и соединенных между собой определенным образом. СГ трехфазного тока, то они обычно выполняются с неподвижной якорной обмоткой, располагаемой на статоре. Число полюсов электрической машины обычно считают парами. Пара полюсов обозначается буквой Р. Принцип действия (смотри рис): вращающаяся обмотка ротора представлена одним витком 1, состоящим из двух проводников AB и CD. Концы витка подключены к изолированным друг от друга и вращающимся вместе с обмоткой кольцам 2. Магнитные полюса 3 создают магнитный поток, щетки 4, с помощью которых обмотка соединяется с цепью нагрузки R, неподвижны и находятся на статоре. При вращении рамки проводники витка пересекают магнитные силовые линии поля, и в них наводится ЭДС. Направление ЭДС в проводниках определяется правилом «левой руки». При этом наводимые в этих проводниках ЭДС складываются и суммарная ЭДС витка в любой момент времени равна удвоенной величине ЭДС одного проводника. ЭДС в витке достигает максимального значения в тот момент, когда проводники находятся под серединой магнитного полюса. Проводники рамки AB и CD пересекают магнитные силовые линии поочередно, то под одним, то под другим полюсом. Очевидно, что за один оборот рамки ЭДС в каждом проводнике дважды меняет свое положение. Таким образом, наводимая в рамке ЭДС, изменяется как по величине, так и по направлению, т.е. является переменной. 12.Рабочие характеристики синхронного генератора Синхронным генератором называется электрическая машина переменного I тока, в которой частота наведенной ЭДС пропорциональна частота вращения I ротора. Основными характеристиками синхронных генераторов являются: 1) характеристика холостого хода - зависимость ЭДС генератора от тока обмотки возбуждения, при постоянной частоте вращения ротора и разомкнутой внешней цепи (позволяет судить о величине потерь в стали и о величине остаточного намагничивания стали) 2) внешняя характеристика генератора - зависимость напряжения на зажимах генератора от тока нагрузки, при постоянной частоте вращения ротора и постоянном токе возбуждения (С изменением тока и характера нагрузки напряжение на зажимах генератора изменяется в силу изменения падения напряжения на активном и реактивном сопротивлениях обмотки якоря, а также за счет изменения величины индуцируемой ЭДС из-за реакции якоря при различном характере нагрузки.) 3) регулировочная характеристика - зависимость тока возбуждения от тока нагрузки (Характеристики, показывающие, как нужно изменять ток возбуждения генератора, чтобы при изменении тока нагрузки напряжение на его зажимах оставалось неизменным.)  13.Реакция якоря синхронного генератора. Воздей-ие магн-го потока якоря на магн-ый поток полюсов, при вкл-ии нагрузки получило название реакции якоря. При работе под нагрузкой в обмотках якоря СГ проходит ток, кот создает свой магн-ый поток Фя. Этот поток, замыкаясь через сердечники полюсов, воздей-ет на магн-ый поток полюсов Ф0. В резул-те воздей-ия этих 2-х потоков в синхр-ом генер-ре созд-ся результирующий магн-ый поток Ф. Величина результирующего магн-го потока зависит от величины и характера нагрузки.  = *n* ≠  =  ΔU=  *100, [%], Е=сn ,  = - .14.Способы возбуждения синхронных двигателей Существует два способа пуска синхронных двигателей: с помощью разгонного двигателя и асинхронный пуск. Первый способ пуска заключается в следующем. С помощью небольшого разгонного двигателя синхронную машину сначала заставляют работать в холостую в режиме генератора и потом включают ее на параллельную работу с сетью. Затем отключают разгонный двигатель, при этом синхронная машина автоматически переходит в двигательный режим работы. Асинхронный пуск осуществляется в принципе так же, как пуск асинхронных двигателей. Во время пуска обмотка возбуждения, играющая роль обмотки ротора асинхронного двигателя, замыкается на дополнительный резистор Rn. Обмотка якоря включается в сеть, при этом по якорю проходит ток, создающий вращающееся магнитное поле, которое пересекает обмотку возбуждения. В результате в обмотке возбуждения индуцируется ЭДС и возникает ток, создающий поток полюсов. Величина тока в обмотке возбуждения при пуске ограничивается сопротивлением Rn, и вращающееся магнитное поле якоря, взаимодействующее с созданным им потоком полюсов, заставляет ротор двигателя вращаться. После того как скорость ротора достигнет подсинхронной величины, т. е. приблизится к скорости вращения поля, обмотку возбуждения переключают на источник постоянного тока, при этом в полюсах создается независимый магнитный поток, вследствие чего происходит втягивание ротора в синхронизм, т. е. ротор начинает вращаться с синхронной скоростью. 15.