Касаткин А.С., Немцов М.В. Курс электротехники (2005) (1021859), страница 43
Текст из файла (страница 43)
10.43, г) н переменные фазные токи трехфазного источника — 15, (Ь вЂ” 15 14 и 1, =15 — 16 (рис. 10.43,д). Заметим, что максимальное значение выпрямленного напряжения равно амплитуде синусоидального линейного напряжения трехфазного источника,/3 (Т, ю' а максимальное значение выпрямленного тока Тл = хl 3(l /гя, Мощность многофазных неуправляемых выпрямителей обычно средняя илн большая (от десятков до сотен киловатт н больше при токах до !00000 А).
Мощность однофазных неуправляемых выпрямителей малая или средина (от единиц до десятков киловатт). Коэффициент полезного действия неуправляемых выпрямителей достигает 98ага. грузки. Наиболее распространены два случая. Схема замещения цепи нагрузки содержит. 1) резистивный элемент с сопротивлением н' 2) последовательное соединение резистивного г и индуктивного Е н н элементов. Примем для упрощения анализа, что трансформатор с числом витков первичной н11 и каждой половины вторию1ой н11 обмоток — идеальный с напряжениями на половинах вторичной обмотки и, и нэ (рис. 10.45, а) .
При отсутствии индуктивности цепи нагрузки два плеча выпрямителя работают независимо один от другого (рис. 10.45, в) как однофаэные однополупериодные управляемые выпрямители, последовательности управляющих импульсов напряжения которых, поступающих от системы управления СУ (см. рис.
10.44), сдвинуты относительно друг друга на половину периода (рис. 10.45, б). При угле управления а < 180' ток в первичной жэ обмотке трансформатора ! = — (1, — 11) в отличие от получающегоЮ1 ся в цепи на рис. 10.35 не синусоидальный (рис. 10.45, д), а ток в цепи нагрузки 1'„=- 1, + !1 представляет собой последовательность импульсов с длительностью 772 — 2!г и периодом повторения Т72 (рнс.! 0.45, г) . Наличие индуктнвности цепи нагрузки (рис.
!0.46) изменяет характер процесса в выпрямителе. После открьвания тиристора Г51 или гЯэ ток я нем и в цепи нагрузки плавно увеличивается и в магнитном поле индуктивного элемента запасается энергия. За счет этой энергии ток в соответствующем тиристоре и в пепи нагрузки не уменьшится до нуля при изменении полярности питающего напряжения. Следовательно, интервалы открытого состояния тирнсторов Г51 и )'51 воз. растут тем больше, чем больше значение индуктивности 7.а.
При некотором значении индуктнвности ток в цепи нагрузки становится непрерывным, а при Е -1 ~ — постоянным. Переключение тирнсторов при н принятых допущениях происходит мгновенно. Рассмотрим работу выпрямителя подробнее, положив, что индуктивность 7. - и к моменту времени г =0 тиристор 1'5, был закрыт, н а тиристор $'оэ открыт. Первый после момента времени г =0 импульс УпРавлениЯ ит„! откРьвает тиРистоР )'51 и напРЯжение межДУ его анодом и катодом становится равным нулю (и = 0).
Прн значении угла управления а ( 180' (рис. 10.47, а) напряжение между анодом и катодом ранее проводившего тирнстора, как следует иэ второго закона Кирхгофа для контура ! цепи (рнс. 10.46), будет иметь отрицательное значение (и 52 = из — и ( 0), что приводит к его запиранию. 1 Одновременно положительное напряжение и, ) 0 (рис. 10.47, а), действующее в контуре 2 цепи, определяет ток в открытом тнрнсторе 1'5, и в цепи нагрузки. 2бб Через 122 периода после включения тиристора )У5, и выключения тиристора (УЯг под действием импульса управления и (рис.
10.47, б) упг откроется тиристор (Убг, !!а22ряжспис мсжцу анодом и катоцом тиристора у'Я, станет отрицательным (и,. = и, — и, ( 0) (рис. 10.47,а) и он запирается. Далее процесс переключения тиристоров периодически повторяется, так что токи в них г, и (г представляют собой поа2сдовательность прямоугольных импульсов с амплитудой ге = (2е/г и и длительностью 772 (рис.
