Раздел: Документация

0 ... 7 8 9 10 11 12 13 ... 49

Основные параметры, характеризующие работу тиристоров в схеме, следующие: коэффициент схемы

кея = 3у/б/2к;(2.56)

максимальное значение обратного напряжения на тиристоре равно амплитуде линейного напряжения на вторичных обмотках, т. е.

urmax = U2m = u2 ud,(2.57)

где u2т — амплитуда фазного напряжения. Максимальное значение тока тиристора

Imax = - ud.(2.58)

Среднее значение тока, протекающего через тиристор, если учитывать, что каждый тиристор проводит ток одну треть периода, равно

ITAV = Id/3.(2.59)

Поскольку в данной схеме токи вторичных обмоток имеют пульсирующий характер и содержат постоянные составляющие, то в магнитной системе трансформатора возникает поток вынужденного подмагничивания, который может вызвать насыщение магнитопровода трансформатора. Это обстоятельство вызывает необходимость завышать расчетную мощность трансформатора. Что касается токов первичных обмоток, то они содержат только переменные составляющие, так как постоянные составляющие токов не трансформируются. Поэтому токи первичных обмоток будут равны

Lb вс кл

Соотношение для токов в тиристорах и обмотках трансформатора, а также его расчетную мощность рассмотрим для случая работы схемы на активно-индуктивную нагрузку, являющуюся более характерной для трехфазных и многофазных схем выпрямления. При активно-индуктивной нагрузке схема работает так же, как при активной нагрузке, но ток становится идеально сглаженным, а токи, проходящие через тиристоры, принимают - прямоугольную форму. Соответственно прямоугольными становятся и токи в обмотках трансформатора. В этом

-{hs2~-j) Id)i

(2.60)

случае кривые выпрямленного напряжения ud и обратные напряжения на тиристорах остаются такими же, как и при работе на активную нагрузку, а значения токов становятся равны

h = Itrms — hlyfe,

I — 1 V 2 j

(2.61)

Расчетные мощности первичных и вторичных обмоток равны

s2=iu2i2h=

2тс

2тс

32

г<*н;

(2.62)

где Ui и U2—действующие значения фазных напряжений первичной и вторичной обмоток.

Коэффициенты использования элементов схемы принимают следующие значения:

кпр = 1,345; kv = 2n/3; £,= 1/3.(2.63)

В (2.62) коэффициент к„р приведен без учета влияния потоков подмагничивания. Реальное его значение больше и будет зависеть от схемы и конструкции трансформатора.

Работа схемы с углом управления <х>0. В отличие от схемы неуправляемого выпрямителя или управляемого, но работающего с углом а = 0, в данном случае управляющие импульсы приходят на тиристоры поочередно с задержкой на угол управления а относительно моментов прохождения через нуль синусоид линейных напряжений вторичных обмоток трансформатора. Моменты прохождения через нуль синусоид линейного напряжения соответствуют точкам пересечения синусоид напряжений иа, щ, ис (рис. 2.14). При угле а>0 в зависимости от характера нагрузки и значения угла а в данной схеме могут иметь место различные режимы работы.

Если угол а изменяется в диапазоне от 0 до тс/6, тог как при активно-индуктивной, так и при чисто активной нагрузке выпрямленный ток является непрерывным. Среднее значение выпрямленного напряжения в этой области углов а при различном характере нагрузки описывается выражением

5я

"-5

з [ъ

yj2U2%m§d§ = 112 cos а = Vi0 cos а.

2тс

(2.64)

---

илриеМ-о

u.dnpu.u}id~o

tdnputoi.a-V

ЧГЧГ \fKf"4r

.....TTTv

7rf urf «рта u/irf=e» Irf

—-л Л л

Рис. 2.14. Диаграммы токов и напряжений трехфазного выпрямителя со средней точкой при угле <х<я/6

---t»

Рис. 2.15. Диаграммы токов и напряжений трехфазного выпрямителя со средней точкой при углах <х=я/6 и <х>я/6

При угле а = тс/6 кривая мгновенных значений выпрямленного напряжения доходит в моменты переключения тиристоров до нуля (рис. 2.15, слева). Такой режим работы называется гранично-непрерывным. Дальнейшее увеличение угла (а=я/6) при активной нагрузке приводит к прерыванию выпрямленного тока id и появлению в выпрямленном напряжении ud участков с нулевым значением (рис. 2.15, справа). Интервал проводимости тока тиристоров становится меньше 2тс/3. Среднее значение напряжения в этом случае выражается следующим образом:

1 -f cos

И]

(2.65)

При активно-индуктивной нагрузке за счет энергии, запасаемой в шщуктивности Ld, выпрямленный ток id продолжает протекать в нагрузке и при переходе кривой выпрямленного

напряжения в зону отрицательных значений. Если накопленной в индуктивности Ld энергии окажется достаточно, чтобы обеспечить протекание тока до очеред: ной коммутации тиристоров, то будет режим работы с непрерывным током id. При (nLd = cc режим непрерывного тока будет иметь место при любых .углах а в диапазоне от 0 до тс/2. В этом случае среднее значение выходного напряжения Ud можно определить

5 В

ОС

Рис. 2.16. Регулировочные характеристики трехфазного выпрямителя со средней точкой:

/—при активной нагрузке; 2—при активно-индуктивной нагрузке

по формуле (2.64). Когда угол а становится равным тс/2, площади положительного и отрицательного участков кривой выпрямленного напряжения становятся равными, что свидетельствует об отсутствии постоянной составляющей в выпрямленном напряжении, или, иначе говоря, среднее значение ил становится равным нулю.

