ПЗ_испр (1231493), страница 2

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

Текст из файла (страница 2)

где – действующее значение фазного напряжения вторичной обмотки.

Анализируя формы кривых, изображенных на рисунке 1.4, можно доказать, что среднее значение анодного тока каждого вентиля определяется формулой

(1.10)

где – среднее значение выпрямленного тока на нагрузке.

Амплитуда обратного напряжения, прикладываемого к вентилю, находится по выражению

(1.11)

Действующее значение тока в фазе вторичной обмотки трансформатора при х_d  и х_Т=0 определяется формулой

(1.12)

а в фазе первичной

, (1.13)

где – коэффициент трансформации трансформатора.

В случае если первичные обмотки трансформатора выпрямителя соединены в треугольник, то действующее значение тока, потребляемого из питающей сети, определяется по формуле

. (1.14)

Зависимость выпрямленного напряжения от тока нагрузки , как известно, есть внешняя характеристика выпрямителя [5, 7].

При подключении нагрузки величина выпрямленного напряжения уменьшается за счет коммутационных потерь , потерь в вентилях и активных потерь в трансформаторе выпрямителя . В этом случае выражение внешней характеристики примет вид

(1.15)

где ­­­– падение напряжения в вентилях.

Коммутационная составляющая потерь напряжения определяется по формуле, аналогичной приведенной для трехфазной нулевой схемы.

Для трехфазной мостовой схемы коэффициент наклона внешней характеристики выпрямителя .

Активные потери напряжения в трансформаторе выпрямителя определяются по формуле, приведенной для трехфазной нулевой схемы.

1.3 Однофазный двухпульсовый управляемый выпрямитель с нулевой точкой

Одним из достоинств управляемых выпрямительных установок является возможность плавного регулирования в широких пределах среднего значения выпрямленного напряжения .

При использовании неуправляемых вентилей величина среднего значения выпрямленного напряжения зависит от схемы выпрямления и питающего фазного напряжения _. Отсюда следует, что регулирование в этом случае возможно только за счет изменения величины входного напряжения путем переключения числа витков вентильной обмотки, что не всегда удобно. Более широкими возможностями регулирования выпрямленного напряжения обладает выпрямитель, имеющий управляемые вентили (тиристоры). Однофазная двухполупериодная нулевая схема с управляемыми вентилями представлена на рисунок 1.5 [1, 3, 4].

Рисунок 1.5 – Однофазная с нулевой точкой управляемая схема выпрямления

Применение управляемых вентилей вносит ряд особенностей в режим работы схемы. При этом изменяется форма токов и напряжений на элементах схемы выпрямления и меняется режим работы вентилей.

Использование в схеме выпрямления тиристоров позволяет задерживать начало прохождения тока через очередной, вступающий в работу вентиль, по отношению к моменту его естественного отпирания =0 (рисунок 1.6, а). Это время является моментом естественного отпирания вентилей. Если управляющий импульс на тиристор VS1 подан в момент (рисунок 1.6, а, б), то он откроется с некоторой задержкой. В результате в интервале , напряжение на нагрузке равно нулю.

Рисунок 1.6 – Временные диаграммы однофазной управляемой схемы

В момент , вентиль VS1 открывается импульсом, поступающим на управляющий электрод с блока управления, и напряжение на нагрузке скачком возрастает до величины прямого напряжения, определяемого выражением

, (1.16)

где – угол регулирования.

Далее выпрямленное напряжение будет изменяться по закону синусоиды фазного напряжения вторичной обмотки трансформатора. Угол задержки, обозначаемый буквой и отсчитываемый от момента естественного отпирания вентиля, выраженный в электрических градусах, называется углом управления или углом регулирования.

В момент (рисунок 1.6, а, б) фазное напряжение изменит знак, ток вентиля VS1 упадет до нуля и он закроется. Далее в интервале , равном углу , оба вентиля будут закрыты. В момент вступит в работу управляемый вентиль VS2. В момент вентиль VS2 закроется и через интервал, равный углу , вновь вступит в работу тиристор VS1.

Все временные диаграммы соответствуют активной нагрузке при идеальном трансформаторе, поэтому кривая выпрямленного тока полностью повторяет форму кривой .

