Иванов-Циганов А.И. - Электротехнические устройства радиосистем (1979) (563351), страница 23
Текст из файла (страница 23)
Пояснить это момгио на примере однофазиой схемы вы прямителя, работающего на на. а! грузку, начинающуюся с емко. г е„сти (рис. 6.18, а) Схеме выпрямителя соответствует приведенная ко вторич. цой обмотке эквивалентная схе. г' г гя ма рис. 6.18, б, ца которой обо! ге( геу значец известный из предыдущих е' Г' 1' ге~ е уг Еег Е е' расчетов ток („равный току вентиля. Если пренебречь падением напряжения от тока холостого хода на элементах 1,;, е! и г гм то она примет вид —. ', аг„'е, г га ее р рис.
6.!8 в. В этой схеме ток источние,' ка !(, приведенный ко вторичной обмотке, и ток первичной 'г='е сети трансформатора определяются легко (рис. 6.18, г). Оц равен сумме тока холостого хода г) ! =а! ы1 1,; и пеРеменных составлЯющих ,е=п е,. тока вентиля 1„, причем амплца! туда и фаза последних не зависят от цндуктцвности холостого хода трансформатора 1., и пое! терь в сердечнике сг,: !', = (~,1~,) 1, = !'„. + 1„, (6.
54) „гармоническому и отстает по фазе от напряжения на угол, почти равный л/2 (потери в сердечнике малы, см. рис. 6.18, е). Сложив ординаты этого графика с ординатами графика для (,е (рис. 6.!8, д), п„лучин кривую полного тока в первичной обмотке трансформатора (рцс. 6.18, ле). Представим токи,1, и 1„рядамц Фурье; В= !1~лг з~п гв!+ п!гц соз и!+п!т, соэ 2ю!+... = 1, — 1,=1гц соз ы!+1, соэ 2гв!+..., (6,56) где п = ы,/гц, — коэффициент трансформации.
Действующее значение тока 1, монсно теперь записать в виде 1,=)г 0,5(1', „-)-и'!',+па!;';,„+...). (6. 57) Действующее значение тока (,р, представляющего часть тока 1,, которая трансформируется во вторичную обмотку и создает там ток 1,, ца основании разложения (6.56) получается равным 1ге =')' 0Л (и !)лг + л !)па+ ° .) (6.58) цли 1,р — — п1, =гг)г !." — !а. (6.59) Отсюда для полного тока первичной обмотки получаем 1, = )Г1,'„+ пе1,".
(6.60) сцт1гщг соз гв! гце!гц соэ ы! шг!гги з1п ы! (6.61) а ампер-витки постоянной составляющей тока вторичной обмотки создают некомпенсированную постоянную составляющую намагцичивающей силы, которая вызывает значительный постоянный магнитный поток в сердечнике. Это явление называется в ы н у ж д е н н ы м подмагничиванием трансформатора.
Вынужденное подмагнкчивание трансформатора в выпрямительных схемах приводит к завышению габаритов трансформатора и поэтому является неприятным явлением. В рассмотренной одиофазцой схеме выпрямителя постоянный пото ок вынужденного подмагиичивания замыкается по сердечнику ц по оэтому может достичь больших величин. Для уменьшения этого потока, как правило, в сердечнике надо предусматривать воздушный заз ', азор. Сердечник с воздушным зазором обладает хотя и меньшей где 1т1 — действующее значение тока холостого хода, равное 0,707 1, „. Таким образом, упростив эквивалентную схему, получим трансформатор, в котором намагничцвающие сердечник суммарные ампер- витки первичной и вторичной обмоток для всех гармоник, кроме первой и постоянной составляющей, оказались равными нулю.
Намагничивающая сила первой гармоники равна ампер-виткам холостого хода: 103 ! ! Тр гг 1гг г/ В1 ! 12 11)г гга е/ и', е/ Рис. 6.19 и) Рис. 0.20 (6.63) (6.66) ('2 — /о/З) !05 1О'1 эквивалентной маГнитной пРоницаемостью, но поток выпУждениог, подмагннчивания в нем тоже лгеньше, и такой трансформатор полу чается меньшим по весу и габаритам, чем без зазора. Определим токи в обмотках трансформатора мостовой схемы рис. 6.19, а.
