ivanov-ciganov2 (558065), страница 20
Текст из файла (страница 20)
е. йри в1, — агссоз [(т/и) з(п (и/т)]. (6.16) Если индуктивность дросселя равна критической, то минимум тока (о равен нулю (см. Рис. 6.7, в), а зто дает условие для определения /.,р. (Е, /в1,„р) [з(п в1, — в1, (т/и) яп (и/т)]+ + (Е, /К„) (т/и) з)п (и/т) О. (6.16) к онденсатор С и нагрузку й„, может'быть найден с помощью известных методов анализа линейных цепей.
Точное определение тока дросселя в схеме рис. 6.7, а связано с громоздкими выкладками и дает неудобное для расчетов соотношение. Поэтому рассчитаем этот ток приближенно. Емкость конденсатора С, стоящего в фильтре, выбирается всегда настолько большой, что пульсации напряжения на нем не превышают долей процента.
Поэтому вполне возможно заменить схему рис. 6.7, а схемой рис. 6.7, б, т. е. положить напряжение на нагрузке постоян— ным и равным Ео. ео Ор ер Напряжение, приложенное к дросселю Е в последней схеме, а/ д) равно разности выпрямленного на[р о пряжения е, и его постоянной соео р ставляющей Е . го Период выпрямленного напряжения е, равен 2п7т, а внутри каждого из периодов оно меняется Ф по косинусоидальному закону. Выбрав период, соответствую~рею,р) -э щий работе первой фазы вторичной обмотки трансформатора, который — вй— и ' .
м т ~ ограничен углами — и/т и п/т, в1 ео найдем выпрямленный ток 1о в упрощенной схеме, проинтегрировав падение напряжения на дросселе Е: 1о = (1/вЕ) ~ (ео — Ео) йо1+ с = =-(1/вЕ) ~ Е,„,[соз в1— — (т/и) яп (и/т)] бв1+ с = Рис. 6.7 = (Е,/в1.) [з)п в1— — в1 (т/н) яп (и/т)]+ 1в (6.14) где с — константа, оказывающаяся равной постоянной составляющей выпрямленного тока Угол в1, является функцией только числа фаз и и поэтому в(.„р-— -х(т) Й„, (6.17) где х (т) = (л)и) яп в1,1э)п (л1т) — в1,. Значения коэффициента х (т), зависящего только от числа фаз, получаются 0,332; 0,083 и 0,01 для т, равного соответственно 2; 3 и 6. Пульсации напрягкения на нагрузке найдем на основе закона из- менения напряжения на конденсаторе С.
При сделанных ранее ого- ворках напряжение на этом конденсаторе постоянно и через него про- текают все переменные составляющие выпрямленного тока = 1о — 1о. При пульсирующем напряжении иа нагрузке часть переменной составляющей выпрямленного тока ответвляется в нагрузку и поэтому ток, протекающий через конденсатор 1с, меньше 1о . Однако при не- больших пульсациях ток (с мало отличается от 1, и поэтому ис= — „,С ~ (1о — 1о) г)в1+с= ! = — ) ~яп в1 — в1 — — яп — -~ г(в1+с= Еол го .
л) = я ЕС,') ~ л ог1 Еоо, (, во)о и . л~ ( — созв1 — — -- яп — )+с. воЕС (, 2 л т) (6.18) Максимальным и минимальным напряжение на конденсаторе становится в моменты, которые соответствуют углам в1 = -+гт/и (максимум) и в1 = 0 (минимум) (рис. 6.7, г), когда ток )о — 1, равен нулю. Коэффициент пульсаций выходного напряжения получается на основе (6.18): аис ос<и)и) — ос (О) й 2Ео = — — )1 — соз — — - -яп--у2) — з)п — ~= —.
(629) ) г л л . л1 г /го . л) Ь(и) воЕС ~ и и го л и и~ЕС Функция Ь (т) для числа фаз и = 2; 3 н 6 соответственно равна 0,160; 0,0284 и 0,00162. Представим выпрямленный ток, определяемый (6.14) рядом Фурье: 1о —— 1о+1, з)п тв1+1о з)п 2тв1+..., (6.20) гие 1~о = Е Е = ~ Е Е~ ) — амплит)ды гармоник, ВхОдящих Е,оо 2Ео в его переменную составляющую.
