ivanov-ciganov2 (558065), страница 21
Текст из файла (страница 21)
Формула для подсчета коэффициента пульсаций 'получается очень неудобной для расчетов. Поэтому на практике предпочитают пользоваться приближенными соотношениями. Часто пола: гают возрастание пульсаций из-за перекрытия фаз, не превышающим ;,1,6 — 2 раза в сравнении с величиной, даваемой (6.13) для уг -— — О. При расчетах выпрямителей средней и малой мощности влияние ::перекрытия фаз учитывают только при подсчетах выпрямленного насцряжения и это влияние сводится к появлению у выходного сопротивления члена, пропорционального индуктивности рассеяния трансформатора. Учет порога выпрямлении вентилей не вносит никаких дополнитель!ных особенностей в процессы, происходящие в выпрямителе, помимо снижения постоянной составляющей выходного напряжения У на величину порога выпрямления Е и Совместное влияние омических сопротивлений обмоток трансформатора и дросселя, индуктивности рассеяния, сопротивления потерь и порога выпримления вентилей приводит-к тому, что внешняя характеристика выпрямителя (выпрямленное напряжение) спадает круче, чем это дается выражением (6.29): Уо=Еэ,— /й =Ее Е р — lо(г,+г,р+гл~Д„+г„г), (6.33) Евг где Е, = Е,/В (т) — выпрямленная э.
д. с.; г, — омическое сопротивление обмотки трансформатора; г„— внутреннее сопротивление вентиля; и/Е, — часть выходного Гг сопротивления, обязанная индуктив- ности рассеяния трансформатора; ~амато г,р — омическое сопротивление обмоткй дросселя. Приведенное выражение определяет внешнюю характеристику лишь в том случае, когда индуктивность Аир дросселя больше критической. Рис. 63! При токах нагрузки, меньших некоторой величины, определяемой индуктивностью дросселя, стоящего в схеме, правая часть (6.17) становится больше левой и ток дросселя прерывистым. Выпрямленное напряжение в таком режиме оказывается большим, чем это следует из (6.33), что и отмечено на рис.
6.11. Прямая, представляющая уравнение (6.33), продолжена за область, где Е ( /.„р, штриховой линией. й 6.3. Выпрямитель гармонического напряжения при нагрузке, начинающейся с емкости Для того чтобы конденсатор С, шунтирующий нагрузку выпрямителя (рис. 6.12, а), сглаживал пульсации выходного напряжения, его емкость должна быть настолько большой, что при разрядке на сопротивление нагрузки, напряжение на конденсаторе спадает медленнее, чем уменьшается э.
д. с. заряжавшей его перед этим фазы. Поэтому в некоторый момент напряжение на конденсаторе окажется большим э. д. с. любой из фаз вторичной обмотки трансформатора и все вентили будут закрытыми. длительность работы каждой из фаз будет меньше, чем 2л/гл. Это является характерным для выпрямителя, нагрузка которого начинается с емкости. Возьмем в качестве модели вентиля идеализированный диод с потерямн, а в трансформаторе учтем только омические сопротивления обмоток. Рассмотрение начнем с момента Ы =- — и/т. В этот момент (рис. 6.12, в) напряжение на конденсаторе больше э.
д, с. любой из фаз и все вентили закрыты. Разряжаясь, конденсатор создает на нагрузке экспоненциально спадающее напряжение. х и г а .)Сэ Ц ~С Хх ,рС х ф е конденсатора на сопротивление нагрузки, которая продолжается до угла 2п/т — З,. При угле 2л/т — З, отк ываегся вентиль второй р фазы, конденсатор вновь подзаряжается и т. д. За один период выпрямляемого напряжения поочередно срабатывают вентили всех фаз. Определим ток вентиля, исходя нз эквивалентной схемы открытой фазы (рис. 6.12, б), г) Разность э. д.
с. фазы и выпрямленного напряжения и д) получается в данной схеме из-за падения напряжения на Ю сопротивлении обмотки трансформатора н вентиле. Следо- ж/ натальи о, 1м=-(гм — ио)/г, (6,34) г) где г = г, + г — сумма сопротивлений трансформатора и вентиля. Таким образом, и/ по форме ток вентиля совпадает с напряжением е„ равным разности э. д. с. фазы и выпрямленного напряжения и (рис. 6.12, в, г), Импульс тока вентиля второй фазы совпадает по веРис. 6.12 личине и форме с импульсом тока первой фазы, но запаздывает на угол 2п/т (рис.
6.12, д). Общий выпрямленный ток представляет собой сумму токов всех вентилей (рис. 6.12, е) и, подтекая к точке а, делится. Часть его С„ течет чеРез иагРУзкУ, а часть (с чеРез конденсатоР. Ток, пРотекающий в нагрузке, повторяет по форме выпрямленное напряжение (рис. 6. 12, ж), а ток, протекающий через конденсатор, можно найти, отняв ток нагрузки от общего выпрямленного тока (рис. 6.12, з). Напряжение на вентиле первой фазы, равное ем = ам — и„ меняется по сложному закону, правда, близкому к косинусондальному При Ы = — 6, спадающее напряжение на конденсаторе сравняется с возрастающей э.
д. с. первой фазы е„, вентиль этой фазы откроется н начнет пропускать ток. Ток вентиля частично идет на подзаряд конденсатора, а частично в нагрузку. При зарядке конденсатора напряжение на нем растет и при угле з, сравнивается с уменьшающейся э. д. с.
