ivanov-ciganov2 (558065), страница 23
Текст из файла (страница 23)
для уменьшения этого потока, как правило, в сердечнике надо предусматривать воздушный ЗазоР. Сердечник с воздушным зазором обладает хотя н меньшей эквивалентной магнитной проиицаемостью, но поток вынужденного подмагничивания в нем тоже меньше, и такой трансформатор получается меньшим по весу и габаритам, чем без зазора. Определим токи в обмотках трансформатора мостовой схемы рис. 6.19, а. Эта схема двухфазная, но построена на одной вторичной обмотке трансформатора. Подзаряд емкости при одной полярности напряжения происходит через вентили Д, и Д„ а при противоположной — через вентили Д, и Д,.
Наложив на графики э. д. с. е, и противофазной ей косинусоиды — ее график выпрямленного напряжения е, (см. рис. 6.19, б), определим моменты открывания и закрывания вентилей. Токи двух групп вентилей Д„Д, и Ди„Д, протекают по вторичной обмотке в разные интервалы времени и в разных направлениях. е ее,-е, и, е) а! Рис 6.19 За положителнное направление на рис. 6.19, д принято направление протекания токов ю'„ =- („м т. е. снизу вверх. Ток вторичной обмотки равен сумме таков двух групп вентилей и меняется по закону, изображенному на графике рис. 6.19, д. Этот ток не содержит постоянной составляющей и поэтому рабочий ток первичной обмотки (,р имеет ту же самую форму, что и ток 1„ а по величине изменен в и раз: (,р — — п1, и У,р —— аде. (6.62) Сложив ток (,р с током холостого хода, получим полную форму гока 1, (рис. 6.19, е).
Вынужденное подмагничивание трансформатора е мостовой схеме не возникает, так как ни в токе вторичной, ни в токе первичной обмоток нег постоянных составляющих. Действующее значение тока вторичной обмотки определим, исходя из известного значения тока вентили: е е„=$ 1и/лт) Р (Л) = ~ее (1/2п) ~ е» ек01, (6.63) -е 'щ, дает для тока вторичной обмотки е н+з 7 = (172п) ~ 1'„йо(+(1/2л) ~ 1,'чгЫ =~' 21, (6.64) -з л — Е' и дпя коэффициента использования вторичной обмотки трансформатора по напряжению в мостовой схеме аг = 7з/Уо = 0 7070 (А). (6.65) Относительно простые рассуждения, позволяющие определить токи з первичных обмотках однофазной и мостовой схем, в применении г ~ е е е г/ 4 ь~ г и . Е.2О В многофазным схемам сохраняют свою силу, если эти схемы симметричны.
При одинаковой нагрузке каждой из фаз трехфазного трап~форматера его фазовые стержни со своими обмотками могут рассматзнваться, как три независимых однофазных трансформатора (Рнс. 6.20„б). Таким образом, для трехфазного выпрямителя с нагрузкой, начи(ающейся с индуктивности (рис.
6.20, а), на основе известных токов 1„, еа и 1„(рис. 6.20, в, г, д, е) получим токи первичных обмоток )ис. 6.20„ж, з, и. 'Токи первичных обмоток повторяют по форме токи вторичных обзогок соответствующих фаз, но не имеют постоянных составляющих. следовательно,. (6.66) (н=п(1„— 1,Я. Здесь учтено, что выпрямленный ток /, распределяется поровну между фазами вторичной обмотки. Лля действующего значения тока первичной обмотки рассматриваемой схемы выпрямителя, предположив угол перекрытия фаз и ток холостого хода равными нулю, получим л/3 3л,з /3 = и ф'' ~1/2п) $ ~2/3/3)3 с/в/+ (1/2л) $ ( — /о/3)3 йз/ = 0,47/,и. — лГ3 л!3 (б.б7) Постоянная составляющая тока каждой из фаз создает нескомпенсированные ампер-витки и, следовательно, на трансформатор действует вынужденное подмагничиванне. Однако действие этого подмагничнвання несколько иное, чем в однофазной;схеме.
В трехфазной схеме постоянные составляющие намагничивающих сил на каждом фазовом стержне направлены в одну и ту же сторону. Поэтому трехфазный трансформатор при работе выпрямителя превращается в три параллельно соединенных электромагнита. Магнитный поток вынужденного подмагничивания замыкается через воздух вокруг трансформатора.
Магнитное сопротивление воздушного промежутка очень велико и даже при больших ампер- витках поток вынужденного подмагничивания получается настолько малым, что с ним можно не считаться. В однофазной схеме поток вынужденного подмагничивання замыкается через сердечник, магнитная проницаемость которого велика, н даже небольшие магнитодвнжущие силы вызывают значительные индукции в сердечнике.
В трехфазных выпрямителях небольшой мощности часто применяют три однофазных трансформатора вместо одного трехфазного. Каждый из этих однофазных трансформаторов включается самостоятельно в одну из фаз схемы. В этом случае поток вынужденного подмагничивання в каждом из трансформаторов замыкается по сердечнику и достигает большой величины.