Автоматич регулир выходного напряжения синхр ген. В современных СЭП стабилизация параметров электроэнергии решается двумя путями. С одной стороны – применением стабилизаторов в составе вторичных источников тока или блоков питания, с другой использованием регуляторов, относящихся к устройствам управления генераторов ЭА. Поэтому к силовым ЭА установок связи предъявляются весьма высокие требования с точки зрения качества вырабатываемой ими электроэнергии Угольный регулятор напряжения (УРН) (рис. 8.1) предназначен для под- держания постоянства величины выходного напряжения генератора вых U при изменении тока, потребляемого нагрузкой. УРН применяются в ДЭА для регулирования величины тока в цепи об- мотки возбуждения генератора постоянного тока, который является источни- ком питания для системы возбуждения основных синхронных генераторов. Основными элементами УРН являются: столб из 40…60 угольных шайб с общим сопротивлением ус R, соединенный последовательно с обмоткой воз- буждения генератора (ОВ); пружина (Пр), стремящаяся сжать угольный столб; электромагнит (ЭлМ), стремящийся разжать угольный столб. Обмотка ЭлМ включается на напряжение генератора через регулировочный резистор рег R. В составе современных ЭА находят применение дискретные (импульсные) регуляторы напряжения.Дискретные регуляторы напряжения на полупроводниковых приборах работают по принципу широтно-импульсной модуляции, сущность которой за- ключается в изменении времени замкнутого состояния транзисторов, подключающих ОВ генератора к источнику питания.Регуляторы, в которых функции ключа выполняет транзистор, работающий в ключевом режиме, получили название транзисторных В схему входят измерительный орган (ИО), широтно-импульсный модулятор (ШИМ), изменяющий длительность импульсов в зависимости от величины регулируемого напряжения, ключ на транзисторе (Т), работающий син- хронно с поступающими на него от ШИМ управляющими импульсами, об-мотка возбуждения (ОВ) генератора, диод D, выполняющий в сочетании сОВ роль демодулятора. Демодулятор преобразует серию импульсов в ток це-пи возбуждения генератора, среднее значение которого зависит от скважно-сти Q импульсов управления: 16. Параллельная работа электроагрегатов Параллельной работой называется работа нескольких синхронных генераторов на общую нагрузку. Параллельная работа обеспечивает возможность бесперебойного электроснабжения нагрузки большой мощности, повышает стабильность напряжения, частоты при изменении нагрузки, позволяет осуществлять регламентные работы на ЭС без перерыва электроснабжения потребителей. Кроме того, при параллельной работе имеется возможность отключать от нагрузки часть генераторов в случае ее уменьшения или подключать генераторы при ее увеличении. В ЭС, применяемых на узлах связи, предусмотрена возможность параллельной работы ЭА с сетью, двух и более ЭА на общую нагрузку или любого из ЭА электростанции с другим внешним ЭА.Условия для включения ЭА на параллельную работу с другим работающим ЭА или трехфазной сетью:порядок чередования фаз подключаемого ЭА должен быть одинаковым с порядком чередования фаз работающего агрегата или сети; частота тока электроагрегатов или ЭА и сети должна быть одинакова; напряжение подключаемого ЭА должно быть равно напряжению работающего ЭА или сети; фаза напряжения электроагрегатов или ЭА и сети должны совпадать. Процесс выполнения этих условий называется синхронизацией, а устройства, осуществляющие эти условия – синхронизаторами.Условия параллельной работы выполняются следующим образом. Порядок чередования фаз проверяется фазоуказателем Направление вращения диска фазоуказателя при поочередном подключении к ЭА или к ЭА и сети должно быть одинаковым. Частота тока и напряжение ЭА измеряются приборами самого ЭА. Включить генератор в сеть с параллельно работающими генераторами можно способом точной синхронизации (СТС) или способом самосинхронизации (СС). Способ точной синхронизации – это такой способ, при котором к сети подключается предварительно возбужденный генератор при условии, что ЭДС генератора и напряжение сети равны и противоположны по знаку, частота fг = fс и порядок следования фаз генератора и сети одинаков. Таким образом, при включении генератора по СТС ток синхронизации в момент включения генератора на параллельную работу с сетью (или другим генератором) должен быть минимальным. Это достигается изменением тока вобуждения генератора и регулированием частоты вращения ротора генерато-__ра. Момент соблюдения этих условий, то есть момент синхронизации, определяют прибором, называемым синхроноскопом. Принцип работы синхронизатора. На обмотку реле контроля синхронизации (РКС) в период синхронизации подается разность напряжений одинаковых фаз сборных шин промышленной сети и выводов синхронизируемого