Розанов Ю.К. Основы силовой электроники (1992) (1096750), страница 9

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 9)

Этот индекс образован от английского слова 41гесь — прямой. 41 Ь (эти моменты на рис. 2.2, б соответствуют значениям 9=оу1=0; 2я; 4п...), к аноду диода Раз подается положительное напряжение относительно катода и диод включается.

В результате напряжение и,а оказывается приложенным к резистору Яа, через который начинает протекать ток нагрузки 1аа Диод будет находиться в проводящем состоянии до тех пор, пока проходящий через него ток 1а не снизится до нуля. Поскольку для активной нагрузки ток по фазе совпадает с напряжением, диод к'аУ бУдет. выключатьсЯ, когда напРЯжение и,а станет отрицательным (на рис. 2.2,б этим моментам соответствуют значения 9 = от у = и; Зус...), ток в нагрузке прекращается, до последующего включения диода. Таким образом, на резисторе Яа будет пульсирующее напряжение иа и только одной полярности (рис.

2.2, в); или, иначе говоря, выпрямленное напряжение. Постоянная составляющая выпрямленного напряжения или его среднее значение 11а равняется интегралу функшш изменения этого напряжения во времени в течение периода 2я, деленному на этот период. Так как на половине периода мгновенное значение выпрямленного напряжения в данной схеме равно нулю, то интегрирование следует производить в пределах полупериода, когда диод проводит ток. В данной схеме среднее значение 11а равно Ц = — ) '211аа)п9с)9=0,45 11а. (2. 1) 2" о Геометрически среднее значение выпрямленного напряжения может быть представлено высотой прямоугольника (косая штриховка на рис. 2.2,в) с основанием, равным периоду 2п, и площадью, равной площади, которая ограничивается кривой выпрямленного напряжения на этом периоде, т.

е. полуволной выпрямленного напряжения (вертикальная штриховка). Учитывая, что нагрузка активная и поэтому форма тока нагрузки повторяет форму напряжения, среднее значение тока нагрузки, т. е. выпрямленного тока, можно выразить в следующем виде: 1а= (7а1Яа= /211а/яЯа. (2.2) Не останавливаясь на других показателях и соотношениях, характеризующих работу схемы (поскольку она приводится только для пояснения принципа выпрямления), рассмотрим более подробно воздействие на трансформатор работы диода.

Это воздействие выражается в характерном для некоторых типов выпрямительных схем явлении подмагничивания магнитопровода трансформатора. Из принципа действия схемы следует, что во вторичной обмотке трансформатора Тр вследствие односторонней проа2 водимости диода г'ау будет протекать однонаправленный (одного знака) пульсирующий ток 1а, содержащий постоянную составляющую 1,. Так как постоянный ток согласно законам электромагнитной индукции трансформироваться не может, ток первичной обмотки 1, не будет содержать постояниои составляющеи На Рнс. 2 з Ннатраммм токов в оамот- 3 «трансформатора однофааной од рис.. представлены вторич- нопоаупернодноя схемм ный 1а и первичный 1, токи трансформатора в предположении, что коэффициент трансформации )с, = 1, а ток холостого хода трансформатора равен нулю.

Заштрихованные площади на диаграмме тока 1, равны, что и указывает на отсутствие постоянной составляющей тока. Таким образом, ток в первичной обмотке 1, отличается от тока во вторичной обмотке 1а на постоянную составляющую 1,, т.е. Так как магнитный поток в магнитопр оводе трансформатора возникает под воздействием МДС от суммы всех токов, протекающих в его обмотке, можно результирующий магнитный поток рассматривать состоящим из переменной и постоянной составляющих. Наличие постоянного магнитного потока вызывает смещение рабочих значений индукции по петле гисторезиса магнитопривода трансформатора на некоторое постойиное значение, т.

е. степень насыщении трансформатора увеличивается. Последнее вызывает возрастание тока намагничивания (тока холостого хода). В результате возникает необходимость в завышении расчетной мощности трансформатора, что в конечном счете приводит к увеличению его массогабаритных показателей. На практике схема однофазного однополупериодного выпрямл ения из-за низких технико-экономических показателей широкого применения не получила. По способу регулирования выходного напряжения в наиболее общем виде все выпрямители можно разделить на управляемые и неуправляемые.

В управляемых выпрямителях регулирование выходного напряжения может обеспечиваться следующими основными способами: регулирование на стороне переменного тока; регулирование на стороне постоянного тока; регулирование непосредственным воздействием на полупроводниковые элементы схемы. Регулирование способами первой группы осуществляется введением в схемы выпрямителей. регуляторов переменного тока. Эти регуляторы позволяют изменять напряжение, поступающее на полупроводниковые элементы, а следовательно, и выходное напряжение выпрямителя. Регулирование на стороне постоянного тока осуществляется включением на выходе выпрямителя регулятора постоянного тока.

