Касаткин А.С., Немцов М.В. Курс электротехники (2005) (1021859), страница 42
Текст из файла (страница 42)
обходимого уровня, которое затем выпрямляется. Сглаживающий фильтр уменьшает пульсации выпрямленного напряжения. Стабилизатор поддерживает неизменным напряжение на приемнике П при изменении напряжения сети. Отдельные узлы выпрямительного устройства могут отсутствовать, что зависит от условий работы. В дальнейшем вместо термина "выпрямительное устройство" будем пользоваться сокращенным — "выпрямитель". По числу фаз источника выпрямленного синусоидального напряжения различают однофазные и многофазные (чаше трехфазные) выпрямители, по схемотехническому решению — с выводом нулевой точки трансформатора и мостовые, по возможностям регулирования выпрямленного напряжения — неуправляемые и управляемые. В неуправляемых выпрямителях для выпрямлении синусоидального напряжения включаются диоды, т.
е. неуправляемые вентили, а для сглаживания выпрямленного напряжения— обычно емкостные фильтры. Лля упрощения расчетов примем, что приемник представляет собой резистивный двухполюсник с сопротивлением нагрузки, а диоды— идеальные ключи, т. е. реализуют короткое замыкание цепи для тока в прямом направлении и ее разрьв для тока в обратном направлении. А, Однофазные выпрямители. В однофазном выпрямителе с нулевым выводом трансформатора приемник подключается к выводу от середины вторичной обмотки трансформатора (рис.!0.34).
Рассмотрим сначала работу выпрямителя без сглаживающего фильтра (ключ К разомкнут). Если в каждой половине вторичной обмотки с числом витков юэ считать положительным то направление тока, при котором соответствующий диод открыл, то ток в каждой половине обмотки и в каждом Рис.!0.35 258 г —- с 1 ГТ 11! Рис.! О 34 Рис !0.35 ит,иг и его действующее значение 110.13 равны значениям соответствующих величин синусоидального тока той же амплитудой. Ток в первиююй обмотке трансформатора с числом витков н, сииб соидальный кт = Т вЂ” з)поэт О! о' 1 ют ! = 1!! — 1т) И 0 и, зо 0 и,1 диоде будет синусоидальным в течение положительного 1для этой половины) полупериода и равным нулю в течение отрицательного попупериод грие, !0.35, а).
В приемнике положительные направления обоих токов совпадают, т.е. ! =!', + гз 1Рис. 10.35, 6). 6) н При идеальном трансформаторе по- стоянная составляющая тока нагрузки 1о = — Ую = 0,642ю (10.12) / 2 Т22 / 2 Т12 1 / —, Г '2г=„~ — Г Т"!" о Т о о! ,/г2 и совпадает по фазе с синусоидальным напряжением сети (рис. 10.35, е) Ю! ж! и = (и, — И,) — = (l — з|п о|1. 2ж! т Ю! Рассмотрим, как изменится работа выпрямителя после включения сглаживающего фильтрз (кл|оч К ззмкнус).
По первому закону Кирхгофа для узла ! цепи прямой ток диода гО! С и* или |т и 1,=С С ин!'г, . где и =и =и! = П 5|пщ1 С н т 1 = С вЂ” = щСсоз щ| 'С С вЂ” напряжение на конденсаторе фильтра и ток в нем. Подставив в зто уравнение значение токз 1, =О, определим момент времени 1, закрывания диода. 0 !.|Ссозюг, ь — '" гйпщ|, = О, Г и откуда и !|сиз( — о|г С ! 1! М Начиная с момента времени 1,, нзпряжение на приемнике будет изменяться ца экспоненциальному закону (см. з 5,5): 1 — 1! С н и = и = У з)пы1|е н С т как показано на рис.
10.36, а штриховой линией. В момент времени 1, напряжение нз конденсаторе и, и на входе выпРЯмитела и, = — У, з(п щт бУдУт Равны и откРоетсн диод Юз. Палее процесс в цепи буде! периодически повторяться. Происходит периодн- 260 ческая зарядка конденсатора фильтра током 1 от источника энергии и его последующая разрядка на цепь приемника (рис. 10.36, б) . Включение сглаживающего фильтра увеличивает постоянную составляющую с7с и уменьшает процентное содержание гармонических составляющих в кривой выпрямленного напряжения.
Зависимость среднего значения выпрямленного напряжения Ц от среднего значения выпрямленного тока 7е называется виеигией характеристикой выпрямителя. На рис. 10,37 приведены внешние характеристики однофазного выпрямителя без сглаживающего фильтра (кривая 1) и со сглаживающим фильтром (кривая 2). Уменьшение напряжения с7с при уменьшении сопротивления цепи нагрузки и увеличении выпрямленного тока объясняется увеличением падения напряжения на реальном диоде с нелинейной ВАХ, а во втором случае — также более быстрой разрядкой конденсатора. В однофазной мостовой схеме выпрямлении (рис.