генератора. Частоты напряжений неодинаковы, поэтому их разность составляет напряжение биения с частотой, равной разности частот синхронизируемых напряжений. В момент, когда векторы обоих напряжений совпадают, напряжение биения проходит через нулевые значения. Якорь реле РКС, обмотка которого питается через выпрямитель, отключается при одновременном выполнении следующих условий: разность значений синхронизируемых напряжений не превышает 15 % от номинального напряжения; разность частот синхронизируемых напряжений не превышает 5 % от номинальной частоты; фазы синхронизируемых напряжений совпадают. Когда векторы обоих напряжений равны по величине и противоположны по направлению ряжение биения проходит через нулевые значения. Этот промежуток времени от α до β соответствует моменту включения генератора на параллельную работу с сетью (или другим генератором). При отключении якоря реле контроля синхронизации срабатывает контактор SQ генератора и ЭА включается на параллельную работу с сетью После этого осуществляют прием нагрузки на включенный генератор с помощью увеличения подачи топлива в двигателе включаемого ЭА.__ Способ самосинхронизации. Ротор невозбужденного генератора приводят во вращение первичным двигателем до частоты вращения, отличающейся от синхронной не более чем на 2…5 %, затем генератор подключают к сети. Для того чтобы избежать перенапряжений в обмотке ротора в момент подключения генератора к сети, ее замыкают на некоторое активное сопротивление. Так как в момент подключения генератора к сети его ЭДС равна нулю (генератор не возбужден), то под действием напряжения сети в обмотке статора наблюдается резкий бросок тока, превышающий номинальное значение тока генератора. Вслед за включением обмотки статора в сеть подключают обмотку возбуждения к источнику постоянного тока и синхронный генератор под действием электромагнитного момента, действующего на его ротор, втягивается в синхронизм, т. е. частота вращения ротора становится синхронной, а ток статора быстро уменьшается. При СС в генераторе протекают сложные электромеханические переходные процессы, вызывающие значительные механические воздействия на обмотки, подшипники и муфту, соединяющую генератор с двигателем. 17.Принцип действия и устройство асинхронных двигателей. Асинхронный электродвигатель предназначен для преобразования электроэнергии переменного тока в механическую энергию вращения.  В пазах статора трехфазного асинхронного двигателя располагается трехфазная обмотка, фазы которой соединены «звездой» или «треугольником».Роторы асинхронных двигателей в принципе могут быть сплошными и обмотки не иметь. Однако подавляющее большинство асинхронных двигателей выполняются с обмоткой на роторе.. Достоинствами асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором являются простота их устройства, отсутствие скользящих контактов и высокая надежность. К недостаткам следует отнести большой пусковой ток и относительно малый пусковой момент.Указанные недостатки отсутствуют в двигателях с фазным ротором, у которых обмотки ротора выполняются из изолированного проводника, разделяются на фазы подобно обмотке статора и соединяются «звездой». Фазный ротор также шихтуется из листовэлектротехнической стали. Концы каждой фазы выводятся на кольца, вращающиеся вместе с ротором. Следует отметить, что асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором выполняются большим ассортиментом, значительно меньше – двигатели с фазным ротором. Типы роторов асинхронных электродвигателей: а – сердечник короткозамкнутого ротора; б – «беличья клетка»; в – фазный ротор Наиболее широко применяются двигатели на напряжения 127/220 иь220/380 В. Меньшее из указанных в паспорте напряжений должно подаваться на фазу двигателя. Например, если двигатель имеет номинальное напряжение 220/380 В, то в сеть 220 В он должен включаться треугольником, а в сеть 380 В – звездой.Работа асинхронного двигателя основана на взаимодействии вращающегося магнитного поля с токами, индуцируемыми этим полем. Вращающееся магнитное поле получается при вращении постоянного магнита. Между по- люсами магнита свободно на оси расположен замкнутый виток. Виток выполняется из немагнитного материала, например меди или алюминия. Под воздействием вращающегося магнитного поля виток будет вращаться в направлении вращения поля. Вращающееся магнитное поле, пересекая виток, индуцирует в нем ЭДС. Индуцированная ЭДС в замкнутом витке вызывает ток. Ток, возникший в витке, взаимодействуя с вращающимся магнитным полем, заставляет виток вращаться. ЭДС и ток в витке могут возникнуть только тогда, когда виток пересекается магнитным полем, поэтому частота вращения витка 2 n всегда меньше частоты вращения 1 n поля, иначе говоря, виток всегда вращается асинхронно к частоте 1 n поля. В асинхронных двигателях вращающееся магнитное поле создается с помощью неподвижных обмоток, по которым пропускается переменный ток.