Главная страница
Навигация по странице:

  • Классификационные признаки выпрямителей

  • Мартынов_силаI. А. А. Мартынов силовая электроника


    Скачать 4.22 Mb.
    НазваниеА. А. Мартынов силовая электроника
    АнкорМартынов_силаI.pdf
    Дата25.04.2018
    Размер4.22 Mb.
    Формат файлаpdf
    Имя файлаМартынов_силаI.pdf
    ТипУчебное пособие
    #18498
    страница2 из 13
    1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   13
    1. ВЫПРЯМИТЕЛИ. Cтруктурная схема и классификация выпрямителей
    Выпрямитель – это полупроводниковый преобразователь электрической энергии переменного тока в электрическую энергию постоянного тока.
    В учебном пособии рассматриваются как управляемые, таки неуправляемые выпрямители. Управляемые выпрямители способны работать как в выпрямительном режиме, таки в режиме зависимого инвертирования, те. обладают принципом обратимости. Такие преобразователи предназначены для работы совместно с сетью, в которой заданы частота и величина напряжения, чем и определяется относящееся к ним понятие зависимые инверторы, или инверторы, ведомые сетью. Система импульсно-фазового управления
    (СИФУ) как выпрямителей, таки зависимых инверторов должна быть синхронизирована с сетью переменного тока, к которой они подключены [2]. Импульсы управления, вырабатываемые СИФУ, должны быть распределены по вентилям силовой схемы в соответствии с числом фаз и порядком следования фаз напряжения сети переменного тока, к которой подключен преобразователь.
    Работа преобразователей как в выпрямительном, таки в инвер- торном режимах осуществляется при естественной коммутации тока вентилей – процесса перехода тока с одного вентиля на другой при открытии очередного вентиля сигналом управления. Выключение работавшего ранее тиристора происходит после открытия очередного тиристора и приложения к выключаемому тиристору напряжения сети переменного тока в обратном (запирающем) направлении.
    Неуправляемые выпрямители, построенные на неуправляемых вентилях (диодах, не обладают свойством обратимости. Теория неуправляемых выпрямителей может рассматриваться как частный случай общей теории управляемых выпрямителей.
    Блок-схема обобщенного выпрямителя в общем виде содержит сетевой трансформатор, необходимый для согласования входного и выходного напряжений выпрямителя вентильный блок, который собственно и осуществляет саму функцию выпрямления переменного ток cглаживающий фильтр, который устанавливается вцепи постоянного тока и служит для подавления (уменьшения) пульсаций выпрямленного тока и напряжения

    16
    – схему управления и регулирования, которые содержатся только в управляемых выпрямителях пуско-защитную аппаратуру, которая обеспечивает безопасный пуски защиту выпрямителя от сверхтоков, токов короткого замыкания, повышения и понижения напряжения выше допустимого значениия;
    – систему диагностики и сигнализации, которая служит для оперативной диагностики состояния отдельных элементов и выпрямителя в целом, а также для сигнализации о возникших неисправностях этих элементов.
    В некоторых выпрямителях перечисленные выше звенья могут отсутствовать. Например, управляемый выпрямитель, структурная схема которого приведена на рис. 3, содержит только показанные основные узлы и блоки. Вентильный блок преобразователя может быть выполнен как на управляемых, таки на неуправляемых вентилях.
    Неуправляемые выпрямители выполняются на диодах, а управляемые на управляемых вентилях. Как было сказано выше, управляемые вентили подразделяются на однооперационные (тиристоры, двухоперационные (запираемые тиристоры) и полностью управляемые (транзисторы).
    Рассмотрим назначение указанных на рисунке узлов выпрямителя. Трансформатор в схеме обеспечивает преобразование величины напряжения и числа фаз вторичной обмотки по отношению к первичной. Вентильный блок преобразует переменное напряжение в по- стоянное.
    Рис. 3. Структурная схема управляемого выпрямителя Т – трансформатор ВБ – вентильный блок преобразователя
    СФ – сглаживающий фильтр УУ – устройство управления
    Т
    УУ
    ВБ
    СФ
    Нагрузка
    k
    т
    m
    2 3 л
    Фильтр служит для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения и тока. Устройство управления осуществляет формирование управляющих сигналов вентилей, регулирование фазы этих сигналов по отношению к анодным напряжениям для обеспечения стабилизации или регулирования величины выходного напряжения, а также обеспечивает построение систем защиты.
    Классификационные признаки выпрямителей
    Схемы выпрямителей могут быть классифицированы последующим основным признакам По выходной мощности малой мощности (до единиц киловатт средней мощности (десятки киловатт большой мощности (сотни, тысячи киловатт).
    По фазности, которая определяется числом фаз вторичной обмотки трансформатора, m
    2
    :
    – однофазные выпрямители многофазные выпрямители.
    Основные схемы выпрямителей однофазного тока однополупериодная (однофазная однотактная двухполупериодная с нулевым выводом вторичной обмотки трансформатора мостовая.
    Основные схемы выпрямителей многофазного тока трехфазная с нулевым выводом трансформатора трехфазная мостовая схема (cхема Ларионова);
    – шестифазная с нулевым выводом вторичной обмотки трансформатора двойная трехфазная (с уравнительным реактором кольцевая.
    По тактности работы силовой схемы, т однотактные, т = 1;
    – двухтактные, т = 2.
    Тактность преобразователя определяется числом полупериодов ведения тока фазами вторичной обмотки трансформатора на интервале одного периода напряжения переменного тока, т. Схемы выпрямителей с нулевым выводом вторичной обмотки трансформатора являются однотактными, а мостовые схемы – двухтактными По пульсности силовой схемы.