Эта схема двухфазная, но построена иа одной вторично;, обмотке трансформатора. Подзаряд емкости при одной полярности напряжения происходит через вентили Д, и Д„ а при противополож, ной — через вентили Д, и Д,. Наложив на графики э. д. с. г, и про. тивофазной ей косинусоиды — е, график выпрямленного напри>кения г 2 (см. рис.
6.19„б), определим моменты открывания и закрывания веи. тнлей. Токи двух групп вентилей Д„Д2 и Д,„Д, протекают по вторич. ной облютке в разные интервалы времени и в разных направлениях, е е, -е, е, За положительное направление на рис. 6.!9, д принято направление протекания токов 1„, = 1'„, т. е. снизу вверх. Ток вторичной обмотки равен сумме токов 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 1'„имеет ту же самую форму, что и ток 1„ а по величине изменен в л раз: 11р а12 и /1р П/2 (6. 62) Сложив ток 1',р с током холостого хода, получим полную форму тока 1', (рис. 6.!9, е).
Вынужденное подмагничивание трансформатора в мостовой схеме не возникает, так как ни в токе вторичной„ни в токе первичной обмоток нет постоянных составляющих. Действующее значение тока вторичной обмотки определим, исходи из известного значения тока вентиля: что дает для тока вторичной обмотки о ич-о /2 = ~/ (1/2п) ~ 1,""„1 Ьо1+ (1/2п) ~ галл г/ог/ =)/2 /, (6.64) — 'о и — о ,1 для коэффициента использования вторичной обмотки трансформатора по напряжению в мостовой схеме а1= /,//,= 0,707Р (А). (б.
65) Относительно простые рассуждения, позволяющие определить токи в первичных обмотках однофазной н мостовой схем, в применении к многофазным схемам сохраняют свою си11у, если эти схемы симметричны. При одинаковой нагрузке каждой из фаз трехфазного трансформатора,его фазовые стержни со своими обмотками могут рассматриваться, как три независимых однофазных трансформатора (рис. 6.20, б). Таким образом, для трехфазного выпрямителя с нагрузкой, начинающейся с иидуктивностн (рис, 6.20, а), на основе известных токов 1'.„, 122 и 122 (рис. 6.20, в, г, д, е) получим токи первичш гх обмоток рис. 6.20, ж, э, и. Токи первичных обмоток повторяют по форме токи вторичных обмоток соответствующих фаз, но не имекп постоянных составляющих.
Следовательно, Здесь учтено, что выпрямленный ток !о распределяется поровну между фаза~и вторичной обмотки. Лля действующего значения тока первичной обмотки рассматргь ваемой схемы выпрямителя, предположив угол перекрытия фаз и ток холостого хода равными нулю, получим лго 5лго 1, = гг ~/(1г2л) ~ (23'о/3)о Йо1+ (1г2л) ~ ( — гогг3)5 Ы( =- 0,47),йг — лг3 л)3 (6.
67) Постоянная составлшощая тока каждой из фаз создает нескомпен. сироваиные ампер-внтки и, следовательно, на трансформатор действует вынужденное подмагничивание. Однако действие этого подмагничивания 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 подмапшчивания замыкается через воздух вокруг трансформатора. гЭ!агггитное 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 подмагничиваиня замыкается через сердечник, магнитная проницаемость которого велика, и даже небольшие магиитодвнжущие силы вызывают значительные индукции в сердечнике. В трехфазных выпрямителях небольшой мощности часто применягот три однофазных трансформатора вместо одного трехфазного.
Каждый из этих однофазных трансформаторов включается самостоятельно в одну нз фаз схемы. В этом случае поток вынужденного подмагннчивания 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 классифицировать схемы выпрямителей по числу выпрямленных фаз переменного напряжения. Различают одно-, двух-, трех- и шестифазные схемы.
Выпрямители с большим числом фаз встречаются редко. Число вг>гпряьгленных 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 характеризукгтся плохим использованием трансформатора и его сложностью.
Для лучшего использования трансформатора прибегают к комбинированному включению его обмоток, т. е. построению многофазног' схемы с уменьшенным числом вторичных обмоток. Уже была рассмот" 106 рена мостовая схема выпрямителя, которая, будучи двухфазной, построена иа одной вторичной обмотке трансформатора. В некоторых схемах выпрямителей вентили подклгочаются ко вторичным обмоткам трансформатора 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 из 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.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