Вращающееся магнитное поле, созданное обмотками неподвижной части двигателя (статора), 18.Рабочие характеристики асинхронных двигателей Разность частот вращения поля статора и частоты вращения ротора АЭД,отнесенная к частоте вращения поля статора, называется скольжением S, %:Естественно, что при неподвижном роторе его частота n2 0 . Значит S 1. При вращении ротора частотой поля ( 2 1 n n ) S 0 , т. е. чем больше частота вращения ротора, тем меньше скольжение. Асинхронные электродвигатели обладают свойством саморегулирования.С увеличением нагрузки на валу двигателя увеличивается тормозной момент, что приводит к уменьшению частоты вращения ротора (S увеличивается). Это вызывает возрастание частоты пересечения проводников обмотки ротора вращающимся магнитным полем, что приводит к увеличению 2 E , тока в обмотке ротора и, как следствие, к возрастанию вращающего момента. Увеличение скольжения и тока в роторе будет происходить до тех пор, пока снова не наступит равенство вр т М М . Для современных асинхронных двигателей скольжение не превышает 1 % – на холостом ходу и 8…10 % при номинальной нагрузке на валу. Рабочие характеристики асинхронных двигателей представляют зависимость величин: потребляемого тока 1 I ; коэффициента мощности 1 cosφ ; скорости вращения ротора 2 n ; коэффициента сглаживания c K ; вращающего момента вр M ; коэффициента полезного действия η ; скольжения S от мощности на валу двигателя (рис. 4.41, а). Важными характеристиками АЭД являются механическая Характерная зависимость вращающего момента двигателя от скольжения. Максимум вращающего момента разделяет график вращающего момента на устойчивую (от S 0 до кр S ) и неустойчивую (от кр S до S 1) части, в пределах которой вращающий момент уменьшается с ростом скольжения. У работающего двигателя динамическое равновесие моментов автоматически восстанавливается при увеличении скольжения, пока тормозной момент на валу меньше максимального вращающего момента двигателя. Но когда тормозной момент достиг значения максимального момента двигателя,тогда при дальнейшем увеличении нагрузки возрастание скольжения будет лишь уменьшать вращающий момент. Таким образом, динамическое равно- весие, нарушенное увеличением нагрузки, не восстанавливается, и вследствие преобладания тормозного момента двигатель останавливается. Скоростная характеристика АЭД указывает на то, что регулировать частоту вращения ротора АЭД можно в очень небольшом диапазоне (не более 10 %).В этих пределах частота вращения и скольжение изменяются прямолинейно с тенденцией к ускорению изменений при перегрузки Закономерность изменения вращающего момента на валу двигателя опре- деляется из выражения Мвр С (P2 n2 ) , где С постоянная, учитывающая конструктивные особенности. При постоянной частоте вращения ротора 2 n полезная мощность на валу двигателя 2 P прямо пропорциональна вращающему моменту. Однако с увеличением нагрузки частота вращения несколько уменьшается, нарастание вращающего момента увеличивается. 19.Принцип действия и устройство электрических машин постоянного тока Электрические машины – устройства, преобразующие механическую энергию в электрическую и наоборот. По назначению электрические машины подразделяются на генераторы, электродвигатели, электромашинные преобразователи Электрические машины (ЭМ) постоянного тока предназначены для преобразования механического вращения в электроэнергию постоянного тока (генераторы) и осуществления обратного преобразования электроэнергии по- стоянного тока в механическое вращение (двигатели) Конструктивно электрическая машина состоит из ротора (подвижной части) и статора (неподвижной части). Для уменьшения электрических потерь в стали ротор и статор, как правило, изготавливаются не цельными, а набираются (шихтуются) из отдельных листов электротехнической стали. Электромагнитная система электрической машины состоит из индуктора и якоря. Индуктор – часть электрической машины, которая создает основной магнитный поток Ф. В качестве индукторов могут применяться постоянные магниты (в маломощных машинах), но чаще электромагниты – магнитопровод с обмоткой, которую называют обмоткой возбуждения. Якорь – часть электрической машины, в которой индуцируется ЭДС Е. Якорь является источником тока у генераторов и потребителем у двигателей и представляет собой систему проводников ротора, перемещающихся в маг нитном поле статора. Для усиления магнитной связи между обмотками ротора и статора их обычно располагают на ферромагнитных