    Пульсность (или кратность частоты пульсаций) р определяется числом повторяющихся пульсаций выходного тока и напряжения на периоде напряжения питающей сети. Пульсность равна произведению коэффициента тактности на число фаз р = k
    т
    m
    2
    По возможности регулирования выходного напряжения
    – неуправляемые выпрямители управляемые выпрямители.
    По возможности поддержания высокого значения коэффициента мощности на всем диапазоне регулирования выходного напряжения управляемые выпрямители подразделяются на пассивные выпрямители активные выпрямители.
    Пассивные выпрямители – это традиционные тиристорные выпрямители с импульсно-фазовым способом управления и естественным способом коммутации вентилей, коэффициент мощности которых, определяется, главным образом, величиной угла регулирования, а точнее, косинусом этого угла, те Активные выпрямители выполняются на полностью управляемых вентилях – транзисторах или GTO. Поддержание высокого, близкого к единице значения коэффициента мощности активного выпрямителя на всем диапазоне регулирования величины выходного напряжения U
    d
    обеспечивается не столько элементами высокочастотных фильтров, устанавливаемых на входе активного выпрямителя, сколько алгоритмами релейных или импульсно- модуляционных способов управления и применением замкнутых векторных систем автоматического управления этими выпрямителями. Вопросы для самоконтроля. Сформулируйте определение понятию выпрямитель. Перечислите варианты выполнения выпрямителей по возможности регулирования выходного напряжения по фазности;
    – по возможности поддержания высокого значения коэффициента мощности выпрямителя. Сформулируйте требования, которым должна удовлетворять
    СИФУ выпрямителя

