Лекция (855794), страница 9

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

Текст из файла (страница 9)

 н ,2Действующеезначениеанодноготокавторичнойобмоткитрансформатора:54I2 10(ia ( )) 2 d , 1.(11)При расчетах можем пренебречь пульсациями тока нагрузки: iн =Id .Действующее значение тока, протекающего через первичную обмоткутрансформатора:I. (12)I1  2 ,KTНесмотря на наличие ряда допущений точность расчета достаточновысока, как правило, она выше точности исходных данных и стабильностипараметров компонентов.55Лекция 6. Многофазные схемы выпрямленияМногофазные схемы выпрямления питаются от сети трехфазногопеременного напряжения и используются, в основном, в установкахсредней и большой мощности.

Многофазные схемы позволяют решитьследующие задачи:уменьшить пульсации выпрямленного напряжения;улучшить гармонический состав потребляемого из сети тока;уменьшить типовую (расчетную) мощность трансформатора.Обычно в качестве фильтра в выпрямителях большой мощностииспользуется простой индуктивный фильтр, так как при росте частотыпульсации выходного напряжения даже при небольших индуктивностяхдросселя в цепи нагрузки можно получить заданные коэффициентыпульсации.

При анализе многофазных схем, так же как и при анализеоднофазных схем будем считать вентили и трансформатор идеальными(без потерь).6.1. Трехфазная схема выпрямления с нулевым выводом обмоткитрансформатораПринципиальная схема выпрямителя приведена на рис.6.1.i2= iai1АC B AUaке2aD1е2bD2iн= idLфе2cicTD3UdRнРис. 6.1Первичная обмотка трансформатора может быть соединена как взвезду, так и в треугольник. Вторичная обмотка соединяется только взвезду, так как общая точка вторичной обмотки является одним изполюсов цепи постоянного тока.

К свободным концам вторичных обмоток56подключаются вентили, катоды которых (или аноды) соединены иявляются другим полюсом выходного напряжения.Направление включения вентилей определяет полярность выходногонапряжения. Выше было показано, что коэффициент пульсации выходногонапряжения выпрямителя q =2 / (m2-1). Тогда в трехфазном выпрямителепри m=3 q=0,25. В этом случае даже при небольших индуктивностяхимеющихся в цепи нагрузки ток нагрузки будет очень хорошо сглажен.2E2cose2a2E2e2ce2bUda0012=2/3бD10в3idD2D34IdD1ia= i2Ia0T=2i12Id / (3KT)г0д0Id / (3KT)uaкUaк.maxiceI 1A- i 1В=Id / KT0Рис. 6.2Временные диаграммы, поясняющие работу схемы, показаны нарис.6.2. Так на рис.6.2,а изображена система трехфазных синусоидальныхнапряжений вторичных обмоток трансформатора, сдвинутых друготносительно друга на угол 2/3 (или на 120).

Вентили проводят токпоочередно, подключая нагрузку к соответствующей фазе вторичныхобмоток трансформатора. Поэтому кривая выходного напряжениявыпрямителя ud состоит из отрезков синусоидальных напряжений e257соответствующих фаз. Точки пересечения фазных напряжений называютсяточками естественного отпирания вентилей. В эти моменты времени токпереходит с одного вентиля на другой. Действительно, правее точкиестественного отпирания вентилей две фазы имеют положительноенапряжение. Вентиль, подключенный к фазе с большим потенциалом,начинает пропускать ток. Напряжение между анодом и катодомпроводящего вентиля близко к нулю и вентиль, раннее пропускавший ток,запирается, так как на его катод попадает более положительный потенциалчерез открытый диод соседней фазы.Таким образом, длительность проводящего состояния каждого вентиля=2/3, что составляет треть периода питающего напряжения, а частотапульсаций выпрямленного напряжения в три раза больше частотыпитающего напряжения.