Легко заметить быстрое уменьпгение амплитуд гармоник с ростом их номера. Так, для двухфазного выпрямителя амплитуда второй гармоники 1, в 10 раз меньше амплитуды первой 1,. Поэтому часто в расчетах выпрямленный ток представляют не всем рядом (6.20), а только двумя его первыми членами: оо 1о+ 1оч зш лис(. (6.21) пРичем 1,:м 1оЬ„р/1.. ПРи 1.~~ Т.„р ток 1о пРактически постоЯнен.
и/т 7»=~/ (1/2п) ~ 1оо(о»о $ [(о+О 5!о(Е 7Е) )7т= — яро = „" рт»о,ое»».р. у»т (6.22) При Е.' » Е, (6.23) Использование вторичной обмотки трансформатора и вентилей по току (в рассматриваемой схеме ток (о = 7, н т, =- т) определяется только числом фаз и равно аг=1'(т) =т7»/7о=)»'т- (6.24) Подсчет вольт-ампер вторичных обмоток трансформатора для рассматриваемой схемы дает величину, также зависящую только от и 1»Ао=тВ»Ео=а,ааРо =Р тВ (т) Ро» (6.25) откуда для коэффициента а,р имеем а =)/тВ(т). (6.26) Для числа фаз и = 2; 3 и 6 значения коэффициента ао, = 1,57; 1,48 и 1,81.
Следует отметить, что однофазная схема при работе на нагрузку, начинающуюся с индуктивиостн, дает очень плохие показатели и не применяется. Критическая величина индуктивности дросселя для иее равна бесконечности и поэтому в ней нельзя получить непрерывный выпрямленный ток. Все формулы этого раздела верны только при т) 1.
Усложним теперь модель выпрямителя. Учтем внутреннее сопротивление вентиля, взяв идеализированный вентиль с потерями, и сопротивлений обмоток трансформатора. Эквивалентная схема выпрямителя в этом случае будет иметь вид рис. 6.8, а, где в каждую из фаз включен идеальный вентиль ИД (ключ), сопротивление г, равное сумме сопротивлений вентиля го и трансформатора гор, и э. д. с. ем. Идеальный вентиль открыт при напряжении на аноде еоь большем напряжения на катоде, равном выпрямленному и, и закрыт при ем ( ио, В этой схеме процесс коммутации токов фаз, т.
е. процесс перехода выпрямленного тока с одной из фаз на другую, будет не Распределение тока го между фазами вторичной обмотки приводит. согласно сказанному (см. рис. 6.6, в) к протеканию его поочередно через каждый нз вентилей и соответствующую обмотку. Следовательно, ток фазы вторичной обмотки трансформатора, совпадающий в рассматриваемой схеме с током вентиля, имеет вид импульса длительностью 2я/и (см. рис. 6.6, г, д). Действующее 'значение тока вентиля подсчитаем по определению мгновенным, а продолжается в течение некоторого конечного промежутка времени.
Для определения такого промежутка обратимся к рнс. 6.8, б, на котором построены графики э. д. с. ем и выпрямленного напряжения и,. При 1 = О, когда открыт вентиль первой фазы, выпрямленное напряжение равно э. д. с. первой фазы за вычетом падения напряжения на сопротивлении г, т. е. ир = еи — 1рг. Это напряжение больше э.
д. с. любой другой фазы и поэтому все остальные га а/ Рис. 6.6 вентили закрыты. Ток 1„который при 1 ~ /„р положим равным 1„ протекает целиком через вентиль и вторичную обмотку первой фазы трансформатора. В точке в1„= и/т — у, кривая э. д. с.
е„пересекает кривую выпрямленного напряжении и,. Следовательно, при 1~ 1, открывается вентиль второй фазы ИДз и по обмотке второй фазы начинает протекать часть выпрямленного тока. Из-за падений напряжения на сопротивлениях г и еао ес, оказываются одновременно большими и . Поэтому отпирание вентиля ИД, не приводит в данном случае к запиранию вентиля ИД, и в течение некоторого времени они работают парал- г 1е лельно. Запрется вентиль ИД, в момент, г 1г соответствующий углу и/и + у„когда э. д.
с. е станет меньше выпрямленного напряжения. ~л егг ез Для определения величины выпрямленного напряжения, получающегося а1 а/ в течение интервала, когда две фазы выпрямителя перекрываются во времени, Рис. 6.9 удобно преобразовать две параллельно работающие фазы (рнс. 6.9, а) в одну эквивалентную (рис. 6.9, б). .Цля последней получим (6.27) е, = (е„+ ем)/2 н г, =. г/2. Следовательно, выпрямленное напряжение будет при перекрытии фаз ир=0,6 (ем+ем) — О,бг(р.