Анализируя форму выпрямленного напряжения, нетрудно заметить, что среднее значение выпрямленного напряжения является функцией угла регулирования и определяется по формулам:

- при активной нагрузке

(1.17)

- при активно-индуктивной нагрузке

(1.18)

Максимальное значение обратного напряжения на тиристоре определяется по выражению

, (1.19)

где – действующее значение напряжения фазы вторичной обмотки трансформатора.

Максимальное значение прямого напряжения на закрытом вентиле зависит от напряжения U₂ и угла регулирования

. (1.20)

Среднее значение тока вентиля как и в неуправляемом выпрямителе равно

. (1.21)

Соотношение между действующим значением тока вторичной обмотки трансформатора и средним выпрямленным током нагрузки может быть определено по формуле, аналогичной для неуправляемого выпрямителя.

. (1.22)

Если ось интегрирования выбрана в начале координат, то с учетом угла регулирования ток вторичной обмотки определяется по формуле

(1.23)

С увеличением угла отношение действующего значения тока к его средней величине возрастает. Это обстоятельство необходимо учитывать при расчете элементов схемы выпрямителя (вентили, трансформатор).

Действующее значение тока в первичной обмотке трансформатора находится по выражению

(1.24)

где – коэффициент трансформации трансформатора выпрямителя.

1.4 Несимметричная (полууправляемая) мостовая трехфазная схема выпрямления

В устройствах преобразовательной техники находят широкое применение несимметричные или полууправляемые выпрямители, важным преимуществом которых перед симметричными управляемыми является меньшая потребляемая реактивная мощность, следовательно, более высокий коэффициент мощности. Наиболее распространенными являются несимметричные мостовые преобразователи, в которых одна часть выполнена на неуправляемых вентилях (диодах), а вторая на управляемых (тиристорах). Такие схемы используются как в однофазных, так и в трехфазных выпрямителях. На рисунке 1.7 приведена трехфазная мостовая схема выпрямления с неполным числом управляемых вентилей [1, 3, 5, 7].

Рисунок 1.7 – Трехфазная мостовая полууправляемая схема выпрямления

Трехфазную мостовую полууправляемую схему выпрямления можно представить в виде двух последовательно соединенных трехфазных нулевых схем, одна из которых с общими анодами неуправляемая, а другая с общими катодами - управляемая. В данной схеме следует различать два режима работы: непрерывного выпрямленного тока при и прерывистого тока при . Выпрямленное напряжение может изменяться в широком диапазоне от максимального значения до нуля при изменении угла регулирования от 0 до 180 с активной нагрузкой. Наряду с другими достоинствами управляемых схем, широкий диапазон углов регулирования является преимуществом схемы. Работа схемы в основном аналогична работе трехфазной мостовой неуправляемой схемы. В режиме непрерывного тока коммутация тиристоров катодной группы начинается с момента подачи системой управления импульса на соответствующий тиристор. В анодной группе диоды начинают коммутировать с точек естественной коммутации. При активной нагрузке. Начиная с угла регулирования эл. и более, коммутация тока в группах тиристоров отсутствует, так как ток становится равным нулю еще до подачи управляющего импульса на очередной тиристор.

Таким образом, в этом режиме количество пульсаций выпрямленного напряжения уменьшается с шести до трех, т.е. ухудшается качество выпрямленного напряжения. В кривой выпрямленного напряжения появятся третья и кратные ей высшие гармоники, что требует применения более сложных и мощных фильтров. При всех значениях угла регулирования и отсутствии коммутации среднее значение выпрямленного напряжения за период складывается из трех пульсаций неуправляемой и 3-х управляемой схемы. Согласно диаграмме рисунок 1.8 выпрямленное напряжение представляет площадь, ограниченную тремя пульсациями эдс вторичных обмоток выше оси времени и ниже нее. Среднее значение выпрямленного напряжения определяется как

, (1.25)

где – среднее значение выпрямленного напряжения холостого хода при =0, определяется как

(1.26)

Амплитудное значение обратного напряжения на каждом из управляемых, либо неуправляемых вентилей одинаково и равно

. (1.27)

Заштрихованная площадь определяет кривую обратного напряжения на тиристоре VS3. Временные диаграммы в основных элементах схемы на рисунке 1.8 изображены для и .

Рисунок 1.8 – Временные диаграммы напряжений и токов

Аналогично неуправляемой схеме действующие значения токов вторичной и первичной обмоток определяются как

(1.28)

Характеристики

Список файлов ВКР