сердечниках. Принцип действия всех электрических машин основан на законах электромагнитной индукции и электромагнитной силы. ьЗакон электромагнитной индукции (закон Максвелла) заключается в том,что при взаимном пересечении магнитных силовых линий проводника в последнем индуцируется ЭДС Е, величина которой sin α m E = B lv , где m B – максимальное значение магнитной индукции; l – активная длина проводника; n sin α – скорость взаимного пересечения проводника силовых линий (уменьшается и увеличивается по синусоидальному закону при вращении ротора). Следовательно, безразлично что перемещать – обмотку якоря относительно магнитного поля или магнитное поле относительно обмотки якоря. В электрических машинах это перемещение выполняют по окружности: вращают обмотку якоря в магнитном поле или вращают магнитное поле относи- тельно обмотки якоря. При замыкании проводника с индуцируемой ЭДС на нагрузку в образовавшейся электрической цепи появится ток, создавая вокругпроводника собственное магнитное поле. 20 Характеристики генераторов постоянного тока Основными характеристиками, определяющими рабочие свойства генераторов постоянного тока, так же как и у синхронных генераторов, являются: характеристика холостого хода – зависимость ЭДС генератора от тока обмотки возбуждения, снимаемая при постоянной частоте вращения ротора и разомкнутой внешней цепи (рис. 4.14), т. е. E = f ( Iв ) , при н n = const; R = ¥ ; внешняя характеристика генератора – зависимость напряжения на зажимах генератора от тока нагрузки, при постоянной частоте вращения ротора и постоянном сопротивлении обмотки возбуждения ( ( ) н U = f I , n = const ; ) ов R = const ; регулировочная характеристика – зависимость тока возбуждения от тока нагрузки ( ) в н I = f I , при n = const; U = const . 21.Принцип действия и устройство двигателей постоянного тока Состоит из: 1)якорь 2)сердечник полюса 3)обмотка полюса 4)статор 5)вентилятор 6)щетки 7)коллектор Двигательные устройства постоянного тока отличаются широкими возможностями регулирования скорости вращения и обладают способностью сохранять во всем диапазоне регулирования высокий КПД, а также имеют в наличии механические характеристики, благодаря которым двигатели могут использоваться по специальному назначению, в соответствии с необходимыми требованиями. · ПРИНЦИП РАБОТЫ Функционально двигатель принадлежит к классу синхронных машин обращенного типа, это объясняется тем, что статор и ротор поменяли выполнение задач. Статор выполняет функции по возбуждению магнитного поля, ротор принял задачи направленные на преобразование энергии. Во время вращения якоря в магнитном поле, производимым статором в витках обмотки, наводится ЭДС. Направление ее движения находится по правилу правой руки. После того, как якорь и коллектор повернутся на 180 градусов виток меняет свои стороны, на противоположное направление меняется движение ЭДС. Так происходит процесс индуцирования переменной электродвижущей силы, выпрямляемой посредством коллектора. Коллектор, через щеточный механизм, соединен с обеими сторонами витка, в результате этого происходит снятие щетками текущего в неизменном направлении пульсирующего напряжения, это способствует наличию во внешней цепи, идущего в постоянном направлении, пульсирующего тока. Для того, чтобы снизить пульсацию в пазах якоря, прибавляют добавочное количество витков. 22.Принцип действия выпр-ых уст-тв. Классиф. и осн. пар-ры Выпрямитель - это устройство, которое создано для преобразования тока. Многие модели устанавливаются с фильтрами. Сфера применения выпрямителей очень широкая. Они активно используются в блоках питания, подстанциях, а также сварочных аппаратах. В первую очередь моделиделятся по фазам. Существуют двухфазные, а также трехфазные модификации. Мостовые устройства изготавливаются исключительно для преобразователей. По мощности выделяют силовые элементы, а также модели сигналов. По наличию устройств стабилизации они делятся на полноволновые, неполноволновые, двухпериодные и трансформаторные модификации. Для того чтобы разобраться в выпрямителях, необходимо рассмотреть схему обычной модели. Схема выпрямителя Схема выпрямителя тока включает в себя проводники с различной проводимостью тока. Также в устройствах используются каналы.