10.38) четыре диода образуют четыре плеча выпрямительного моста, Одну половину периода два диода в противолежащих плечах моста проводят ток 1,, а другие два диода заперты. Вторую половину периода два других диода проводят ток 1т, а первые два диода заперты (рис. 10.39,а) . Для мосто. вой схемы справедливы все полученные выше соотношения для выпря- Рис. 10.37 Рис. 10.36 Рис. 10.38 261 а) ни Си иа 14 Рис. !О 39 мигеля с нулевым выводом трансформатора. Ток нагрузки выпрямленный ! = 1, + 1, (рнс. 10.39, б), а ток источника ! = Н вЂ” !з синусои- н дальный (рис. 10.39,а).
Б. Многофазные выпрямители, Многофазное выпрямпенне дает возможность значительно уменьшить пульсации выпрямленного напряжения. На рис. 10.40 показана схема трехфазного выпрямителя с нулевым выводо.ч трансформатора В каждый данный момент времени ток проводит только тот диод, анод которо~о соединен с выводом той вторичной обмотки трехфазного трансформатора (а, Ь нли с), напряжение на которой (и, и или и ) положительное и наибольшее л' Ь с (рис.
10.41,а). и„с„ Рис. !040 !а! ! = — ! А а' И "'з ! = — ! В „, Ь' !е ! С „, с н ! ток нагрузки !' = !' + ! + ! имеет постоянную составляющую /а, н а Ь с а выпрямленное напряжение совпадает с огибающей положительных полуволн напряжений вторичных обмоток и„= г„! (рис. 10.41, в). Заметим, что токи во вторичных и первичных обмотках трансформатора имеют постоянные составляющие /а/3 и ю!/а/(Зиз).
В трехфаэной мостовой схеме выпрямителя нулевой вьвод вторичной обмотки трехфазного трансформатора не нужен, поэтому его вторичные обмотки могут быть соединены как звездой, так и треугольником или, если позволяют условия работы, трехфазный трансформатор может вообще отсутствовать Прн отсутствии трехфазного трансформатора выпрямитель подключается к трехфазному источнику, например, как показано на рис.
10.42, Половина диодов выпрямителя (РР!, 1'Р, и ГР,) образует группу, в которой соединены все катодные вьводы, а у второй половины диодов (7Рз, 1Р, и 1'Р,) соединены все анодные выводы. Примем значение потенциала нейтральной точки л! трехфазного исто и!ика ч2 = О, При этом потенциалы его вьшодов соответственно равны !ч = 1/ а!поз!; Ш =и а а ~сЬ Ь ч! =и с с = 1/ а1п(ьэ! - 120'); = // а1п(са! — 240'), что показано на рис. 10.43, а. В каждый данный момент времени работает тот диод первой группы, у которого анодный вывод имеет наибольший положительный потенциал ч! ам» > 0 относительно потенциала нейтральной точки !т!, а вместе с ним — диод второй группы, у которого катодный вьюод имеет наибольший по абсолютному значению отрицательный потенциал ) ч! 1 относительно потенциала этой же Ка! тат точки.
Чтобы проследить порядок переключения диодов, разделим один период Т работы цепи на шесть равных интервалов времени, как показано на рис. 10,43, а. В табл, 10,2 для каждого интервала времени приведены величины с наибольшим положительным потенциалом анодов „„, диодов первой группы и с наибольшим по абсолютному 263 Для идеального трансформатора токи вторичных обмоток а' и / представляют собой три последовательности импульсов с периодом с повторения Т = 2л/ьз, длительностью Т/3 и амплитудой / =1/ /г кажа' а! а! н дая, сдвинутые относительно друг друга на 1/3 периода (рис.
10.41, б), токи первичных обмоток равны Таблица ! О 2. Порядок переключения диодов я трехфланой мостовой схеме яыярямятеля Помер интервале 1~ Диод первой Диод второй " Кат тах группы груллы "А мах УЛ4 УП6 1 ттс УРт 1 02 1 тэа утз у ту Упэ Удз УЛ5 1 ~5 ча ыа "Ь чь 'рс ~с чЬ чс 'чса 'тса 5Ь топо. упрдвляемые ВыпРямители 11ринципы построения управляемых однофазных и многофазных выпрямителей такие же, как и одноименных неуправляемых выпрями.
телей, но диоды, т, е, неуправляемые вентили, заменяются тиристорами, т. е. управляемыми вентилями. Программа включения последних задается соответствующей последовательностью управляеощих импульсов напряжения системы управления. Рассмотрим работу однофазного управляемого выпрямителя с нулевьеле выводом трансформатора (рис. 10.44) Режим работы выпрямителя в общем случае .ависит от значения параметров цепи на- тбч значению отрицательным потенциалом катодов ~ 5ск, 1 диодов Клт юах второй группы, а также номера открьпых диодов каждой группы.
В течение одного периода происход5п шесть переключений, т. е. в 2 раза больше числа фаз ш = 3. Работу вьп5рямнтеля иллюстрируют совмещенные по времени кривые токов диодов первой группы 1,, 15 и 15 (рис. 10.43,6),токов диодов второй группы ет, !4 и 16 (рис, 10.43, в), тока нагрузки 15 6 15 = (а 6 16 6 16 и выпрямленного напряжения и, = г (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