    19
    1.2. Основные параметры, характеризующие работу выпрямителя
    Основными величинами, характеризующими эксплуатационные свойства выпрямителей, являются [2]:
    – средние значения выпрямленного напряжения и тока U
    d
    , I
    d
    соответственно коэффициент полезного действия η;
    – коэффициент мощности χ;
    – внешняя характеристика – зависимость напряжения нагрузки оттока нагрузки U
    d
    = f(I
    d
    ) – при постоянном и заданном значении угла регулирования α;
    – регулировочная характеристика – зависимость выпрямленного напряжения от угла регулирования U
    d
    = f(α);
    – коэффициент пульсаций – отношение амплитуды высшей гармоники (обычно основной) переменной составляющей выпрямленного напряжения (тока) к среднему значению выпрямленного напряжения U
    d
    (тока п k
    = U
    km
    /U
    d
    ,
    (где k
    = 1, 2, 3, … – номер гармоники.
    Для первой (основной) гармоники (k = 1) коэффициент пульсаций определяется по формуле
    k
    п1
    = U
    1m
    /U
    d
    . Частота каждой гармоники переменной составляющей выпрямленного напряжения связана с частотой питающей сети с соотношением kk
    т
    m
    2
    Отметим, что важными параметрами, характеризующими работу трансформатора, являются кажущиеся расчетные мощности обмоток S
    тр1
    , три установленная мощность трансформатора три их связь с выходной мощностью P
    d
    . Значения три S
    тр2
    = m
    2
    U
    2
    I
    2 характеризуют одновременно допустимую мощность нагрузки обмоток при работе в линейных цепях. Отношения кажущихся расчетных мощностей обмоток S
    тр1
    , три расчетной мощности трансформатора S
    тр к выходной мощности выпрямителя P
    d
    = U
    d max
    I
    dN
    , определенной при нулевом угле регулирования выпрямителя αα = 0, называются коэффициентами
    расчетной мощности обмоток k
    р.м1
    ,
    k
    р.м2
    и трансформатора k
    р.м соответственно ì1
    ð ì2 0
    0
    ;
    ;
    d
    d
    S
    S
    k
    k
    P
    P
    =
    =
    òð1
    òð2
    ð ì1
    ð ì2 0
    0
    ;
    ;
    d
    d
    S
    S
    k
    k
    P
    P
    =
    =
    òð
    ð.ì
    0
    d
    S
    k
    P
    =
    (Выражения (3) показывают, во сколько раз должна быть увеличена мощность обмоток трансформатора и трансформатора в целом, вследствие несинусоидальности их токов в выпрямительной схеме, по сравнению с линейной цепью для передачи в нагрузку мощности при условии равенства потерь энергии в обмотках.
    Для выбора вентилей выпрямителя необходимо установить загрузку вентилей потоку I
    в.ср и напряжению U
    в.обрmax
    .
    Работа сглаживающего фильтра характеризуется коэффициентом сглаживания s, который определяется отношением коэффициента пульсаций на входе фильтра п к коэффициенту пульсаций на выходе фильтра п = k
    п1
    /k
    п2
    (4)
    Коэффициент мощности выпрямителя χ определяется отношением активной мощности, потребляемой выпрямителем из питающей сети по первой (основной) гармонике P
    c(1)
    , к полной мощности с, потребляемой выпрямителем из питающей сети χ = с (В мощных выпрямителях в целях повышения коэффициента мощности за счет увеличения коэффициента искажения применяют многофазные схемы с числом фаз напряжения, подаваемого на вход выпрямителя, более трех.
    Для получения шести фаз вторичные трехфазные обмотки сетевых трансформаторов выполняются со сдвигом напряжений на
    30 электрических градусов. Это достигается за счет того, что одна трехфазная вторичная обмотка соединяется в звезду, другая – в треугольник. Выпрямитель, собранный по этой схеме, имеет на выходе двенадцатипульсное выходное напряжение и более высокий коэффициент искажения формы кривой тока, потребляемого выпрямителем из питающей сети, чем трехфазный выпрямитель, собранный по мостовой схеме.
    На практике применяются также диодные и тиристорные выпрямители более высокой пульсности: 24-пульсные, 48-пульсные. Для этих выпрямителей необходимо использовать трансформаторы
    более сложной конструкции, обеспечивающие взаимный сдвиг по фазе вторичных напряжений на 15 и 7,5 электрических градусов.
    Применение многопульсных диодных и тиристорных выпрямителей позволяет улучшить форму токов и напряжений электросети, но связано с использованием трансформаторов сложной конструкции и неизбежным удорожанием выпрямителя в целом.
    Напомним, что неуправляемые выпрямители не позволяют реку- перировать электроэнергию цепи постоянного тока в питающую сеть, поскольку они не могут быть переведены в режим инвертирования.
    Тиристорные выпрямители обладают возможностью рекуперации электрической энергии в питающую сеть при переводе выпрямителя в режим инвертирования. Активные выпрямители, как уже было отмечено, позволяют выполнять регулирование величины выходного напряжения с высоким, близким к единице значением коэффициента мощности. В качестве управляемых вентилей в этих выпрямителях широкое применение находят транзисторные модули Высокая частота переключения транзисторов облегчает фильтрацию токов и напряжений на входе и выходе преобразователей, позволяет обеспечить их электромагнитную совместимость с питающей сетью и нагрузками. Достоинства активных транзисторных выпрямителей заключаются в основном в том, что они позволяют приблизить форму потребляемых от питающей сети токов к синусоиде, обеспечить работу преобразователей с заданным коэффициентом мощности, в том числе работу с опережающим током Допущения, принимаемые при исследовании выпрямителей

