Касаткин А.С., Немцов М.В. Курс электротехники (2005) (1021859), страница 44
Текст из файла (страница 44)
(10.24) г гга, Е = — "' соаб + г !е. я ат (10.25) Из соответствующего уравнению (10.25) семейства характеристик (рис. 10.52) видно, что, изменяя угол опережения В, можно изменять ток нагрузки 1е, а следовательно, и мощность Р = Еге при Е = сопят. Инверторы часто применяются в электроприводе для питания от сети переменного тока машин постоянного тока, Последние могут работать в режиме двигателя или генератора, т. е. потреблять или отдавать энергию. При соответствующем изменении угла управления а и переключении цепей машины одно и то же устройство преобразования может служить как выпрямителем для питания двигателя (см. Рнс, 10.49), так и инвертором для использования энергии генератора (см.
Рис, 10.50) . Мощность инверторов, ведомых сетью, достигает 100 кВт и более. Б, Автономные инверторы. Различают автономные инверторы тока и напряжения. Инвертор тока получает энергию от источника питания через сглаживающий фильтр большой индуктивности. Инвертор напряжения подключается непосредственно к источнику питания с малым внутренним сопротивлением. Рассмотрим установившийся режим работы однофазного автономного инвертора гока с нулевым выводом трансформатора (рис. 10.53), положив, что к моменту времени г = 0 тиристор ГЯ, был закрыт, тиристор ГЕ, открыт, конденсатор цепи коммутации емкостью С за.
К ряжен так, как показано на рис. 10.53 знаками плюс и минус без скобок, трансформатор идеальный и сопротивление цепи нагрузки г . н' В цепь источника постоянной ЭДС Е включен сглаживающий фильтр с индуктивностью Е -, Поэтому ток источника постоянный ! =1 Ф (рис. 10.54, а) . Первый после момента времени г = 0 импульс управления и уп! (рнс. 1054, б) открывает тиристор ГЕ,, и начинается разрядка конденсатора по контуру цепи, отмеченному на рис. !0.53 штриховой линией. При этом ток разрядки конденсатора закрывает тиристор ГЕз и поддерживает открытое состояние тиристора $'Яэ. В результате 173 Практически угол опережения не может быть меныпе некоторого минимального значения () ., необходимого для восстановления не.
тм проводящих свойств тиристора. Для заданного значения угла опере. жения на основании (10.19) и (10.21) можно найти зависимость необходимого значения ЭДС Е от тока нагрузки ге и угла опережения (): Т 10 Рис. !0 52 ! ! г) Рис !0.53 Рис, !0.54 быстро протекаюшего переходного процесса тиристор )75 ! откроется и ток в нем увеличится до значения 1, = 1 (рис, !0.54, в), а тири- стор Р5т закроется и ток в нем уменьшится до нуля (1з = О).
Далее конденсатор под действием напряжения на первичной обмотке трансформатора и = 2Е перезарядится так, как показано на рис. !0.53 знаками плюс и минус в скобках. Через половину периода под действием импульса управления и откроется тиристор !'5з и разрядка конден- упз сатора по тому же копгуру цепи в направлении, обратном предшествующей разр7щке, закроет тиристор Р'5!. Под действием напряжения на первичной обмотке трансформатора и = — 2Е конденсатор перезарядится, как показано знаками плюс и минус без скобок.
Далее процесс переключения тиристоров будет периодически по. вторяться с частотой следования импульсов управления (рис. !0.54, б). Токи тиристоров 1, н 7з представляют собой две последовательности прямоугольных импульсов длительностью Т1(2 и амплитудой 1, сдвинутые относительно друг друга на !12 периода (рис. !0.54, в), а ток нагрузки ! = ю7,7юз(!', — 1з) — последовательность знакоперемен- Н 274 Ю! ных импульсов (рис. 10,54, г) . Его максимальное значение У„= — У = »! Е ж2 — — где г = (ю>/2»2) г„— приведенное сопротивление вторич>»2 г» ной цепи трансформатора к первичной (9.8).
Принцип работы автономного инвергора напряжения рассмотрил! на примере однофазного инвертора с нулевым выводом (рис. !0.55). Он содержит основные тиристоры КЕ, н К5, большой мощности цля переключения тока в приемнике с сопротивлением нагрузки г и узел коммутации, указанный на рис. !0.55 штрихпунктирной линией, Последний содержит вспомогательные тирнсторы )>5, и 1>Я 2 малой к! »2 мощности, диоды (гР! и )гР2, включенные параллельно н встречно основным тиристорам, и ветвь последовательно включенных конденсатора С и катушки индуктивности Е .
Конденсаторы большой емк к' кости С! = Сэ выполняют роль делителя напряжения источника постоянной ЭЛС Е на две равные части Примем, что в исходном состоянии тнристор )>5! открыт, тиристоры (г52, (г5, и Ю закрыты, конденсатор С заряжен так, как показа»! кэ К но знаками плюс и минус без скобок, до напряжения Ц и конденсатор С, разряжается через тиристор КЕ, н цепь нагрузки, >ок в которой равен !'„ =Е/2г». Чтобы изменить направление тока в цепи нагрузки, нужно сначала закрьпь тиристор Ю>, а затем открыть тиристор )>52. Для этого с помощью управляющего импульса системы управления (СУ на рис. 10.55 не показана) открывается вспомогательный тиристор )гБ к ! Начинается разрядка конденсатора С (см.