Электронные вентили устанавливаются различной чувствительности. Если рассматривать мостовые модификации, то у них применяются стабилитроны. Также на рынке представлены диодные устройства. · Принцип действия Принцип работы выпрямителя основывается на преобразовании тока. Осуществляется данный процесс за счет изменения частоты. Для этого в устройстве имеется электронный вентиль. Для стабилизации процесса преобразования используются каналы. Чтобы избежать проблем с отрицательной полярностью, устанавливаются стабилитроны.. Выпрямители классифицируют по следующим признакам: * по виду переключателя выпрямляемого тока * механические синхронные с щёточноколлекторным коммутатором тока; * механические синхронные с контактным переключателем (выпрямителем) тока; * с электронной управляемой коммутацией тока (например, тиристорные); * электронные синхронные (например, транзисторные) — как разновидность выпрямителей с управляемой коммутацией; * с электронной пассивной коммутацией тока (например, диодные); * по мощности * силовые выпрямители; * выпрямители сигналов; * по степени использования полупериодов переменного напряжения * однополупериодные — пропускают в нагрузку только одну полуволну; * двухполупериодные — пропускают в нагрузку обе полуволны; * неполноволновые — не полностью используют синусоидальные полуволны; * полноволновые — полностью используют синусоидальные полуволны; * по схеме выпрямления — мостовые, с умножением напряжения, трансформаторные, с гальванической развязкой, бестрансформаторные и пр.; * по количеству используемых фаз — однофазные, двухфазные, трёхфазные и многофазные; * по типу электронного вентиля — полупроводниковые диодные, полупроводниковые тиристорные, ламповые диодные (кенотронные), газотронные, игнитронные, электрохимические и пр.; * по управляемости — неуправляемые (диодные), управляемые (тиристорные); * по количеству каналов — одноканальные, многоканальные; * по величине выпрямленного напряжения — низковольтные (до 100 В), средневольтовые (от 100 до 1000 В), высоковольтные (свыше 1000 В); * по назначению — сварочный, для питания микроэлектронной схемы, для питания ламповых анодных цепей, для гальваники и пр.; * по степени полноты мостов — полномостовые, полумостовые, четвертьмостовые; * по наличию устройств стабилизации — стабилизированные, нестабилизированные; * по управлению выходными параметрами — регулируемые, нерегулируемые; * по индикации выходных параметров — без индикации, с индикацией; * по способу соединения — параллельные, последовательные, параллельно-последовательные; * по способу объединения — раздельные, объединённые звёздами, объединённые кольцами; * по частоте выпрямляемого тока — низкочастотные, среднечастотные, высокочастотные. · Для оценки схем выпрямления в целом используют следующие параметры: 1. Гармонический состав кривой выпрямленного напряжения оценивается коэффициентом пульсаций КП , где Uνm – амплитуда ν-ой гармонической составляющей; Ud – среднее значение выпрямленного напряжения. 2. Гармонический состав кривой первичного тока, характеризуемый коэффициентом искажения Ки, равным отношению действующих значений основной гармоники и полного тока первичной обмотки. . 3. Коэффициент гармоники КГ, равный отношению дейст-го значения гармоник к основной гармонике тока. 4. Внешняя и регулировочная характеристики. α - угол управления. 5. Коэффициент мощности χ. 6. Коэффициент полезного действия η. 23.Однополупериодная схема выпрямления однофазного тока является простейшей схемой выпрямления. Последовательное соединение вторичной обмотки трансформатора, диода и сопротивления нагрузки определяет идентичность токов на всех участках цепи: i 0 = i 2 = i a. При синусоидальном напряж на 1-ой обмоткетрансформатора напряжение 2-ой обмотки u2 тоже будет синусоидальным. Наличие диода позволяет току протекать только в одном напр., поэтому ток во вторичной цепи существует только при положительной полуволне напряжения u2. При отриц. полуволне напряжение u2 прикладывается к диоду в обратном направлении и закрывает его. Ток во 2-ой цепи отсутствует. Через сопротивление нагрузки, диод и 2-ую обмотку трансформатора протекает пульсирующий ток i0 = i 2 = i a , имеющий постоянную (среднеезначение) I0 и переменную составляющие iпер,а к сопротивлению нагрузки Rн прикладывается пульсирующее напряжение u0 . Ток в 1-ой обмотке трансформатора i1обусловливается только переменной составляющей 2-ого тока пер i2 и представляет зеркальное отображение последней. Среднее значение тока равно нулю,хотя ток и несинусоидальный. Постоянная составляющая тока во вторичной обмотке создает в сердечнике постоянный магнитный поток, неуравновешенный со стороны первичной обмотки,поскольку в первичной обмотке постоянной составляющей нет. . В реальных схемах однополупериодного выпрямления намагничивающим током (током холостого хода) пренебрегать нельзя, так как он составляет значительную часть номинальной величины тока первичной обмотки трансформатора. Недостатки однополупериодной схемы выпрямления: большие значения амплитуды обратного напряжения и амплитуды тока через диод, большая величина и низкая частота пульсации выпрямленного напряжения, плохое использование трансформатора, обусловливающее его большие размеры и массу; наличие вынужденного намагничивания 24.