Розанов Ю.К. Основы силовой электроники (1992) (1096750), страница 11
Текст из файла (страница 11)
Из ние рис. 2.б видно, что с увеличением угла а среднее значе выходного напряжения (1„будет уменьшаться. Аналитически эта зависимость выражается следующей формулой: (1 = — )с /2(1 япбс(8= — (сг(1+сова). (2.23) 1и /2 я Обозначив через (1„е найденное по выражению (2.10) среднее значение выпрямленного напряжения для неуправляемого выпрямителя (а=О), получим 1+ сов а (1г = (1ао 2 (2.24) Среднее значение выпрямленного тока 1сг . /2(1+соса) ~/~ (2.25) 11г я юг В соответствии с (2.24) изменение угла а от 0 до я приводит к изменению среднего значения выходного напряжения от (1„е до нуля.
Зависимость среднего значения выходного напряжения от угла управления а называется регулировочной характеристикой. Регулировочная характеристика рассматриваемой схемы для случая чисто активной нагрузки представлена кривой 1 на рис. 2.7. Максимальные значения прямого и обратного напряжений при углах а<90' можно выразить в следующем виде: Г,= ~20 Ъ (1я„,„=2 сс2(1~. (2.26) Максимальное значение тока тиристора ,Гги, я Я, 1+сага (2.27) Среднее значение тока тиристора, как и для случая а=О, будет равно половине тока 1„. Деист вгчсг Д " гч"щие значения токов„протекающих через тиристоры ят от гла и обмотки трансформатора, в этом случае зависят т у .а.
С увеличением угла а интервал проводимости тока тиристора уменьшается, а отношение действующего значения тока к сре-, 52 днему (коэффициент формы /со) растет. действующее значение тока связано со средним значением соотношением ткгсг васо 1гАг ° (2.28) Деиствующие значения токов первичнои 1 и вторичнои 1г полуобмоток, выраженные через ток 1г '4 1г=1Ф вЂ” ' 2' (2.29) г 1, = — /со —. г' Расчетная мощность трансформатора Я, также будет зависеть от коэффициента Йо и может быть найдена по формуле Я, = 1,89/со — — — '" (2.30) 1+сога Из (2.28) и (2.30) видно, что угол а оказывает существенное влияние на установленные мощности основных элементов схемы.
Поэтому при проектировании расчет элементов производится из условий работы схемы с максимальным значением угла а. Работа схемы иа активно-индуктивную нагрузку с углом управления а = О. При разомкнутом ключе К (в схеме на рис. 2.4) в цепь нагрузки включена индуктивность 1.о которая обычно выполняет роль фильтра переменной составляющей выпрямленного напряжения. Наличие в цепи нагрузки индуктивности Ег существенно изменяет характер электромагнитных процессов в схеме.
Известно, что индуктивность в электрической цепи является инерционным элементом, в котором изменение тока происходит с запаздыванием относительно приложенного напряжения. Так, после начала работы выпрямителя нарастание тока г, в нагрузке будет происходить постепенно и тем медленней, чем больше постоянная времени т„=й,7К,, Рассмотрим более подробно работу схемы в установившемся режиме, когда среднее за период значение выпрямленного тока стало неизменным. В этом случае форма выпрямленного тока будет зависеть от индуктивности Ь„, частоты выпрямляемого напряжения ог и сопротивления Яо При чисто активной нагрузке она совпадет с формой выпрямленного напряжения, а при наличии индуктивности выпрямленный ток становится более сглаженным и не успевает доходить до нуля в моменты, когда выпрямленное напряжение становится равным нулю.
При увеличении индуктивности или частоты са переменной составляющей выпрямленного напряжения пул- ьации выпрямленного тока уменьшаются, а при значениях 53 Рис. 22Ь Диаграммы токов и напряжений одиофазного двухполупериодного выпрямителя при активно-индуктивной нагрузке (ый,=со) и а=О Рис. 2тк Диаграммы токов и напряже.
ний однофазного двухполупериодного выпрямитела при активно.индуктивной нагрузке (ыЕ.з= ес) и а>О путя, стремящихся к бесконечности, ток становится идеально сглаженным. Прн значениях пут„равных 5 — 10 и более, расчетные соотношения в схеме будут незначительно отличаться от случая„когда озтл = со или оз/с„= со. Поэтому при дальнейшем рассмотрении работы как данной схемы, так и других схем при активно-индуктивной нагрузке принимается допущение озЕ,=со. В этом случае можно считать, что вся переменная составляющая выпрямленного напряжения выделяется иа индуктивности Ел, а постоянная †сопротивлении 1сл. На рис.