рис 5.6 и 5В). В процессе коммутации можно выделить три следующих друг за другом этапа (рис. 10.56). На первом этапе в интервале времени 12 — г, ток разрядки !' ( !' = Е)2г замыкается по цепи тнристора )гб! (контур 1), прямой ток которо>о !' — ! > О. Прямое падение » напряжения на тиристоре поддерживает диод !гР! в закрытом состоянии.
В момент времени 1, ток в тирнсторе уменьшится до нуля и он закроется. После закрывания тнристора )г5! в интервале времени !,— в 12 ток разрядки ! > ! =Е/(Эг ) будет замыкаться через диод )гР! (контур 2). При этом прямое падение напряжения на диоде поддерживает тиристор )>5! в закрьпом состоянии до полн >го восстановления его управляющих свойств.
Одновременно происходит перезарядка конденсатора С так, как К показано на рис. 10.55 знаками >шюс н минус в скобках. Это подготав. пинает узел коммутации к следующему этапу переключения тири. егоров. В момент времени г, нрямои ток диода !' — ! уменьшится С» до нуля, диод закроется и начинается завершающий этап коммутации, 215 ~Узм мммутауиа ЕУ2 г„ -и О Ряг !О бб на котором ток разрядки ~ = ~ замыкается через цепь нагрузки н (контур 3). При этом конденсатор С получает энергию от источника, к компенсирующую ее потери на предыдущих этапах коммутации, и заряжается до напряжения — (/б. В момент времени гч ток разрядки ! = 0 уменьшается до нуля н вспомогательный тиристор Г5, закрывается.
После окончания процесса перезарядки конденсатора под действием управляющего импульса системы управления открывается основной тиристор г'5,. Направление тока нагрузки изменится на обратное, и этот ток будет равен току разрядки конденсатора Ст. Далее процесс коммутации тиристоров будет периодически повторяться с частотой следования импульсов управления.
На основе автономного однофазного инвертора с нулевым выводом можно создать автономные мостовые однофазные, а также многофазные инверторы. Мощность автономных ннверторов, как правило, меньше мощности инверторов, ведомых сетью 27б 10.12. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ И ЧАСТОТЫ Преобразователями постоянного напряжения (коыверторы) называют устройства, предназначенные для изменения значеныя постоянного напряжения.
Они основаны обычыо ыа импульсных методах, которые позволяют осуществлять преобразование с минимальными потерями энергии. Различают два основных типа импульсных преобразователей постоянного напрюкеыия (рис. 10.57, а и 10.58, а). Рассмотрим установившийся режим работы тыловых преобразователей, приняв что элементы их цепей идеальыые. Ключ К работает с постоянной частотой и за олзш период Т замкнут в теченни времени гл. Значение емкости С велико и постоянная времеыи С гя» Т. Последнее допущеыие означает, что за время одного периода напряжение ыа емкостном элементе изменяется мало и можно считать (10.26) и, = и„=- солж. В схеме преобразователя по рис.
10.57, а при замыкании ключа К ток в индУктивном элементе Равен 2е н в дальнейшем опРеделаетса вторым законом Кирхгофа для контура 1 аТ и =-Š—. =Š— и, г.= '' = с т, е, с учетом (10.26) линейно возрастает (рис. !0.57, 6) Е-и, 1с 1саш~+ Е При размыкании ключа К ток в индуктивном элементе равен гс, „и в дальнейшем определяется вторым закоыом Кирхгофа для контура 2 К о7 Рнс.
10.57 277 йс нс=ь = — нс сл т. е. с учетом (10.26) линейно убывает (рис. 10.57, б) яс )ь = 2сшш Ток в емкостном элементе 1,=1,— 1„переменный. Периодическая зарядка и разрядка емкостиого элемента поддерживает неизменным уровень тока в приемнике с сопротивлением нагрузки г„. Второй закон Кирхгофа для средних значений напряжений на элементах контура 2 при нь, =0 и и„р,в= -Е гя)Т определяет регулировочиую характеристику преобразователя тн и„=Е. Т Работу преобразователя по схеме рис. 10.58, а иллюстрирует временная диаграмма на рис.
10.58, б, которой соответствует регулнровочная характеристика 1 и =Š— —. я 2я 1 —— Т Регулирование значения постоянного напряжения в обоих рассмотренных выше случаях осуществляется без потери энергии в самих преобразователях. В качестве ключа в преобразователях малой и средней мощности (до 1 кВт) используются биполярные и полевые транзисторы, в преобразователях большой мощности — тиристоры.
с! чс ср 'с Рвс. 10.58 278 10.13. КЛАССИФИКАЦИЯ УСИЛИТЕЛЕЙ Усилителями называются устройства, предназначенные для увеличения значений параметров электрических сигналов эа счет энергии включенного источника питания. Различные усилители применяются для преимущественного усиления значений тех или иных параметров сигналов. По этому признаку они делятся на усилители напряжения, тока и мощности. Возможны линейный и нелиненный режимы работы усилителя. В усилителях с практически линейным режимом работы получается минимальное искажение формы усиливаемого сигнала, который всегда мож. но представить совокупностью гармоник различной частоты (4.2) .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