    Общие свойства и расчетные соотношения для различных схем выпрямителей обычно рассматриваются при следующих допущениях трансформатор, вентили и сглаживающий фильтр принимаются идеальными.
    Идеальный трансформатор – это трансформатор, магнитопровод которого ненасыщен, а намагничивающий токи сопротивление короткого замыкания равны нулю. Другими словами, в идеальном трансформаторе отсутствуют потери в меди ив стали сердечника, а также отсутствуют поля рассеяния обмоток и, следовательно, индуктивности, создаваемые этими полями, тетр три х
    1тр
    = х
    2тр
    = 0, где R
    1тр
    , три х
    1тр и х
    2тр
    – активные сопротивления и индуктивные сопротивления рассеяния первичной и вторичной обмоток трансформатора соответственно
    Идеальный вентиль имеет бесконечно большое сопротивление в обратном, те. непроводящем направлении и сопротивление, равное нулю в прямом, те. проводящем направлении. Коммутация его тока происходит мгновенно.
    Идеальный сглаживающий фильтр имеет бесконечно большую индуктивность, поэтому выпрямленный ток полностью сглажен. Активное сопротивление обмотки идеального дросселя принимается равным нулю.
    Вопросы для самоконтроля. Перечислите основные параметры, характеризующие работу выпрямителя. Перечислите параметры, по которым следует выбирать диод и однооперационный вентиль. На каких вентилях выполняются активные выпрямители. В чем суть понятия идеальный вентиль, идеальный трансформатор, идеальный сглаживающий фильтр. Неуправляемый однофазный однотактный выпрямитель
    Однофазная однотактная схема выпрямления является самой простой схемой выпрямления, поскольку вентильный блок этой схемы содержит всего один вентиль. Однофазная однотактная схема неуправляемого выпрямителя (рис. 4, а)содержит трансформатор Т, в цепь вторичной обмотки которого включены последовательно Рис. 4. Схема (аи временная диаграмма (б, поясняющая работу однофазного однотактного неуправляемого выпрямителя
    u
    2
    – кривая напряжения вторичной обмотки трансформатора
    u
    d
    – кривая выпрямленного напряжения
    U
    d
    – среднее значение выпрямленного напряжения
    U
    d
    T
    VD

    +
    a)
    б)
    U
    0 2
    3 2
    2
    ω
    t
    u
    1
    u
    2
    u d
    u
    d
    u
    2
    i
    d
    = i
    VD
    = i
    2
    π
    π
    π
    π
    диод VD и активное сопротивление нагрузки R
    d
    . Рассмотрим принцип работы схемы.
    При синусоидальном напряжении питающей сети, подаваемом на первичную обмотку трансформатора, напряжение вторичной обмотки также синусоидально. Поскольку в цепь вторичной обмотки трансформатора последовательно с нагрузкой включен идеальный вентиль (диод, обладающий нулевым сопротивлением в проводящем направлении (м. риса, то при положительной полуволне напряжения на интервале времени 0 < ωt < π (рис. 4, б) в нагрузке будет протекать ток, мгновенное значение которого определяется формулой
    i
    d
    = При обратной полярности напряжения вторичной обмотки трансформатора вентиль будет обладать бесконечно большим сопротивлением и ток в нагрузке будет равен нулю. Таким образом, ток в нагрузке протекает только водном направлении, те. схема действительно обладает выпрямляющими свойствами. Форма кривой тока i
    d повторяет форму кривой напряжения Когда вентиль проводит ток, к нагрузке прикладывается напряжение, представляющее собой положительные полуволны синусоиды напряжения вторичной обмотки трансформатора. На рис. 4, б кривая выпрямленного напряжения показана сплошной линией. Величина выпрямленного напряжения u