Двухполупериодная схема выпрямления однофазного тока Такая схема представляет собой две однополупериодные схемы выпрямления однофазного тока, работающие поочередно на одну и ту же нагрузку. Благодаря наличию средней точки вторичной обмотки трансформатора (m2 = 2 ) напряжения u2А и u2Б всегда находятся в противофазе,поэтому если открыт диод VD1, закрыт диод VD2,и наоборот.Ток через сопротивление нагрузки протекает в течение обоих полупериодов и только в одном направлении, создавая на сопротивлении Rн пульсирующее падение напряжения u0.Постоянная составляющая тока во вторичной обмотке создает в сердечнике постоянный магнитный поток, неуравновешенный со стороны 1-ой обмотки, поскольку в 1-ой обмотке постоянной составляющей нет. Несмотря на то, что схема однотактная, вынужденного намагничивания сердечника трансформатора нет, поскольку постоянные составляющие магнитного потока, создаваемые постоянными токами 2-ных обмоток, компенсируются. Ток в 1-ой обмотке, обусловленный одну половину периода током одной 2-ой обмотки трансформатора, а другую половину периода – током другой 2ной обмотки трансформатора, синусоидален. Достоинства двухполупериодной схемы выпрямления однофазного тока: отсутствие вынужденного намагничивания сердечника трансформатора; лучшее использование трансформатора; меньшая амплитуда тока через диод; бóльшая частота и меньшая величина пульсации выпрямленного напряжения. Недостатки двухполупериодной схемы выпрямления: большое обратное напряжение на диоде и низкое использование трансформатора. 25.Однополупериодная схема выпрямления трехфазного тока  Вторичная обмотка трехфазного трансформатора соединяется звездой. Первичная обмотка может соединяться как звездой, так и треугольником. К свободным концам каждой из фаз вторичной обмотки подключаются аноды диодов. Нагрузка Rн подключается к соединенным вместе катодам диодов и к нулевому выводу вторичной обмотки трансформатора. В первичной обмотке трансформатора ток, обусловленный только переменной составляющей тока вторичной обмотки i2пер , будет переменным, но несинусоидальным (рис. 5.7, б). Через сопротивление нагрузки ток проходит непрерывно в течение всего периода, поэтому среднее значение выпрямленного тока I0 в три раза больше среднего значения тока через диод и фазу вторичной обмотки трансформатора Iа0 . В течение периода вторичного напряжения диоды будут открываться поочередно и работа каждой фазы будет происходить в течение 1 /3 периода. Достоинства однополупериодной схемы выпрямления трехфазного тока (по сравнению с однофазными схемами выпрямления): лучшее соотношение между действующим значением напряжения вторичной обмотки трансформатора U2 и средним значением выпрямленного напряжения U0 ; меньшая величина и бóльшая частота пульсации последнего. Недостатки однополупериодной схемы выпрямления трехфазного тока: большая величина обратного напряжения на диоде; наличие вынужденного намагничивания сердечника трансформатора, необходимость увеличения его размеров; относительно плохое использование трансформатора, поскольку каждая фаза работает только 1 /3 периода. 26.Мостовая схема выпрямления однофазного тока. Пояснить временные диаграммы.  Схема представляет собой две однополупериодные схемы выпрямления трехфазного тока (без нулевого вывода), работающие на общее сопротивление нагрузки по очереди. В схеме используется шесть диодов. Вторичная обмотка трансформатора преимущественно собирается в звезду. К концу каждой фазы вторичной об- мотки подключаются два диода: один анодом, другой катодом, что обеспечивает двухтактность схемы выпрямления. Диоды, подсоединяемые к фазам анодами, составляют анодную группу, катодами – катодную группу. Катоды диодов анодной группы соединяются между собой и подключаются к сопротивлению нагрузки. Каждый момент времени работают два диода: один анодной группы, на аноде которого наибольший положительный потенциал, и один катодной группы, на катоде которого максимальный (по абсолютному значению) отрицательный потенциал. Аналогично соединяются аноды диодов катодной группы. Постоянная составляющая такого тока равна нулю. Достоинства мостовой схемы выпрямления трехфазного тока: высокое использование трансформатора; малые значения U2 , Uобрmax и a Imax ; одинаковая форма кривых токов первичной и вторичной обмоток транс- форматора; отсутствие вынужденного намагничивания сердечника трансформатора; большая частота и низкая величина пульсации. Недостатком мостовой схемы выпрямления трехфазного тока является относительно большое падение напряжения на диодах и потери в них (из-за наличия шести диодов). 