Раздел: Документация
0 ... 12 13 14 15 16 17 18 ... 49 (для однофазной двухполупериодной схемы) уменьшается.. Это приводит к тому, что при равных средних значениях токов, протекающих через диод, их действующие значения будут в режиме работы с меньшими углами 9. Это ухудшает использование диодов по току. Одновременно по тем же причинам ухудшается использование трансформатора, расчетная мощность которого должна соответствовать работе с минимальными значениями 9. Если в цепь постоянного тока включена индуктивность (ключ К разомкнут), то пульсация выпрямленного тока уменьшается и при (oLd—cc становится равной нулю (вся пульсация напряжения ud оказывается приложенной к индуктивности Ld). В этом случае можно записать (2-126) где Ud—среднее значение выпрямленного напряжения. Формула (2.126) справедлива и для управляемых выпрямителей при условии coLd=oo. Рассмотрим теперь" работу трехфазного выпрямителя на емкость С„ и активное сопротивление R„. При этом введем следующие допущения: индуктивность рассеяния и ток намагничивания трансформатора равны нулю; диоды имеют активное постоянное сопротивление RVD (значение, соответствующее линеаризованной вольт-амперной характеристике диода). На рис. 2.32, а представлена эквивалентная схема трехфазного выпрямителя со средней точкой, в которой указаны активные сопротивления каждой фазы выпрямителя R$. Сопротивление Лф определяется по формуле Rtf — R ф1 +ф2 + -ко>(2.127) где /?ф1 —сопротивление фазы первичной обмотки трансформатора, приведенное ко вторичной обмотке; /?ф2 — сопротивление фазы вторичной обмотки; RVD — сопротивление диодов прямому току.  Рис. 2.32. Трехфазный выпрямитель со средней точкой, работающий на активно-емкостную нагрузку: 1 а—схема, б—диаграммы выпрямленного напряжения и тока Допустим также, что емкость CH»l/3co i?H. Это допущение дает возможность пренебречь пульсацией выпрямленного напряжения на нагрузке ин и считать его идеально сглаженным. Напряжение на нагрузке (на конденсаторе) к„ в данном случае можно рассматривать как противо-ЭДС (рис. 2.32,6). Поэтому аналогично (2.117) можно записать мгновенное значение выпрямленного тока id в следующем виде: <d = --„-,(2.128) где U2—действующее значение фазного напряжения вторичной обмотки трансформатора. Среднее значение выпрямленного тока равно среднему значению тока нагрузки Id, так как в установившемся режиме среднее значение тока в цепи емкости Сн равно нулю. Соответственно с учетом (2.119) и (2.123) среднее значение выпрямленного тока в данной схеме может быть выражено следующими соотношениями: /,=Ъф(8шв есо8е)Г Я Кф (2.129) Совместное решение системы уравнений (2.129) имеет вид 1ё9-9 = яДр/(ЗЛн).(2.130) Уравнение (2.130) является исходным для приближенного расчета выпрямителей с емкостной нагрузкой. Для решения его, например, можно использовать графоаналитический метод, изложенный в [12]. 2.6. СГЛАЖИВАЮЩИЕ ФИЛЬТРЫ Для уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения на выходе выпрямителя обычно устанавливают сглаживающие фильтры. Эффективность.сглаживающего фильтра оценивают по его способности уменьшать пульсацию, т. е. по значению коэффициента сглаживания sc. Коэффициентом сглаживания sc называют отношение коэффициентов пульсаций входного (до фильтра) и выходного (после фильтра) напряжений: *с = К1К,(2.131) где K=Ulm/Ud, K=U[m/Ud; Uim и U{„ — амплитуды первых гармоник - выпрямленного напряжения до и после фильтра*. Требование к значению коэффициента sc фильтра является основным при проектировании. Помимо этого, к фильтрам предъявляют требования по массе, габаритам, влиянию на переходные процессы в динамических режимах (например, сбросах или набросах нагрузки) и др. Сглаживающие фильтры можно разделить на два типа: пассивные и электронные (активные). Пассивные фильтры обычно состоят из реактивных элементов: реакторов и конденсаторов. Электронные фильтры содержат электронные элементы, например транзисторы. Тип пассивных фильтров является наиболее распространенным. В зависимости от числа элементов и способа их соединения различают следующие основные типы пассивных фильтров: а)простые фильтры — однозвенные (индуктивный фильтр, емкостный фильтр, Г-образные, П-образные) и многозвенные; б)сложные фильтры, состоящие обычно из нескольких звеньев с резонансной настройкой отдельных цепочек. Рассмотрим некоторые получившие наибольшее распространение типы пассивных сглаживающих фильтров, схемы которых приведены на рис. 2.32. Следует отметить, что фильтры с индуктивным входом применяются преимущественно