шпоры билоус1. 1 вопрос Место силовых преобразователей в электроприводе

• Название: 1 вопрос Место силовых преобразователей в электроприводе
• Анкор: шпоры билоус1.doc
• Дата: 04.05.2018
• Размер: 5.01 Mb.
• Имя файла: шпоры билоус1.doc
• Тип: Документы; #18887
• страница: 3 из 10

Рис 8

Трехфазная нулевая схема выпрямления.

Рис 9

Это трехфазная схема однополупериодного выпрямления. Частота пульсаций напряжения на нагрузке в схеме в три раза выше частоты сети. Поэтому имеет место дальнейшее (по сравнению с предыдущими схемами) снижение пульсаций тока нагрузки. В схеме обеспечивается равномерная загрузка фаз, но остается асимметрия “внутри” каждой фазы. Это приводит к неудовлетворительному режиму работы питающего трансформатора, который в данной схеме обязателен. Необходимость питающего трансформатора обусловлена тем, что только при его наличии есть возможность подключить нагрузку к нулевой точке звезды на вторичной стороне.
Трехфазная мостовая схема выпрямления.
Схема получила самое широкое распространение на практике и применяется как для преобразователей небольшой мощности, так и средней и, даже большой мощности (до 12000 квт в серии АТ).

Эта схема характеризуется:

а) Повышенной (шестикратной по отношению к частоте сети) частотой пульсаций напряжения и тока нагрузки. Но, как известно, чем выше частота пульсаций, тем легче она может быть сглажена известными методами.

б) Возможностью подключения питающего напряжения как непосредственно от сети, так и через согласующий трансформатор.

в) Минимальной мощностью (по сравнению с другими схемами) согласующего трансформатора.

г) Симметрией как в загрузке отдельных фаз, так и “внутри” каждой фазы.

д) Наилучшим использованием вентилей по напряжению.

Рис 10

9 вопрос

Неуправляемый выпрямитель при мгновенной

коммутации.
3.2.1.1.Рабочий процесс
Рабочие процессы рассмотрим в трехфазной нулевой схеме при следующих допущениях:

а) Неуправляемые вентили идеальные. Это значит, что при протекании через них тока в проводящем направлении их сопротивление считается равным нулю и, значит, падение напряжения на них отсутствует. При приложении к ним обратного напряжения их сопротивление считается бесконечно большим, и, значит, обратный ток (i_обр) считается равным нулю.

б) Питающий трансформатор- идеальный. (Активное сопротивление обмоток трансформатора равно нулю и, главное, индуктивность рассеяния первичных и вторичных обмоток трансформатора равна нулю.) Это значит, что токи в анодных цепях вентилей могут изменяться мгновенно, т.е. скачком.

в) Ток нагрузки идеально сглажен. Это могло бы иметь место при бесконечно большой индуктивности в цепи нагрузки. При этом, Пульсирующая ЭДС преобразователя не будет вызывать пульсаций тока нагрузки.


Анализ диаграммы показывает:
1.При увеличении угла α ЭДС преобразователя снижается.

2.ЭДС при угле α>30 содержит участки как + так и – значений вольт-секундных площадок.

3.Импульсы фазных токов тр-ра сохраняя прямоугольную форму смешаются в сторону отставания на величину α.
Величина ЭДС неуправляемого выпрямителя.
Как было показано выше, мгновенные значения ЭДС неуправляемого выпрямителя изменяются по огибающей фазных ЭДС.

Для определения среднего значения ЭДС выпрямителя (E_d0) необходимо проинтегрировать функцию e_d() на интервале повторяемости (()) и отнести результат к величине интервала. Выберем в качестве такого интервала ₁  ₂ , на котором

e_d = e_а = e_ф.maxsin  (3-1)

где e_ф.max- амплитудное значение фазной ЭДС на вторичной стороне трансформатора.

- текущее значение электрического угла.

E_{d0 –} среднее значение ЭДС

Тогда получим:

((/2)+( /m_n ))

E_d0 = 1/(2/m_n)  e_ф.maxsin  d = (m/)*sin(/m)* e_ф.max =

((/2)-( /m_n ))

= 2 E₂(m/)*sin(/m). (3-2)
Здесь E₂ - действующее значение вторичной ЭДС питающего трансформатора.

Пределы интегрирования выбираются из следующих соображений: отсчет текущего значения угла  осуществляется от точки пересечения синусоидой фазной ЭДС оси абсцисс при переходе этой ЭДС от отрицательной в положительную область, т.е. от точки “0”. Отложив угол (/2) ,как в нижнем, так и в верхнем пределе интегрирования, мы оказываемся в точке амплитудного значения фазной ЭДС e_а. Нижний предел интегрирования- это точка естественной коммутации, совпадающая со значением угла ₁. Для того, чтобы выйти в эту точку необходимо от точки амплитудного значения ЭДС “e_а” “вернуться” назад на угол (/m_n). Это значение “угла возврата” получается путем деления на два интервала повторяемости, т.е. угловой длительности работы соответствующей фазы. Указанный интервал повторяемости составляет угол = (2/m_n).

