Розанов Ю.К. Основы силовой электроники (1992) (1096750), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Зависимость удельной реак- тивной мощности от частоты прило- женного напряжения для конденсато- ров типов К75-!О, К77-5 и К72-11 Рис, 1.17. Зависимость амплитулы до- пустимого напряжения от частоты где и — номер гармонической составляющей напряжения; С— емкость конденсатора на частоте основной гармоники; оуг — частота 1-й гармоники напряжения; 17„— действующее значение и-й гармоники; 133„— тангенс угла потерь для и-й гармоники. Из (1.9) можно определить допустимое действующее значение эквивалентного напряжения на нормированной частоте оу„, значение которой обычно приводится в технических условиях.
Важнейшим параметром, определяющим удельные характеристики конденсаторов переменного тока при заданной надежности, является частота гармонических составляюших приложенного напряжения. Типичная зависимость амплитуды синусоидального напряжения от частоты в относительных единицах приведена на рис.
1.!7. Эта зависимость построена по критерию допустимой мощности потерь и допустимого эффективного тока 19). В зависимости от частоты и формы напряжения при выборе требуемого типа конденсатора может преобладать тот или иной ограничивающий фактор. Например, при трапецеидальной форме напряжения на конденсаторе при низких частотах и малой длительности фронтов ограничивающим фактором является амплитудное значение импульсного тока, а при повышенных частотах синусондального напряжения (свыше 1 кГц) — дополнительная мошность потерь.
В качестве ограничивающего фактора при выборе конденсатора выступает также его кратковременная электрическая прочность, в соответствии с которой нормируются значения номинальных напряжений. Допустимое напряжеш!е может также выбираться нз условия ограничвния мощности частичного разряда, исходя из ограничения максимальной температуры при постоянстве потерь, 36 тока непос Поскольку реактивная мощность конденсатора перемени епосредственно зависит от частоты, удельные показатели ого конденсаторов (отношение реактивной мощности б н другому параметру) также являются функциями частоты. В качестве примера на 'рис. 1.13 приведены зависи- 'мости удельных объемов некоторых современных отечествен- ных т!Ьпов конденсаторов переменного тока от частоты.
Из рис. 1.13 видно, что для конкретного типа конденсатора существует оптимальная частота приложенного напряжения, при которой его объем будет минимальным. Электролитические конденсаторы являются основными эле- ментами фильтров постоянного тока. В рабочем режиме конденсаторы находятся под постоянным воздействием как постоянно, так и переменной составляющих напряжения. бычно в технических условиях на электролитические конденса- торы в качестве основных параметров кроме значений емкости указываются номинальное значение постоянной составляющей и допустимое значение переменной в виде синусоидального напряжения частотой г'= 50 Гц. Однако п и боле следует учитывать и другие факторы, вызывающие уменьшение проводимости конденсатора как элемент та в целом следствие, снижение его фильтруюшей способности 191 оп Так, при сннусоидальном токе фильтруюшая способы ость ое с ределяется полным сопротивлением конденсато Е, р оответствует схеме замещения, представленно" т ра с, кото- 119а ге С— и на рис.
, а, где С,— емкость, обусловленная диэлектриком; гго г,— активные сопротивления, соответствующие потерям в диэ- лектрике и электролите, а Е, †эквивалентн индуктивность секции н выводов. Согласно схеме замешения при частоте 7 я =,ягС~Т~2юц„)Г, п.!0) где С, г,=г,+г„С„= - 1-ЫХ.)" .Уо = 1/2п,„/Х, С,. Значен ие С, зависит от типа конденсатора, его парамет и частоты. И ндуктивность 7',, является сравнительно стабильной р етров величиной. Другие параметры, например 133, имеют частотную, временную и температурную зависимбсти.
Кроме того, суще- ствуют технологические разбросы параметров, носящих обй уч ный характер. Учитывая влияние указанных факторов на проводимость конденсаторов, оценку и сопоставление их ель- ных показателей при повышенных частотах следует произво- Лить по так называемому эффективному значению емкости С,а = 1!2я)Ус. (1.11) 37 гз кз л,з а) хс» но сну у ю гн 39 Р 1.19. С а замешениа злектролитичсского конденсатора на повышенной частоте (а) и зависимость полного соппотивлснии от частоты дла конден р типа )(50-20 (б) На ис.
1.!9,б в качестве примера приведена 'зависимость относительного значения Лс. от частоты для конд р а рис. к н енсато ов типа К50-20 при температуре окружающей среды 25' С. Штриховой линией показана частотная характеристи дка и еацьного конденсатора (Е„=г,=О). Из приведенных зависимостей следует, что фильтрующая способность конденсаторов К50-20 начинает снижаться при частотах свыше 10 кГц, а при частотах более 20 кГц применение их становится нецелесообразным. При частотах выше указанных следует использовать конденсаторы с органическим или керамическим диэлектриком, Если форма переменной составляющей протекающего через конденсатор тока отлична от синусоиды, то эффективность фильтрации конденсатора также изменяется.