10.47, а), ток нагрузки постоянный (!и = = !е = 1, + !2) (рис. 10.47, е), я ток в псрвичной обмотке трансформан' г тора ! = — (12 — гг) получается в виде последовательности имнуль- Н' 2 И сов разного знака с амплитудой — гп (рис. 10.47, д). Его первая ж 2 гармоника г', показанная штриховой линией, отстает ло фазе от (2) ' И' 2 синусоидального напряжения сети н = — (и, — иг) на угол управлез~уг ния а. Это означает, что индуктивная реактивная мощность выпрямителя Д отлична от нулевого значения. При отсутствии естественной ннцуктивностн целя нагрузки аналогичный режим работы выпрямителя будет при включении последовательно в цепь нагрузки сглаживающего фильтра в виде катушки с индуктивностью А ф Регулировочная характеристика выпрямителя по схеме на рис.
10.44 определяется зависимостью — ( 5!пшгишу = и и! а 1 + еоуа (10.14) а вьп2рямителя по схеме на рис. !046 нри 1. — зависимостью и и я+а 2 (е = — ) 5!Пмгаогу = (I соаа я а т (! 0.15) и приведена на рис. 10,48, а. Регулировочные характеристики при (.н = = 0 и А — ограничивают область расположения регулировочных н характеристик для промежуточных значений > А, > О. На рис.
10.48, б привецены внешние характеристики управляемого однофазного двУхполУпеРиолного выпРЯмителЯ ип(гс) пРи Различных значениях угла управления а = сола! с учетом падения напряжения на реальном тиристоре. 268 О бб'Ю уО тга Гбп ИО к О а) Рис. ! 0.4В б) ги ие = — 'л сова> Е, я (10.1 6) 269 И, яг Заметим, что вследствие индуктивности рассеяния обмоток реального трансформатора и инерционности процессов включения и выключения тири.
сторов последние переключаются не мгновенно. Многофазные управляемые выпря. мигели имеют, как правило, большую мощность (сотни киловатт и больше) и применяются в электроприводе с машинами постоянного тока, в линиях электропередачи постоянного тока, для работы электролитических ванн и т.д. Однофазные управляемые выпрямители имеют малую и среднюю мощность (от единиц до десятков киловатт) и применяются в свароч. ных устройствах, электровибраторах, для зарядки аккумуляторов. В последнем случае аккумулятор включается в цепь нагрузки после.
довательно со сглаживающим фильтром (рис, 10.49, где Е и г — по- ет стоянные ЭДС и внутреннее сопротивление аккумулятора), Если положить, что иццуктивность сглаживающего фильтра Л -, то процессы Ф в выпрямителе совпадают с представленными на рис. 10.47. Изменяя среднее значение выпрямленного напряжения по регулировочной характеристике (1О.! 5) можно управлять током зарядки аккумулятора (10.17) 1 0.1 1.
И НВ ЕР ТОРЫ Инвертированием называется процесс, обратный выпрямлению, т, е. преобразование постоянного тока в переменный, а инверторами устройства, реализующие этот процесс. Различаю» ипверторы, ведомые сетью, и автономные инверторы. Первые служат для передачи энергии в сеть с переменным током заданной частоты, которая н определяет необходимую частоту преобразования. Вторые служат для питания автономных приемников, а частота преобразования задается системой управления инвергором.
А, Ииверторы, ведомые сетью. У однофазного выпрямителя с нулевым вьводом трансформатора для зарядки аккумулятора (рис. 10.49) угол управления 0 < а < 90' (см. рис. 10.47), постоянные ЭДС Е и ток»' = Уп аккумулятора направлены встречно, что соответствует перел даче энергии из сети переменного тока в цепь постоянного тока.
Если увеличить угол управления 90' < а < 180' и изменить направление постоянной ЭДС Е аккумулятора на противоположное, то последний может не потреблять энергию и отдавать ес в сеть перемешюго тока, т. е. процесс выпрямления сменится на инвертирование. Рассмотрим условия возникновения установившегося процесса инвертирования подробнее, сохранив в цепи инвертора (рис. 1050) обозначения и направления токов и напряжений, принятые для одноименного выпрямителя (см. рис. 10.49) . В установившемся режиме ток в ветви с аккумулятором постоянный !» = 7п), так как предполагается, что у сглаживак»щего фильтра и индуктивность А .