27.Мостовая схема выпрямл. Трехфаз. Тока. Пояснить временные диаграммы Схема представляет собой две однополупериодные схемы выпрямления трехфазного тока (без нулевого вывода), работающие на общее сопротивление нагрузки по очереди. В схеме используется шесть диодов. Вторичная обмотка трансформатора преимущественно собирается в звезду. К концу каждой фазы вторичной обмотки подключаются два диода: один анодом, другой катодом, что обеспечивает двухтактность схемы выпрямления.Диоды, подсоединяемые к фазам анодами, составляют анодную группу, катодами – катодную группу. Катоды диодов анодной группы соединяются между собой и подключаются к сопротивлению нагрузки. Каждый момент времени работают два диода: один анодной группы, на аноде которого наибольший положительный потенциал, и один катодной группы, на катоде которого максимальный (по абсолютному значению) отрицательный потенциал. Аналогично соединяются аноды диодов катодной группы. Постоянная составляющая такого тока равна нулю.При соединении первичной обмотки трансформатора треугольником ее линейный ток близок к синусоиде. Действительно, линейный ток равен разности фазных токов. Приведя ток первичной обмотки трансформатора ко вторичной обмотке и учитывая, что фазные токи первичной обмотки представляют зеркальное отображение фазных токов вторичной обмотки, Достоинства мостовой схемы выпрямления трехфазного тока: высокое использование трансформатора; малые значения 2 U , обр max U и amax I ;одинаковая форма кривых токов первичной и вторичной обмоток трансформатора; отсутствие вынужденного намагничивания сердечника трансформатора;большая частота и низкая величина пульсации. Недостатком мостовой схемы выпрямления трехфазного тока является относительно большое падение напряжения на диодах и потери в них (из-за наличия шести диодов). Однако достоинства схемы более весомы, чем недостатки. Применяется такая схема практически во всех трехфазных выпрямителях средней и большой мощности 28.Сравнительная оценка схем выпрямления Однофазная однотактная однополупериодная схема наиболее проста, содержит один диод, однако она имеет максимальное значение габаритной мощности трансформатора, коэффициента пульсаций и обратного напряжения на диоде, и поэтому она применяется только в выпрямителях со сглаживающими фильтрами или в тех случаях, когда допустимы большие пульсации выпрямленного напряжения. Двухфазная однотактная однополупериодная схема с выводом средней (нулевой) точки трансформатора имеет два диода. Имея ряд преимуществ перед однофазной однополупериодной схемой, данная схема по сравнению с однофазной мостовой схемой выпрямления обладает большими значениями обратного напряжения на диоде и вдвое большим числом витков вторичной обмотки трансформатора; кроме того, конструкция трансформатора усложнена выводом от середины этой обмотки. Несмотря на указанные недостатки, двухполупериодная схема широко применяется в маломощных выпрямителях РЭС. Однофазная двухтактная двухполупериодная (мостовая) схема имеет ряд преимуществ перед двумя названными: меньшие значения габаритной мощности, обратное напряжение на диоде и напряжение вторичной обмотки; однако необходимость использования четырех диодов является ее недостатком. На практике, правда, может оказаться, что в двухполупериодной схеме со средней точкой трансформатора необходимо применить тоже четыре диода (для уменьшения обратного напряжения на них), таким образом, указанный недостаток мостовой схемы является не столь ощутимым. Однофазная мостовая и двухполупериодная с выводом нулевой точки схемы выпрямления применяются в маломощных ИВЭ при сравнительно невысоких выходных напряжениях (до 600 В). Трехфазная с выводом нулевой точки схема выпрямления (схема Миткевича) является наиболее простой из многофазных схем, но имеет наибольший коэффициент пульсаций, а также наибольшие значения обратного напряжения на вентиле и габаритной мощности трансформатора. Эта трехфазная схема выпрямления используется для получения напряжения не выше 1000 В и мощности в нагрузке несколько киловатт. Трехфазная мостовая схема широко применяется в выпрямителях средней и большой мощности РЭСБН как при высоком, так и при сравнительно низком выходных напряжениях. Выпрямители, выполненные по первым трем схемам, как правило, работают на нагрузку с емкостной реакцией, а выпрямители, выполненные по многофазным схемам, - на нагрузку с индуктивной реакцией. Применение однофазных схем выпрямления при наличии трехфазной сети ведет к неравномерности ее нагрузки по фазам. Поэтому однофазные схемы при трехфазном питании выполняются на мощность не более 1кВт. При большей мощности целесообразно применять многофазные схемы выпрямления. |