    d
    при этом равна напряжению вторичной обмотки трансформатора u

    d
    = i
    d
    R
    d
    = Среднее значение выпрямленного напряжения на нагрузке постоянная составляющая) определяется путем интегрирования в пределах периода и последующего усреднения интеграла
    2 2
    2 0
    1 2
    2
    d
    0 45 2
    sin
    ,
    ,
    d
    U
    U
    t
    t
    U
    U
    π
    ω где U
    2
    – эффективное (действующее) значение напряжения вторичной обмотки трансформатора.
    Отсюда можно получить
    2 2
    d
    U
    U
    π
    =
    ,
    (те. действующее напряжение вторичной обмотки трансформатора в 2,22 раза должно превышать выпрямленное напряжение нагрузки
    Среднее значение тока нагрузки равно среднему значению тока вентиля = I
    в.ср
    = U
    d
    / Действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора На интервале закрытого состояния вентиля к нему прикладывается напряжение вторичной обмотки трансформатора в обратном, те. запирающем направлении. Максимальная величина этого напряжения равна амплитудному значению напряжения вторичной обмотки трансформатора u
    2
    :
    â.îáð
    2 Напомним, что параметры I
    в.ср и U
    в.обр max необходимы при выборе вентиля.
    При выборе трансформатора необходимо определить расчетную мощность трансформатора S
    тр
    , которая равна полусумме расчетных мощностей вторичной (три первичной (S
    тр1
    ) обмоток, тетр S
    тр2
    + S
    тр1
    )/2.
    Расчетная мощность вторичной обмотки трансформатора с учетом) и (9)
    2
    òð2 2 2 2 2 2 3 496
    / (
    )
    ,
    d d
    d
    S
    m U I
    U Для определения расчетной мощности первичной обмотки трансформатора необходимо определить действующее значение тока первичной обмотки трансформатора I
    1 из уравнения магнитного равновесия трансформатора, если пренебречь током намагничивания и учесть, что постоянная составляющая тока вторичной обмотки в первичную обмотку не трансформируется.
    Уравнение магнитного равновесия трансформатора попеременному току = w
    2
    (i
    2
    I
    ср
    ),
    откуда мгновенное значение тока первичной обмотки трансформатора I
    ср
    )/ w
    1
    Значение тока i
    1 следует применить для определения действующего значения тока первичной обмотки по формуле 2
    2 1
    1 1
    0 1
    d
    1 21 С учетом коэффициента трансформации трансформатора
    k
    тр
    = w
    1
    /w
    2
    напряжение первичной обмотки трансформатора 2 1 2
    1 2
    2
    /
    / (
    ).
    d
    U
    U w w
    U w
    w
    π
    =
    =
    (12)
    C учетом (11) и (12) определим расчетную мощность первичной обмотки трансформатора S

    тр1
    = m
    1
    U
    1
    I
    1
    = 2,22U
    d
    · 1,21I
    d
    = 2,69Р
    d
    (13)
    Расчетная мощность трансформатора
    S
    тр
    = (S
    тр2
    + S
    тр1
    )/2 =
    = (3,496 + 2,69)P
    d
    /2 = Напомним, что отношение расчетной мощности трансформатора к выходной мощности выпрямителя, определенной при нулевом угле регулирования преобразователя, называется коэффициентом расчетной мощности трансформатора (Коэффициент расчетной мощности первичной обмотки для этого выпрямителя k
    р.м1
    = S
    тр1
    /P
    d
    = 2,69, а коэффициент расчетной мощности вторичной обмотки k
    р.м2
    = S
    тр2
    /P
    d
    = Таким образом, для однофазного однотактного выпрямителя коэффициент расчетной мощности трансформатора в целом k
    р.м
    = 3,09, те. мощность трансформатора должна быть в 3,09 раза больше мощности нагрузки.
    Оценим коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения однофазного однотактного выпрямителя. Коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения рассчитывается по формуле (Для удобства вычисления амплитуды основной гармоники пульсаций выберем начало координат в точке, где выпрямленное напряжение имеет максимальное значение (см. рис. 4, б. Тогда мгновенное значение напряжения u можно представить как косинусоидальную функцию в пределах угла (–π/2) ≤ ωt
    ≤ (+π/2):
    cos
    m
    u U
    t
    ω
    =
    Поскольку кривая напряжения u – четная функция, то при разложении вряд Фурье останутся только косинусоидальные члены. Амплитуда первой (основной) гармоники напряжения [3]
    2 2
    2 1
    2 2
    0 2
    1 2
    1
    d d
    2 2
    cos cos
    m
    m
    m
    d
    U
    u
    t
    t
    U
    t
    t U
    U
    π
    π
    π
    π
    ω ω
    ω ω
    π
    π
    -
    æ ö÷
    ç
    =
    =
    =
    =
    ÷
    ç ÷
    çè ø
    ò
    ò
    . (С учетом (15) коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения неуправляемого однофазного однотактного выпрямителя
    1
    ï1 1 57 2
    ,
    m
    d
    U
    k
    U
    π
    =
    = Частота пульсаций выпрямленного напряжения равна частоте питающей сети п = Вопросы для самоконтроля. Сформулируйте принцип работы неуправляемого однофазного однотактного выпрямителя. Во сколько раз действующее значение напряжения, подаваемого на вход выпрямителя, должно быть больше среднего значения напряжения нагрузки. Во сколько раз расчетная мощность вторичной обмотки трансформатора больше мощности нагрузки. Во сколько раз расчетная мощность первичной обмотки трансформатора больше мощности нагрузки. Во сколько раз расчетная мощность трансформатора больше мощности нагрузки. Чему равна частота пульсаций выпрямленного напряжения. Чему равен коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения. Управляемый однофазный однотактный выпрямитель