Заметим, что если в выпрямителе сглажнва»оф щий фильтр может и отсутствовать (см. Рис. !0.44), то в инверторе он определяет принцип его работы. Процесс переключения тиристоров в инверторе аналогичен их переключению в выпрямителе на рис. 10.47. Примем, что к моменту вре. мени г = 0 (рис. 10.51, а) тиристор 1782 был открыл, а тиристор Г5» закрьц. Последующие переключения тиристоров задаются двумя последовательностями импульсов управления и, и и с периодом уп» упэ повторения Т = 2я/со, сдвинутыми относительно друг друга на половину периода Т!2 (рис.
10.51, б). Первый после момента времени т = 0 импульс управления и, открьвает тиристор губ», и напряжение между его анодом и катодом станет равно нулю и, = О. Если при этом угол управления а < 180', (10.18) то напряжение между анодом и катодол» ранее проводившего тирнсто- 270 аьнг а) В а 2г Рнс. !0.50 ра, как следует из второго закона Кирхгофа, составленного для контура 1 цепи, будет иметь отрицательное значение (иу5, = и, — и, < О), что приведет к его запиранию. Одновременно положительное напряжение и, + Е > О, действующее в контуре 2 цепи, определяет ток в открытом тиристоре Уо! и аккумуляторе = ге. и При значении угла управления а > г) 2„,в„ 5) !7 > !80' напряжение между анодом Рнс. !0.5! и катодом ранее проводившего тиристора УЯг будет иметь положительное значение (и 2 = иг — и, > О) и его запирания не произойдет. Это явление называется срывом инвертирования или опрокидыванием и ивер тора, Ззпирание ранее проводившего тиристора под действием обратного напряжения, равного напряжению сети переменного тока, трансформированному на вторичной обмотке трансформатора, определяет название инвертора — ведомый сетью Через половину периода после включения тиристора У8! и выклю.
чения тиристора Юг поц действием импульса управления и откро. ун2 ется тиристор Уог. Одновременно напряжение между анодом и катодом тиристора УЯ, станет отрицательным ги, =и, — иг < О) и он запира- г 27! и,=г Г,-Ь. вт Из (10,19) видно, что ток аккумулятора ), = (Е ь (Га) )г„ (10.19) (10.20) имеет положительное значение, если выполняется условие!.'+ ст ) 0 а или с учетом соотношения (10.15) 2 Е ) — (Г = — (l — спас. (10.21) Условие (10.21) и ограничение (1О.!8) определяют значение угла управления в режиме инвертирования 90' < а < 180 . (10 22) При этом напряжение (г < 0 н развиваемая аккумулятором моща ность Р = Рйа имеет положительное значение, а мощность цепи первичной обмотки трансформатора, для вычисления которой надо определить первую гармогщку тока 1,! (показана на рис.
10.51, г штриховой линией), Р = И, сова — отрицательное значение, т. е. сеть переменного тока является приемником, а аккумулятор — источником энергии. Если значение угла управления 0 < а < 90', (10.23) то напряжение П ) О, В этом случае как мощность, развиваемая ак. кумулятором, так и мощность первичной цепи трансформатора имеет положительные значения. Энергия, поступающая из сети переменного тока и аккумулятора, преобразуется в тепловую энергию, которая рассеивается во внутреннем сопротивлении г последнего. ВТ ется, Далее процесс переключенин тиристоров периодически повторяется так, что токи в них представляют собой две последовательности прямоугольных импульсов длительностью Т~2 и амплитудой lе, сдвинутые относительно друг друга на 1/2 периода (рис.
10.51, в) . При этом ток в цепи аккумулятора ! = П + /, = )а постоянный (рис. 10.51, г), н а в первичной обмотке трансформатора ! = из/тг,(~', — !т) состоит из последовательности импульсов разного знака (рис. 10.51, г) Напряжение на ветви с последовательным соединением аккумулятора и сглаживающего фильтра равно напряжению на вторичной обмотке трансформатора и = и, в интервалах времени, когда тиристор И5, открыт, а тиристор !'5т закрыт, н и = пт в интервалах времени, когда тирин стор Роз открыл, а тиристор !'Я, закрыт (рис. 10.51, д). Переменная составляющая определяет напряжение на сглаживающем фильтре, а его постоянная составляющая — напряжение на аккумуляторе Работу инвертора часто определяют не значением угла улравле. ния а (10,22), а значением >ела олерезгения 0 < 13 = 180 — а < 90'.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