Например, при больших значениях й/с(1 составляющие переменного йапряжения на выводах конденсатора, обусловленные индуктивностью Ь„возрастают и могут значительно превышать переменную составляющую напряжения собственно на емкости С,. 38 При воздействии на конденсаторы пульсаций напряжения несинусоидальной формы их фильтрующие и нагрузочные способности изменяются от спектрального состава этих пульсаций. Поэтому на некоторые типы оксидно-элект)1олитических конденсаторов кроме указанных выше частотных зависимостей в технических условиях иногда приводятся номограммы, позволяющие определить допустимую . амплитуду напряжения конкретной несинусоидальной формы, например трапецеидальной, в функции частоты. Для предварительных оценок на этапах проектирования электронной аппаратуры достаточно учитывать основные, преобладающие гармоники в пульсации напряжения на конденсаторе, используя для расчетов принцип наложения.
Полученные данные следует уточнять экспериментально, в частности, измеряя действующие значения токов (при помощи термоамперметров), а также температуру корпуса конденсатора и окружающей среды. В табл. 1.2 и 1.3 приведены типы отечественных конденсаторов, используемых в преобразователях средней мощности. Таблица 1.2.
Конденсаторы переменного тока (коммутирующие и фильтровые) Таблг)зна 1.3. Конденсаторы ностониного и пульсирующего токов (фильтровые) ГЛАВА ВТОРАЯ ВЫПРЯМИТЕЛИ 2.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ 1иыкохуиое иа1лугохеиие ггаам 1лреилеииао) 1 1 1 и гу 1 лр е 1 тр (оеоеиеииае) 1 1 Рис. 2.1. Структурная схема выпрамителя Выпрямителем называется статический преобразователь электр ч и вской энергии переменного тока в постоянный ток. Такой егат, преобразователь представляег собои электрическии агре силовая часть которого состоит в общем случае из следующих основных узлов (рис. 2.1): а) трансформатора Тр; б) блока полупроводниковых элементов в) выходного фильтра Ф.
Выпрямители обычно классифицируют: по мощности; по напряжению; по числу фаз первичной обмотки трансформатора; по схеме выпрямления; по способу регулирования выходного напряжения. Классификация выпрямителей по мощности и напряжению ьма условна. Обычно по мощности выделяют выпря)ыители: весьма у маломощные — до ! кВт, средней мощности — до — о 100 кВт и мощные — свыше 100 кВт, а по напряжению: низкого — до 250 В, среднего — до !000 В и высокого — свыше 1000 В. По числу фаз первичной обмотки трансформатора выпрямители делятся на однофазные и трехфазные. Под схемой выпрямления, как правило, понимают схему соединения полупроводниковых элементов и трансформатора.
По схеме выпрямления различают выпрямители: с одним диодом (однофазный однополупериодный); со средней точкой (однофазный двухполупериодный и трехфазный); мостовые. Отдельно выделяют класс выпрямителей с многофазной сх м е ой выпрямлении (шесть, двенадцать и более фаз вторичной обмотки трансформатора). Однако изготовление многофаз ных трансформаторов связано с конструктивными и технологическими трудностями, поэтому в большинстве случаев Рис. 2.2.
Однофазиый однополупериодный выпрямитель а — схема; б — Лиыраыма тока и вапряжсавя на зммеатах схемы; к — диаграмма выпрямленного яалргиелвя в схеме с анодом; г — дяаграмма выпрямленного лапряаевяя в схеме с тврясгором многофазные схемы получают путем последовательного или параллельного включения трехфазных выпрямителей, имеющих разные схемы соединения обмоток трансформаторов.
Такие схемы называют многофазными эквивалентнымн или комбинированными. Процесс выпрямленна осуществляется непосредственно полупроводниковыми элементами схемы выпрямленна. Рассмотрим сущность процесса выпрямления на примере простейшей однофазной однополупериодной схемы, именуемой иногда в литературе однофа зной однотактной. Схема состоит из трансформа!гора Тр, диода УР, резистора М,, являющегося активной нвгрузкойе (рис. 2.2, а). На первичную обмотку трансформатора Тр от питающей сети подается переменное синусоидальное напряжение.
На вторичной обмотке трансформатора будет также синусоидальное напряжение и„ь — — уг2 с1х З)П аб где с1х — действующее значение напряжения на вторичной обмотке трансформатора; а — угловая частота напряжения питающей сетц. В момент времени, когда потенциал точки Ь вторичной обмотки вьнпе потенциала точки а (напряжение и„ь отрицательно), к диоду УД приложено запирающее напряжение и ток через диод не протекает. Когда потенциал точки а вторичной обмотки становится выше потенциала точки * Индекс б используется для обозначения элементов и основных параметров схемы на стороне постоянного тока.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