    Заменим в схеме, приведенной на риса, диод на тиристор и получим управляемый однофазный однотактный выпрямитель, схема которого приведена на рис. 5, а.
    Рассмотрим работу управляемого однотактного выпрямителя на активную нагрузку.
    Для открытия тиристора необходимо выполнить два условия первое условие такое же, как и у диода потенциал его анода должен быть выше потенциала катода

    27
    – второе условие – наличие импульса управления на его управляющем электроде.
    Фазовый сдвиг импульса управления по отношению к точке естественного зажигания называется углом регулирования (или управления) α. В рассматриваемой схеме точкой естественного зажигания является точка пересечения синусоиды напряжения вторичной обмотки трансформатора u
    2 с осью времени ω
    1
    t. Из рис. 5, б видно, что регулируя угол α от 0 до 180°, можно регулировать напряжение нагрузки U
    d0 от 0,45U
    2
    до Выведем выражение регулировочной характеристики однофазного однотактного управляемого выпрямителя при активной нагрузке (Также, как и у неуправляемого выпрямителя, среднее значение тока нагрузки равно среднему значению тока вентиля:
    â.ñð
    d
    d
    d
    U
    I
    I
    R
    =
    =
    На интервале закрытого состояния вентиля к нему прикладывается напряжение вторичной обмотки трансформатора в обратном, те. запирающем направлении. Максимальная величина этого напряжения равна амплитудному значению u
    2
    , те б 2
    α
    u Рис. 5. Схема (аи временная диаграмма (б, поясняющая работу однофазного однотактного управляемого выпрямителя
    Вопросы для самоконтроля. Сформулируйте принцип работы управляемого однофазного однотактного выпрямителя. Укажите требуемый диапазон изменения угла α для регулирования среднего значения напряжения нагрузки от максимального значения до нуля. Неуправляемый двухполупериодный выпрямитель с нулевым выводом вторичной обмотки трансформатора
    Кривая выпрямленного напряжения этого выпрямителя (рис. 6, б, имеет две пульсации на интервале периода напряжения питающей сети. Каждый из диодов этого выпрямителя проводит ток на интервале времени, равном половине периода напряжения питающей сети. Причем в любой рассматриваемый момент времени ток будет проводить тот вентиль, напряжение на аноде которого в данный момент времени положительно. Так, на интервале времени 0 < ωt < π напряжение положительно, ток проводит вентиль VD1, а на интервале времени π < ωt < 2π положительно напряжение u
    22
    и ток проводит вентиль Определим среднее значение выпрямленного напряжения этого выпрямителя 2
    2 2
    0 1
    2 2 2
    d
    0 9
    ,
    d
    m
    U
    u
    t
    U
    U
    U
    π
    ω
    π
    π
    π
    =
    =
    =
    =
    ò
    (17)
    2 2 2
    d
    U
    U
    π
    =
    , а
    2 Рис. 6. Схема (аи временная диаграмма (б, поясняющая работу неуправляемого двухполупериодного выпрямителя с нулевым выводом вторичной обмотки трансформатора
    T
    VD1