(6. 28) Зто и отражено на рис. 6.8, в. В течение интервала перекрытия фаз ток ранее работавшей фазы спадает до нуля, а ток открывающейся фазы нарастает от нуля до Го. Величина угла перекрытия у, пропорциональна г!о/Ео и при г/г1„с 0,1, что получается практически во всех выпрямительных' схемах, не превышает нескольких градусов. Из-за этого зависимостью величины выпрямленного напряжения от угла у, чаще всего пренебрегают и при расчетах выпрямителей с сопротивлениями потерь в фазах учитывают' только падение напряжен г =оо ния на этих сопротивлениях г. Иными словами говоря„считают выпрямленное напряжение (/ =- Š— Рог, (6.29) е) где Ео — выпрямленная э.
д. с., определяемая соотношением (6.11); г — вые е'гг ег~;е егг ходное сопротивление выпрямителя. ел Таким образом, влияние сопротиех аления потерь в фазах выпрямителя сводится к снижению выпрямленного ег напряжения на величину, пропорциое) нальную выпрямленному току. ; т е т е ме Часто в фазах выпрямителя преобладающими оказываются реактивные сопротивления, создаваемые ине) дуктивностями рассеяния трансформатора Е„. Тогда, выбрав в качестве модели схему рис.
6.10, а, не содержащую омических сопротивлений, получим несколько иную картину огг коммутационных процессов. Падение напряжения на индуктивностях Рис. 6.10 приводящее к отличию выпрямленного напряжения от выпрямленной э. д. с., будет появляться только при изменениях токов фаз. Поэтому, пока по фазной обмотке протекаег выпрямленный ток Ро (Е ~ Е„р), выпримленное напряжение, как и в идеализированной схеме рис.
6.5, равно э. д. с. е,г, т. е. "о = ео = еоь (6.30) Такое положение сохраняется до угла ог1 = (21 — 1) я/гп (рис. 6.10, б). При оо1 = го/и в схеме без Е, ток первой фазы 1„скачком спадает, а ток 1оо скачком возникает. В схеме с индуктивностями в цепях вторичных обмоток скачкообразные изменения токов невозможны. Поэтому при ог( ~ го/т ток 1„ будет плавно спадать, а ток 1м плавно нарастать (рис.
6.10, е„ е). Таким образом, перекрытие первой и второй фаз, вызванное индуктивностями рассеяния трансформатора, начинается при угле го/т и продолжается до угла и/т + уы когда ток 1ог спадает до нуля, а ток (оо нарастает до / . Скорости роста и спада ~~йзков (м и („ равны, так как в сумме этн токи всегда дают общий вы'"/рямлениый ток 1а = /э. Аналогично затягивается рост и спадание !ежов других фаз. В течение интервала перекрытия фаз выпрямленное напряжение 1будет меньше э. д.
с. езэ на падение напряжения /.,й /Ж и больше 'э д, с. е„на величину /.,Жм/й. Поскольку производные токов 1„ равны между собой по абсолютной величине, вь:прямленное напряжение будет определяться полусуммой э. д. с., перекрывающихся фаз е„и еэ„т. е. и,=0,5(е +е ). (6.31) При со() л/и+ уг перекрытие фаз заканчивается. По второй фазе протекаег весь ток !„который в рассматриваемой ьюдели неизменен. Падение напряжения на индуктивности рассеяния этой фазы . Становится равным нулю и выпрямленное напряжение равным э.д. с.
е, значение которой оно достигает скачком (рис. 6.10, б). Таким образом, влияние индуктивносги рассеяния трансформатора вводится к следующему: 1. Коммутация токов фаз выпрямителя происходит не мгновенно, а в течение угла перекрытия ух. 2. Постоянная составляющая выпрямленного напряжения становится меньше. 3.
Переменные составляющие выпрямленного напряжения возрастают. 4. Действующее значение тока фазы несколько снижается. Величина угла перекрытия, вызванного индуктивностью рассеяния трансформатора тх, тем больше, чем болыпе выпрямленный ток и индуктивность рассеяния. '-. Постоянная составляющая выпрямленного напряжения при перекрытии фаз уменьшается на величину площади криволинейного треугольника абс (рис. 6.10, б), которая (8) оказывается пропорциональной выпрямленному току: (6.32) Заы — лкэ г з/о/(2п) ° Переменные составляющие выпрямленного напряжения увеличиваются из-за усложнения формы кривой, связанной с возникновением ,,;.Скачков и изломов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