Для нахождения среднего значения напряженияна выходе выпрямителя Ud за начало отсчета примем точку 01 (рис.6.2,а).2 E 2 sin313  3 6 E 2  1,17 E ,Ud 2 E 2 cos d 22 23 33где Е2 действующее значение фазной ЭДС вторичной обмоткитрансформатора; =t; Е2 max= 2E2 .ОпределивЕ2,рассчитываемнеобходимыйкоэффициенттрансформации трансформатора КТ=U1/Е2, где U1 – действующее значениенапряжения на первичной обмотке трансформатора.Для выбора вентилей необходимо определить среднее значение токадиодов Ia и амплитудное значение напряжения на диодах в запертомсостоянии Ua max.

Осциллограммы тока и напряжения на диоде показаны нарис.6.2,в,д. Используя их, находим:23I1  I d d  d ; Ia max= Id.2 03Напряжение на вентиле определяется разностью потенциалов междуанодом и катодом. Например, для диода D1 изменение потенциала анодаопределяется изменением напряжения фазы e2a по синусоидальномузакону, а потенциал всех катодов - изменением потенциала нагрузки,соединенной с общей точкой катодов. Разность этих потенциаловзаштрихована на рис.6.2,а. Таким образом, в открытом состояниинапряжение на вентиле близко к нулю.

В закрытом состоянии к вентилюприкладывается разность фазных напряжений (или линейное напряжение).Тогда максимальное значение напряжения на диоде Uaк.maxравномаксимальному значению линейного напряжения на вторичных обмоткахтрансформатора:Ia 586 2U d 2,09U d .3 6Естественно, что форма тока, протекающего через вентиль и обмоткутрансформатора, будет одинаковой, но для выбора сечения проводавторичной обмотки необходимо определить действующее значение этоготока.U ак. max  3 2 E2 2311 2 I d.I d2 d  I d2 02 33Форма тока в обмотке показана на рис. 6.2,г при соединении первичнойобмотки трансформатора по схеме в треугольник.

Этот ток будет поформе повторять ток вторичной обмотки трансформатора (с учетомкоэффициента трансформации трансформатора), но он не может иметьпостоянную составляющую, так как трансформатор не можеттрансформировать постоянный ток. Тогда для мгновенных значенийфазных токов первичной обмотки трансформатора, соединенного втреугольник справедливы соотношения:i1A= ( i2a - Id /3) /KT;i1B= ( i2b - Id /3)/KT;i1C= ( i2c - Id/3) /KT,где i2a , i2b , i2c – токи соответствующих фаз вторичных обмотоктрансформатора.Используя временную диаграмму рис.6.2,г и мгновенные значенияфазных токов находим:I2  23Id 2  Id 21  2I d 2 2I1 )   () d .( K 32  0 3K T3K T2T3Очевидно, что ток в сети ic (например, в линии А, рис.6.2,е ) можетбыть получен как разность соответствующих токов первичных обмотоктрансформатора ( ic = i1A - i1В).

Действующее значение этого токарассчитывается по формуле4 233Id 2  Id 21  Id 2Ic  ( ) d  2( K ) d  K 3 .2  0 K TTT3Типовая мощность трансформатора:2U d I d 22 U d I d3K T33U I  3E 2 I 23 6 KT 33 6 3PT  1 1 1,35U d I d  1,35Pd .2259В табл. 6.1 приведены основные расчетные соотношения трехфазноговыпрямителя по схеме с нулевым выводом.Таблица 6.1Схема с нулевым выводомUd=1,17E2Uaк.max.=2.09 UdE2=0,855UdI2=.Id / 3Ia=Id/3I1= Id 2 /3KTPт  1,35PdIa max.= IdПри соединении первичной обмотки трансформатора в звезду (рис.6.3)ток1и первичных обмоток трансформатора не могут протекать независимодруг от друга, как это было в случае соединения первичных обмоток втреугольник.i 2a= i ai 1АC B A1i 1BUaкD1iн= id2i 1CLфUdicTRнРис.