Поэтому в простой трехфазной схеме такая замена трехфазного трансформатора недопустима. $6.5. Схемы выпрямителей Принято классифишзровать схемы выпрямителей по числу выпрямленных фаз переменного напряжения. Различают одно-, двух-, трех- и шестнфазные схемы. Выпрямители с большим числом фаз встречаются редко. Число выпрямленных фаз совпадает с числом вторичных обмоток и числом вентилей только в простых схемах выпрямителя, построенных по основному принципу, рассмотренному в начале настоящей главы. Эти схемы при т ) 3 характеризуются плохим использованием трансформатора и его сложностью.
Для лучшего использования трансформатора прибегают к комбинированному включению его обмоток, т. е. построению многофазной схемы с уменьшенным числом вторичных обмоток. Уже была рассмот- Рена мостовая схема выпрямителя, которая, будучи двухфазной, потроена на одной вторичной обмотке. трансформатора. В некоторых схемах выпрямителей вентили подключаются ко вторичным обмоткам рансформатора таким образом, что получаются два самостоятельных выпрямителя, выходные напряжения которых, складываясь, создают повышенное постоянное напряжение. Такое усложнение схемы приводит не только к увеличению постоянного выходного напРяжения, но и к уменьшению его переменных составляющих, из-за компенсации части гармоник.
Компенсируются те гармоники, которые оказываются противофазными в выходных напряжениях каждого нз составляющих схему выпрямителей. В самых хороших схемах компенсируются первые и остальные нечетные гармоники пульсаций каждого из выпрямителей, поэтому в них не только уменьшаются пульсации, но и повышается их частота, что облегчает последующую фильтрацию напряжения. По изложенным причинам при определении числа фаз в выпрями- тельной схеме лучше всего исходить из распределения выпрямленного тока между вентилями, т.
е. из доли постоянного тока нагрузки, приходящейся на один вентиль. Параллельное включение вентилей принимать при этом во внимание не следует. В основных схемах выпрямителей, Рассмотренных в предыдущих разделах, постоянная составляющая тока вентиля определялась делением тока нагрузки на число фаз: ~ы = ~ага. По этому соотношению можно определять фазность выпрямителя в сложных схемах. В характеристике выпрямительной схемы нужно указывать число фаз, число вентилей, число вторичных обмоток трансформатора и частоту первой гармоники пульсаций выпрямленного напряжения.
В основной схеме выпрямителя число фаз, число вторичных обмоток и число вентилей совпадают и равны гп, а частота 'первой гармоники пульсаций в и раз больше частоты выпрямляемого переменного напряжения. 5 6.6. Однефазные схемы выпрямителей Основная однофазная схема характеризуется относительно плохими показателями выпрямления. В ней плохо используется трансформатор, получаются большие пульсации выпрямленного напряжения при низкой их основной частоте. Помимо этого, однофазные, как и двухфазные, схемы создают несимметричную .
нагрузку на тРехфазную сеть. Однако простота однофазных схем заставляег отдавать им предпочтение перед многофазными в целом ряде случаев, в особенности при получении высоких напряжений при малых токах нагрузки. Более часто из однофазных схем применяют основную схему, схему удвоения и схемы умножения напряжения. Основную схему (см.
Рис. 6.18, а) применяюг только при нагрузке, иачинающейся с емкости. Формы и величины токов в обмотках тран- сформатора, напряжение на нагрузке были рассчитаны раныпе. Поэтому ограничимся лишь расчетом вольт-ампер трансформатора и перечислением достоинств и недостатков этой схемы.. Вольт-амперы вторичной обмотки, рассчитанные ранее (см. (6.45)), ) А,=.,в(А)в(А). Вольт-амперы первичной обмотки вычислим без учета тока холостого хода трансформатора, что дает )ААА=!АРЕъ=пИв — 10ЕИп=00!РВ(А))А И(А) — 1 (669) Вольт-амперы всего трансформатора )А 00(00,./.0А)=00(ф Р'(А) — )(-Р(А)(Р(А)0,. (070) Наиболее часто значение функции А (з) получается около 0,1. Такому значению соответствует 8 = 35', В (А) = 0,94 и 1А (А) = 2,5. Подставив эти числа в формулу, получим ГА, = 2,25 Р„т.
е. среднее значение коэффициента а,р для однофазиой схемы равно 2,25. Полученный результат показывает, что в обмотках трансформатора однофазного выпрямителя велики переменные составляющие токов по сравнению с током нагрузки. Из-за них габаритную мощность трансформатора приходится увеличивать более чем в 2 раза по отношению к выпрямленной мощности. Это один из существенных недостатков схемы. Другими недостатками являются: наличие, вынужденного подмагничивания, малая частота пульсаций и большая их величина ((и =- 1!), большие потери в схеме от переменных составляющих токов, значительное выходное сопротивление (малое число фаз).
Но данной схеме свойственны и некоторые достоинства. Как уже отмечалось, она прежде всего проста (один вентиль, трансформатор всего с двумя обмотками), а второе — относительно небольшое полное напряжение на вторичной обмотке трансформатора, так как среднее значение коэффициента В (А, х) близко к единице и Е, — (,(0. Пиковое значение обратного напряжения на вентиле, равное на основе (6.36) удвоенной амплитуде 2Е,„, ориентировочно получается почти в три раза больше выпрямленного: Е.„.=2Е, =2) 2и,В(А)=2,66и,. (6.7Ц Схема удвоения напряжения (рис. 6.21, а) представляет собой два однофазных выпрямителя, построенных на одной вторичной обмотке трансформатора.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