В соответствии с изложенным в регулировочных характеристиках схемы (рис. 2.16) можно выделить две характерные зоны изменения угла а. В первой зоне (0<а<тс/6) как при активной, так и при активно-индуктивной нагрузке регулировочная характеристика соответствует формуле (2.64). Во второй

зоне

0<а£5гс/6)-

при активной нагрузке характеристика

аналитически описывается формулой (2.65), согласно которой среднее значение Ud становится равным нулю при угле <х=5тс/6. В режимах работы с непрерывным током id при углах тс/6 < а < тс/2 и активно-индуктивной нагрузке для регулировочной характеристики становится справедливой формула (2.64). Заштрихованная область соответствует семейству регулировочных характеристик в режимах прерывистого тока id при различных значениях отношения (aLJJ.

Токи в,тиристорах и обмотках трансформатора при активно-индуктивной нагрузке {<aLd— сю) определяются по соотношениям, приведенным для случая ос=0. При активной нагрузке зависимости, связывающие среднее и действующее значения токов, существенно усложняются. Поэтому отметим только тот факт, что с ростом угла управления а интервалы проводимостей тиристоров уменьшаются, а действующие значения токов при одних и тех же средних значениях увеличиваются.

Максимальные значения напряжений на тиристорах:

---

а)при активной нагрузке

UFmax = y/l U2 sin а (а < л/6); UFmaxy/2U2sm{rx + n/6)(rx>n/6); \(2-66)

URmax =-JbU 2,

б)при активно-индуктивной нагрузке (в режиме непрерывного тока id)

c/F = V2sina; j

иЯшшх = у/Ьиг.j

2.2.4. ТРЕХФАЗНАЯ МОСТОВАЯ СХЕМА

Работа схемы с углом управления a = 0. Трехфазная мостовая схема и диаграммы, поясняющие ее работу, показаны на рис. 2.17 и 2.18. Рассмотрим принцип действия схемы для случая активной нагрузки Тшйоч А" замкнут). Начиная с момента 9j ток проводят тиристоры VS, и VS6, а остальные тиристоры выключены. В этом случае к нагрузке Rd приложено линейное напряжение иаЬ и выпрямленный ток iu протекает по контуру: обмотка фазы а—тиристор VS,—нагрузка Rd—тиристор VS6— обмотка фазы Ь. Этот процесс в схеме продолжается до момента 92, т. е. в течение времени, соответствующего л/3, когда потенциал фазы Ъ станет более положительным, чем потенциал фазы с. Начиная с этого момента напряжение иЬс становится положительным, т. е. прямым для тиристора VS2. При подаче в этот момент времени управляющего импульса на тиристор VS2 он начинает проводить ток, а тиристор VS6 выключается (происходит коммутация между тиристорами VS6 и VSt2). Для выключившегося тиристора VS6 напряжение иаЬ является обратным. В результате в проводящем состоянии окажутся тиристоры VS, и VS2, а остальные будут выключены.

В момент Э3 подается импульс на тиристор VS3 и он включается, а тиристор VS, оказывается в выключенном состоянии, так как потенциал фазы b становится выше потенциала фазы а. Далее через интервалы времени, равные л/3, происходят коммутации следующих тиристорных пар: VS2—VS4, VS3—VS5, VS4—VSS и VSS — VS,. Таким образом, в течение периода питающего напряжения имеются шесть коммутаций через я/3 каждая, причем три из них происходят в катодной группе тиристоров VSj, VS3 и VSS (имеющих объединенные катоды) и три — в анодной группе тиристоров VS4, VS6 и VS2 (имеющих объединенные аноды). Следует отметить, что нумерация тиристоров в данной схеме носит не случайный характер, а соответствует порядку их вступления

Рис. 2.17. Трехфазный мостовой выпрямитель

Рис. 2.18. Диаграммы токов и напряжений трехфазного мостового

выпрямителя при угле а=0: V — VS6, VSlt 2—VSu VS2; 3—VS2, VS3; 4—VS3, FS„; 5— VSt, VSS; 6— VSit VS6

в работу при условии соблюдения фазировки трансформатора, указанной на рис. 2.17.

Поочередная работа различных пар тиристоров в схеме приводит к появлению на сопротивлении Rd выпрямленного напряжения, состоящего из частей линейных напряжений вторичных обмоток трансформатора (см. рис. 2.18). Видно, что моменты коммутации совпадают с моментами прохождения через нуль линейных напряжений (когда равны два фазных напряжения, например иа и иь). Длительность прохождения тока через каждый тиристор равна 2л/3, остальное время к нему приложено обратное напряжение, состоящее из частей соответствующих линейных напряжений.

Постоянная составляющая выпрямленного напряжения (среднее значение) вычисляется для интервала повторяемости выпрямленного напряжения, равного я/3:

2/Зя -

Ud = - [ y6(72sin9rf9 = t/2,(2.68)

я Jя

я

3

где U2 — действующее значение фазного напряжения вторичных обмоток трансформатора.

Соответственно коэффициент схемы (по отношению к фазному напряжению вторичной обмотки) имеет значение Ахх=-Зл/б/л.

0 ... 7 8 9 10 11 12 13 ... 49