    +
    a)
    б)
    U
    0 2

    VD2
    u
    1
    u
    21
    U
    d u
    22
    R
    d
    u
    22
    u
    d
    U
    d
    u
    21
    ωt
    π
    π
    Сравнивая два выпрямителя, можно видеть, что среднее значение напряжения выпрямителя, приведенного на риса, при одном и том же напряжении переменного тока u
    2
    в 2 раза больше выпрямленного напряжения выпрямителя, приведенного на рис. 4, а.
    Среднее значение тока, протекающего через вентиль, равно половине тока нагрузки
    â.cp
    2 0
    1 1
    d
    2 2
    ,
    d
    I
    i
    t
    I
    π
    ω
    π
    =
    =
    ò
    (19)
    2 2
    2
    ãäå
    2 2
    2
    sin sin sin sin .
    d
    m
    d
    d
    U
    i
    I
    t Обратное напряжение прикладывается к закрытому диоду, когда проводит ток другой диод. Приоткрытом диоде VD2 на интервале времени π ≤ ωt ≤ 2π на диоде VD1 в обратном направлении действует суммарное напряжение двух вторичных обмоток, поэтому максимальное напряжение на закрытом вентиле равно удвоенному значению амплитуды напряжения одной вторичной обмотки, те Действующее значение тока фазы вторичной обмотки трансформатора Ток первичной обмотки трансформатора имеет синусоидальную форму и с учетом коэффициента трансформации трансформатора
    k
    тр
    = w
    1
    /w
    2
    равен 2
    òð
    òð
    2 2 а напряжение первичной обмотки трансформатора отличается от напряжения вторичной обмотки в k
    тр раз 2 òð
    2 2
    d
    U k
    U
    U С учетом рассчитанных значений токов и напряжений первичной и вторичной обмоток трансформатора определим расчетные
    мощности обмоток трансформатора S
    тр1
    , три расчетную мощность трансформатора S
    тр в целом:
    S
    тр1
    = U
    1
    I
    1
    = Р = 1,23Р
    d
    ;
    S
    тр2
    = 2U
    2
    I
    2
    = 1,78P
    d
    ;
    S
    тр
    = (S
    тр1
    + S
    тр2
    )/2 = Определим коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения.
    Разложение вряд Фурье переменной составляющей выпрямленного напряжения неуправляемого выпрямителя позволяет определить амплитуду любой высшей гармонической этого напряжения 2 2
    1
    ,
    d
    km
    U
    U
    kk где k = 1, 2, 3, … – номер гармоники.
    В общем случае для любой схемы выпрямления коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения определяется для основной первой) гармоники. Определим коэффициент пульсаций для первой (основной) гармоники выпрямленного напряжения неуправляемого двухполупериодного выпрямителя с нулевым выводом вторичной обмотки трансформатора 2
    2 0 67 2
    1
    , Частота пульсаций выпрямленного напряжения для этого выпрямителя в 2 раза выше частоты питающей сети, т. е.
    f
    п
    = т f
    c
    = Вопросы для самоконтроля. Сформулируйте принцип работы неуправляемого двухполупериодного выпрямителя с нулевым выводом вторичной обмотки трансформатора. Во сколько раз действующее значение напряжения, подаваемого на вход двухполупериодного выпрямителя с нулевым выводом вторичной обмотки трансформатора, должно быть больше среднего значения напряжения нагрузки. Во сколько раз расчетная мощность вторичной обмотки трансформатора двухполупериодного выпрямителя с нулевым выводом вторичной обмотки трансформатора больше мощности нагрузки

    31 4. Во сколько раз расчетная мощность первичной обмотки трансформатора двухполупериодного выпрямителя с нулевым выводом вторичной обмотки трансформатора больше мощности нагрузки. Во сколько раз расчетная мощность трансформатора двухполупериодного выпрямителя с нулевым выводом вторичной обмотки трансформатора больше мощности нагрузки. Чему равна частота пульсаций выпрямленного напряжения. Чему равен коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения неуправляемого двухполупериодного выпрямителя с выводом нулевой точки вторичной обмотки трансформатора. Во сколько раз максимальное напряжение на закрытом вентиле неуправляемого двухполупериодного выпрямителя с выводом нулевой точки вторичной обмотки трансформатора больше напряжения нагрузки. Неуправляемая однофазная мостовая схема выпрямления Однофазная мостовая схема выпрямления (рис. 7) является двухтактной. Схема содержит четыре диода VD1–VD4, соединенных по схеме однофазного моста и подключенных к сети переменного тока через трансформатор Т. Трансформатор позволяет согласовать напряжение сети u
    1
    и выпрямленное напряжение нагрузки В одну диагональ вентильного моста включен источник переменного напряжения u
    2
    , а в другую – нагрузка (L
    d
    R
    d
    ). Ток вцепи вторичной обмотки протекает на интервале обоих полупериодов питающего напряжения переменного тока.
    Характер нагрузки выпрямителя может быть активным (выключатель, шунтирующий дроссель L
    d
    , замкнут) или активно- индуктивным (выключатель, шунтирующий дроссель L
    d
    , ра- зомкнут).
    1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   13


    написать администратору сайта