2.8 представлены диаграммы токов и напряжений на элементах рассматриваемой схемы при озЕя=со и а=О. Выпрямленное напряжение ия и его среднее значение Е)4 остаются такими же, как при активной нагрузке. Основное отличие заключается в том, что изменяется форма токов тиристоров, которая при пзЕ,=со становится прямоугольной.
В связи с изменением формы токов меняются действующие и мгновенные значения токов тиристоров, токов в обмотках трансформатора и соответственно его расчетная мощность. При озЕ,= со указанные величины принимают следующие значения. 54 м аксимальное значение тока тиристора становится равным среднему значению выпрямленного тока, т. е.
1 мах 14 (2.3'1) и" Деиствующие значения токов . тиристоров 1г„ыз равны и вторичной полуобмотки и трансформатора 1 б а г удут (2.32) 1тямя = 1з = 14!з/2. п 3. Деиствующее значение тока первичной обмотки 1т = 14/)с,. (2.33) 4. Расчетная мощность трансформатора от = 1,34Р4„. (2.34) Так как для постоянного тока, не содержащего пульсаций, действующее и среднее значения равны, то мощности „'„также равны. Поэтому согласно (2.34) коэффициент превышения расчетной мощности трансформатора в данном случае становится равным )с„в=1,34. Таким образом, наличие достаточно большой индуктивности Ел в цепи нагрузки приводит к увеличению расчетной мощности трансформатора, но улучшает согласно (2.32) использование тиристоров по току.
Работа х бота схемы на активно-индуктивную нагрузку с углом управления а>0. Наличие индуктивности Е в цепи постоянного тока при углах управления а>0 приводит к тому, что после прохождения напряжения на вторичной полуобмотке ч р ерез у находящемся в проводящем состоянии тиристоре продолжает К(ротекать ток за счет энергии, накопле Ау вностн. Например, тиристор Р'Я, продолжает прок еннои водить ток и после того, как напряжение и,о станет отрицательным (рис. 2.9). При достаточно большой индуктивности этот тиристор будет проводить ток до тех пор, пока не будет подан управляющий импульс на тир и стор Ю,. Тогда тиристор р",зз включится, а тнристор РЯ выключит Ти исто р р Юз будет проводить ток, пока снова не будет 1 чится.
подан управляющий импульс на тиристор Ю,. Таким об разом, несмотря на то, что управляющие импульсы поступают на тиристор с задержкой на угол а относительно моментов их естественного включения 8=(О„я, 2я:..), ительность протекания тока через каждый тиристор остается — я, я:..), длиравной половине периода напряжения питающей сети. При пзЕ4 —— со ток в цепи нагрузки идеально сглажен, а токи тиристоров имеют прямоугольную форму, но в отличие от схемы, работающей с углом а = О, прямоугольники токов уду сдвинуты относительно выпрямленного' напряжения угол а.
С двиг тока относительно напряжения на угол а прир я на 55 водит к появлению в выпрямленном напряжении ик отрицательных участков, что вызывает- снижение его среднего значения Е1,. Очевидно, что с ростом угла а площадь отрицательных участков увеличивается, а следовательно, среднее значение выпрямленного напряжения уменьшается.
Среднее значение выпрямленного напряжения является его постоянной составляющей и при взЕ,=со выделяется на сопротивлении Аа, а переменная составляющая — на индуктнвности Еа. Учитывая, что форма выпрямленного напряжения повторяется в интервале углов от и до я+а, среднее значение выпрямленного напряжения можно найти по формуле 11а=- ~,,/2Егззшйг)3= — 1Узсоза=Е1аосозп. (2.35) 6 а и Согласно (2.35) среднее значение выпрямленного напряжения становится равным нулю при а=я/2. В этом случае в выпрямленном напряжении площади положительного и отрицательного участков равны между собой и постоянная составляющая отсутствует.
Регулировочная характеристика для активно-индуктивной нагрузки показана на рис. 2.7. Если значение отта таково, что энергии, запасенной в индуктивности Еа на интервале, тогда иа>0, оказывается недо- статочно для обеспечения проз,и идЬ текания тока ц в течение по- ловины периода, то тиристор, о проводящии этот ток, выклю- чнтся раньше, чем будет подан 1 акт управляющий импульс на друз как гой тиристор, т. е.
ранее момента, определяемого углом а. Такой режим работы схемы гг„зг при активно-индуктивной нагрузке называется режимом с прерывистым выпрямленным током (рис. 2.10). Сопоггг ставив сначала диаграммы на кт рис. 2.10 и 2.9, а потом диаграммы на рис. 2.10 и 2,6, увццим, что при одинаковых значениях угла и среднее зна-, чение выпрямленного напряжения в режиме с прерывиср»с.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