Необходимо отметить, что полученная формула:

E_d0 = 2 E₂(m/)*sin(/m) справедлива не только для трехфазного нулевого выпрямителя, пульсность которого (m_n) равна трем, но и для любой другой пульсности. Величина пульсности связана с фазностью вентильных преобразователей формулой:

m_n= m * k_т

здесь: m- число фаз питающего трансформатора

k_т - число тактов выпрямительной схемы. Во всех нулевых схемах k_т = 1. В мостовых k_т = 2.

Верхний предел интегрирования получается путем прибавления к текущему значению угла, соответствующего точке амплитудного значения фазной ЭДС угла (/m_n).

10. Токи вторичных и первичных обмоток питающего трансформатора для трехфазной нулевой схемы выпрямления.

Ток, протекающий по вторичным обмоткам трансформатора под действием ЭДС этих обмоток, обусловливает величину тока в нагрузке- I_d. Ток в нагрузке складывается из прямоугольных импульсов фазных токов и, при принятых допущениях является идеально гладким.

Трансформатор включен по схеме звезда – звезда. Пренебрегая токами намагничивания трансформатора, ввиду их малости по сравнению с рабочими токами, и, приняв для простоты k_тр =1 (w₁ = w₂), напишем уравнения для магнитных контуров на основании 2-го закона Кирхгофа для магнитных цепей.



Рис 12

Кроме того, в соответствии с 1-ым законом Кирхгофа, сумма всех трех токов первичных обмоток трансформатора равняется нулю. На основании этих законов запишем систему уравнений:

i_A  i_a + i_b  i_B = 0

i_B  i_b + i_c  i_C = 0 (3-5)

i_A + i_B + i_C = 0

Так для интервала ₁  ₂ можно записать:

i_a = I_d ; i_b = i_c = 0

Тогда, решая систему, находим значения первичных токов:

i_A= (2/3) I_d ; i_B =i_C = -(1/3) I_d

Аналогично, для интервала ₂  ₃ можно найти:

i_B = (2/3) I_d ; i_A =i_C = -(1/3) I_d

Для интервала ₃  ₄ :

i_C= (2/3) I_d ; i_A =i_B = -(1/3) I_d .

При принятых условиях и допущениях (k_тр =1, трансформатор и вентили идеальные) диаграммы токов во всех обмотках трансформатора выглядят следующим образом:

При к_тр > 1 ((w₁/w₂)>1) первичные токи будут в k_тр раз меньше, чем те, которые определены по полученным формулам.

Так для интервала ₁  ₂

i_A= (1/ k_тр)*(2/3) I_d и т.д.

Суммарная намагничивающая сила по каждому из стержней в данной схеме оказывается отличной от нуля. Так, например, в стержне фазы А действует н.с. на интервале ₁  ₂ :

F_A = (i_a - i_A)*w = (I_d - (2/3) I_d )*w = (1/3)w *I_d

на интервале ₂  ₄ :

F_A = (i_a - i_A)*w = (0 - (1/3) I_d )*w = (1/3)w *I_d

Таким образом, характерной особенностью трехфазной нулевой схемы является наличие нескомпенсированных намагничивающих сил и, вызванных ими потоков вынужденного намагничивания. Эти потоки замыкаются частично по сердечнику, по стальной арматуре трансформатора, частично по воздуху и при больших токах нагрузки могут привести к насыщению магнитопровода.



Для избежания этого приходится завышать сечение магнитопровода и, тем самым, утяжелять трансформатор.

Так, в трехфазной мостовой схеме форма первичного тока симметрична относительно нулевого значения и имеет следующий вид:



Рис 13 а)

Существует закономерность: чем ближе форма первичного тока питающего трансформатора к синусоиде, тем выше энергетические показатели схемы.

11 вопрос

Рабочие процессы в тиристорном преобразователе при мгновенной коммутации. Зависимость . Регулировочные характеристики.
Тиристорный преобразователь при мгновенной коммутации.
Как было показано, неуправляемый выпрямитель может обеспечить только одно значение ЭДС на выходе (e_d0), т.е. максимально возможное в схеме. Для получения возможности регулирования величины ЭДС преобразователь выполняют управляемым, включая вместо неуправляемых вентилей, тиристоры. Естественно, при этом, необходимо организовать систему управления тиристорами, однако, на начальном этапе рассмотрения работы управляемого преобразователя, будем предполагать, что включение тиристоров, т.е. подачу на их управляющие электроды импульсов, мы можем обеспечить в любой, желательный для нас, момент времени.