первой фазы. Вентиль закрывается и начинаегся разрядка (рис. 6.12, и), и положительно лишь в небольшой части периода ( — 8, ( со( < 8,). Отрицательное обратное напряжение достигает максимума при ы| и и этот максимум, равный Е.э„„= ~ иэ (и) + Е, 1, значительно больше выпрямленного напряжения. Увеличение сопротивления нагрузки приводит к уменьшению тока нагрузки и замедлению разрядки конденсатора. Поэтому э д. с. первой фазы сравняется с выпрямленным напряжением несколько позже, т. е. угол 8, по абсолютной величине станет меньше (рис. 6.13, а).
При зарядке конденсатора в большее сопротивление нагрузки будет ответвляться меньшая часть тока ггпу вентиля и, следовательно, конденЖг сатор зарядится быстрее, а это вы- зовет уменьшение угла 8,. Таким гп образом, уменьшение тока нагрузки привело к уменьшению углов отсечки а1 аи юка (рис. 6.13, б), увеличению сред- 8,) него значения выпрямленного напряжения и уменьшению его пульса'хн ций. При токе нагрузки, равном нулю, конденсатор не разряжается и Е ~ы на нем создается постоянное напря- г гг ф жение, равное амплитуде э.
д. с. Пика обратного напряжения на вентиль получается при этом максимальной и равной 8) Еойрт=! (/эспах+ Е~щ ( =2Е~щ. (6.36) Рис. 8ЛЗ Из рассмотренного можно сде- лать вывод, что внешняя характеристика выпрямителя, работающего на нагрузку, начинающуюся с емкости, есть ниспадакхцая кривая (рис.
6.13, в), а угол отсечки зависит от тока нагрузки. Величина емкости конденсатора сказывается не только на пульсациях выпрямленного напряжения, но и на форме импульса тока вентиля. При очень большой емкости конденсатора выходное напряжение почти постоянно и импульс тока симметричен, так как углы отсечки 8, и 8, равны. При уменыпении емкости импульс немного искажается по форме и сдвигаетсЯ в сгоРонУ опеРежениЯ. Угол отсечки 8г становитсЯ больше угла 8,.
В итоге необходимо отметить следующее: 1. При нагрузке, начинающейся с емкости, выпрямитель работает с отсечкой тока. Импульсы тока вентилей имеют длительность, меньшую Т/т. 2. Выпрямленное напряжение и ток нагрузки имеют пилообразную форму. 3. Форма импульса тока вентиля близка к косинусоидальной. 4. Чем больше ток нагрузки, тем больше угол отсечки тока и тем меньше выпрямленное напряжение. 6.
Величина емкости конденсатора определяет как напряжение- пульсаций, так и отклонение от косинусоидальной формы импульса гока. Расчетные соотношения для такого выпрямителя получаются весьма простыми,' если принять напряжение на емкости постоянным, что равносильно установке конденсатора с бесконечно большой емкостью. В этом случае усложнение модели вентиля не приводит к усложнению расчетных соотношений. Для учета порога выпрямлении венгиля введем расчетное выпрямленное напряжение ие, значение которого О больше постоянной составляющей напряжения на выходе выпрямителя на величину порога выпрямления. При за- 00 цанном постоянном напряжении на вы- хода и,, расчетное напряжение и, определится как 00 0 Ю 00 ЦЛ 0Ф 00 06 07 0101 Так как в расчетной модели ие = Рис.
Ол4 = сопэ1, то ток вентиля первой фазы, как и токи других фаз, будет иметь точно косинусоидальную форму: 1, = См = (Е, СОЗ се/ — ис)/à — 0 < ы1 < О. (6.38) при Вго постоянная составляющая е / = /,/т = (1/200) $ 1, Й01=(Е, 01п 0 — Оие)/(пг). (6.39) — е Поскольку при Ы = 0 по определению угла отсечки э. д. с. фазы равна выпрямленному напряжению: Е, созз=и, (6.40) го нз (6.39) можно определить угол отсечки: /,пг/и,т= 1п 0 — 0 =А (О).
(6.41) Правую часть этого трансцендентного уравнения обычно обозначают как некоторую функцию угла отсечки А (0). Графики функции А (О), позволяющие определить угол О, приведены иа рис. 6.14. Действующее значение э. д. с. фазы вторичной обмотки, необхоцимое для получения расчетного выпрямленного напряжения и„ можно легко найти из (6.40) при известном угле отсечки: Е,=О,ТОТЕ =и,(У2 соэ 0)=и,в(0) аа = В (0). (6.42) Здесь коэффициент В является функцией только угла отсечки. Введение для аа рассматриваемой основной схемы специального обозначения В (6) удобно для дальнейшего сравнения схем выпрямления. Функцию В (6) подсчитать легко, но при расчете выпрямителя нахождение самого угла отсечки не является обязательным.
Поэтому чаще предпочитают пользоваться не самой функцией В (6), а однозначно связанной с ней функцией В (А). Графин этой более сложной функции представлен на рис. 6.15, а кривой, соответствующей нулевому значению параметра х. Для действующего значения тока вентиля и фазы (они равны в рассматриваемой схеме выпрямлении) с помощью несложных преобразований получим формулу, в которой фигурируют лишь выпрямленный ток и безразмерная функция угла отсечки Р (6): о е 1о = 1, = (1/2я) ~ 1', «1«о1 = = (Е, /г)~[ (1/п) $ (соя о«1 — соя 8)' «(го/ =- 1,Р (8)/т, (6.43) о где коэффицйент использования вентилей и обмоток трансформатора по току равен а~ = Р (6) = )I и [6 (1+ 0 5 соя 26) — 0,75 з(п 281/(я 1 и 8 — 8 соя 6). Максимальное значение тока вентиля получается при о«1 = 0 и равно 1, =(Е, — Ро)/г =(/о/т) о«(1 — соя 8)/(я(п 6 — 8 соя 8) =(1о/т) Р(8).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