Выпрямители с регулирующими устройствами на стороне постоянного или переменного тока являются по существу комбинированными преобразователями,' так как они помимо собственно выпрямительного устройства содержат стабилизаторы или регуляторы, которые могут рассматриваться как самостоятельные устройства преобразовательной техники (см. гл. 4). Наиболее распространенным способом регулирования является непосредственное воздействие на полупроводниковые элементы схемы выпрямлени я.

Для этой цели используют в качестве полупроводниковых элементов, например, тиристоры. Название «управляемые выпрямители» обычно относится непосредственно к тем выпрямителям, которые собраны на тиристорах. Принципы действия схем выпрямления на тиристорах и диодах во многом подобны. Для примера рассмотрим схему, изображенную на рис. 2.2,а, заменив в ней диод УР на тиристор Ю. В этом случае ток в нагрузку Яа будет поступать только с момента включения тиристора Ю, определяемого моментом подачи управляющего импульса на тиристор.

При этом другим необходимым условием включения тиристора является положительное значение напряжения и,в, когда анод тиристора имеет положительный потенциал относительно катода. В рассматриваемом случае последнее условие согласно рис. 2.2,б будет иметь место на интервалах: Π— к; 2к — Зк; 4к — 5к и др. Задерживая подачу управляющего импульса на тиристор на угол а относительно нулевого значения напряжения и„ (соответствующего смене полярности напряжения с отрицательной на положительную), можно изменять выпрямленное напряжение и„.

Из рис. 2.2,г видно, что чем больше угол се, тем позже включается тиристор я'Я и тем меньше среднее значение выпрямленного напряжения 11„(на рис. 2.2,г это соответствует уменьшению заштрихованных площадей). Очевидно, что значение угла а=О соответствует режиму работы схемы с диодом Р1г (рис. 2.2,в). В дальнейшем работа схемы будет рассматриваться как частный случай режима схем управляемых выпрямителей при угле ее=О.

Работа выпрямителя и его технико-экономические показатели в основном определяются схемой выпрямления. От схемы выпрямления зависят: 44 а) форма кривой выпрямленного напряжения; б) форма кривой переменного тока, потребляемого из питающей сети; в) внешняя (или нагрузочная) характеристика, т. е. зависимость среднего значения выпрямленного напряжения (1, от среднего значения тока нагрузки 14, г) коэффициент мощности выпрямителя у; д) коэффициент полезного действия т). Форма кривых выпрямленного напряжения характеризуется их гармоническим составом, В общем виде выпрямленное напряжение 114 может быть выражено в виде суммы постоянной составляющей У, н переменной (пульсации) и.

Постоянная составляющая представляет собой среднее значение выпрямленного напрг(женив 1 т Уя=- ) иа(г)й, (2.3) то " где Т вЂ” период повторяемости формы выпрямленного напряжения; иа(г) — мгновенное значение выпрямленного напряжения. При сравнении различных схем выпрямления используют коэффициент схемы 1с„, характеризующий связь в неуправляемых выпрямителях между действующим значением переменного напряжения 11г, поступающим на полупроводниковые элементы, и средним значением выпрямленного напряжения (1„: = Ю(1г. (2.4) Основными элементами, параметры которых подлежат расчету в схемах выпрямления, являются полупроводниковые элементы й трансформатор. Исходными данными при расчете служат выпрямленные напряжение 114 и ток 14 (или мощность Р, и действующее значение переменного напряжения питающей сети (1,).

Для выбора типа полупроводникового элемента необходимо определить максимальное 1, среднее 1т„г и действующее 1тяятя значения тока, протекающего через него в прямом направлен(яи, выражаемые обычно через среднее значение выпрямленного тока 1„, а также максимальные значения напряжения (обратное Уя „для диодов, обратное (1я,„„ прямое Уя„,„для тиристоров), выражаемые через действующее значение напряжения (1г вторичной обмотки трансформатора '. Оценка эффективности использования полупроводникового прибора в схеме иногда (например, для сравнения ряда различных схем) производится через коэффициенты использования приборов по напряжению )со и по току )ст.

Эти коэф- ' Обогиачеиия приводятся дяя тиристора в соответствии с [П 45 фициенты определяются как отношения соответствующих мак- симального и действующего значения. к средним: 1т и =, )т т 1гк иэпп' (2.5) Параметры трансформатора в основном определяются его полной расчетной мощностью Бг и коэффициентом трансформа- и тс . Расчетную мощность можно представить как полусумму полных мощностей первичной о, и вторичной аг й о обмоток: я,=(я, +я,)д. (2.6) Мощности о, и ог определяются через действующие значения токов 1, и 1г и напряжений 11, и Гг первичной и вторичной обмоток: 5,=0,1,Д эг пп (1г1г ) (2.7) Для более точной оценки параметров трансформатора необходимо учитывать возможное в некоторых схемах подмагничив ание магнитопровода трансформатора постоянной сота моник ставляющей магнитного потока и наличие высших г р тока в его обмотках.

Характеристики

Список файлов книги