6.3Токораспределениевпервичныхобмоткахтрансформатораопределяется из уравнений магнитодвижущих сил для контуров 1 и 2 насхеме рис.6.3 для момента времени когда ток проводит вентиль фазы е2а.i1АW1 + i2aW2 - i1BW1=0;i1АW1- i1CW1 = 0;i1А + i1B + i1C = 0,где W1 и W2 – число витков первичной и вторичной обмотоктрансформатора.Решая совместно записанные равенства, получаем:i1А=(2/3)(i2a/ KT),i1B= i1C=(-1/3)( i2a/ KT),где KT = W1 / W2.60Отсюда следует что, с учетом коэффициента трансформациитрансформатора, через первичную обмотку фазы, в которой вторичнаяобмотка пропускает ток, протекает 2/3 мгновенного значения токанагрузки.

В это же время две другие фазы пропускают по 1/3 тока нагрузкив обратную сторону. По форме и величине этот ток будет таким же как и вслучае соединения первичной обмотки трансформатора по схеме втреугольник.Поток вынужденного подмагничивания в выпрямительных схемахПри работе трансформатора на линейную нагрузку ампервиткипервичнойивторичнойобмотоктрансформаторавзаимноуравновешиваются: I1W1= I2W2.i2аW2a0i1АW1б0i2вW2 - i1АW1в0i2вW2гд0i1ВW10i2вW2 - i1ВW1e0i2сW2жзи0i1СW10i2сW2 - i1СW10Рис.

6.4Рассмотрим работу трансформатора в трехфазной нулевой схеме. Нарис.4.4 изображены временные диаграммы ампервитков вторичных ипервичных обмоток трансформатора всех трех фаз, а также разность61ампервитков первичных и вторичных обмоток каждой фазы. Черезвторичную обмотку трансформатора каждой фазы протекает ток,имеющий постоянную составляющую, равную 1/3Id. В первичную обмоткутрансформатора эта постоянная составляющая тока трансформироватьсяне может.Следовательно, в каждом стержне трансформатора существуетнескомпенсированный, однонаправленный, постоянный магнитный потокравныйi1W1 - i2 W 2=(1/3Id) W 2.Этот постоянный поток смещает точку покоя на кривойнамагничивания сердечника в сторону насыщения сердечника, чтоувеличивает намагничивающий ток и может привести к насыщениюсердечника, а значит к сгоранию трансформатора. Наличие постоянногопотока вынужденного намагничивания является одним из существенныхнедостатков трехфазной схемы выпрямления с нулевым выводом,ограничивающим ее применение в установках большой мощности.62Лекция 77.1.

Трехфазная мостовая схема выпрямления (схема Ларионова)Принципиальная схема и временные диаграммы, поясняющие работусхемы, показаны на рис. 7.1 и рис.7.2. первичные и вторичные обмоткитрансформатора могут быть соединены в любой комбинации: по схемамтреугольника и звезды.

Принципиально схема может работать и безтрансформатора.iаi2i1АC B AD2D1D4D3е2aiн= idе2bе2cicLфD6D5UdRнTРис. 7.1Вентили разбиты на две группы: катодная группа, у которой соединены катоды: D1,D3,D5; анодная группа, у которой соединены аноды: D2,D4,D6.Общие точки вентилей двух групп соединены с источником питания (врассматриваемой схеме с вторичными обмотками трансформатора).В каждый момент времени ток будет проводить тот вентиль, потенциаланода которого будет максимальным ( в катодной группе) или потенциалкатода которого будет минимальным (в анодной группе).

Поэтомумгновенное значение напряжения на выходе выпрямителя определяетсязначением линейного напряжения фаз, подключенных к нагрузке в данныймомент времени через открытые вентили. Так, на временной диаграммерис.4.10,а показана очередность проводящего состояния вентилей.В каждый момент времени ток проводят два вентиля, соединяющих дверазличные фазы (ab, ac,bc,ba,ca и т.д.).

Характеристики

Список файлов лекций