в выпрямителях средней и большой мощности, а с емкостным— в маломощных при высоком сопротивлении нагрузки. Индуктивный фильтр (L-фильтр. рис. 2.33, а) представляет собой реактор, включенный между схемой выпрямления и нагрузкой. Напряжение на выходе выпрямителя содержит постоянную составляющую Ud и переменную Пренебрегая изменением этих составляющих от нагрузки, можно заменить ими полупроводниковую часть схемы выпрямителя, т. е. считать, что на входе фильтра включены два последовательно соединенных источника напряжения: с постоянной ЭДС Ud и переменной ЭДС и.. Постоянная ЭДС не оказывает влияния на пульсацию, а в качестве переменной ЭДС можно рассматривать только ЭДС основной гармоники пульсации Ulm (первой гармоники переменной составляющей), так как они преимущественно определяют коэффициент пульсации. Тогда согласно определению коэффициента сглаживания можно записать sc = kn/kn=Ulm/U{m.(2.132) Амплитуду переменной составляющей на нагрузке для L-фильтра можно выразить в виде соотношения * Возможно использование и других из указанных в (2.84) определений коэффициента пульсаций. 94 
  Рис. 2.33. Схемы выходных фильтров выпрямителей (2.133) где In (2.134) -амплитуда переменной составляющей тока нагрузки; со 1—частота основной гармоники пульсации. Подставляя (2.113) в (2.132), получаем Rd Из (2.13% следует, что с приближением к режиму холостого хода (с увеличением Rd) коэффициент сглаживания sc стремится к единице. Поэтому расчет индуктивности фильтра ld производят для режима минимальной нагрузки (Rdmax)- Ld=ZrL(2.135) Емкостный фильтр (С-фильтр, рис. 2.33.6) представляет собой конденсатор, включаемый на. выходные шины выпрямителя. Емкостные фильтры используются преимущественно в маломощных выпрямителях. Расчет необходимой емкости конденсатора в микрофарадах при заданном коэффициенте сглаживания sc можно производить по приближенной формуле C«KSc106/m1l?ifc„.(2.136) Для вычисления более точного значения емкости следует учитывать внутреннее сопротивление схемы выпрямления, используя методику, указанную § 2.5. • Однозвенный Г-образный LC-фильтр (рис. 2.33, в) является наиболее распространенным типом фильтра благодаря своей, простоте и эффективности/ Для этого фильтра можно записать U\mZ" Z (2.137) где Z и Z" -модули комплексных сопротивлений: Я, Z —j4d\L ,+ ——:—:г* Z"=, 1+/ш,СД/ Подставляя (2.134) в (2.132), получаем sc = Z/Z". выбирают емкость конденсатора так, В этом случае (2.137) принимает вид Обычно (2.138) чтобы sc = &\LdC-\.(2.139) } Из (2.138) при заданных sc и ©i находят произведение LdC. ] Выбор конкретных значений Ld и С производится из других 3 требований, предъявляемых к фильтру. Такими требованиями ] обычно являются обеспечение непрерывности тока id или обеспечение минимума массы, габарита и стоимости. В ряде случаев при этом принимают во внимание факторы, учиты-, вающие влияние параметров фильтра на динамические и ре- \ гулировочные характеристики преобразователя, например ам- \ плиту дно-частотную и фазочастотную характеристики. Кроме! того, следует исключить возможность возникновения резонанс-) ных явлений на частотах, близких к частоте пульсации. Для j этого рекомендуется обеспечить соотношение w,2av(2.140)! где (л~\1у/ьлС—собственная угловая частота фильтра. I Из изложенного следует, что в общем случае выбор! параметров £ и С при рассчитанном значении их произведения LdC является сложной многофакторной задачей, решении которой требует применения специальных методов опгамизацнй указанных параметров и может бытьреализовано с помощью ЭВМ. v Наиболее простым при ироектировании с точки зренвд расчета Ld и С является требование по обеспечению непреры» ности тока id, характерное для фильтров мощных выпрями телей. В этом случае Ld рассматривается как критической %J значение индуктивности Ldtp, обеспечивающее граничный непрерывный режим тока id. Для того чтобы выпрямленный ток не прерывался, необходимо выполнение условия hmh,(2-141) где Id—постоянная составляющая выпрямленного тока. Индуктивность, при которой имеет место граничный режим прерывистого и непрерывного токов (т. е. Id — Iim), называется критической LdK„. С учетом того, что обычно (oLdup»l/a>iC, индуктивность Ldxp может быть определена согласно (2.142) из следующей приближенной формулы: ЬГ ■(2Л42) Емкость С-фильтра определяется далее из рассчитанного по (2.139) произведения LdC. Полученные значения параметров фильтра проверяются из выполнения условия (2.140). В случае невыполнения этого условия следует увеличить емкость С. П-образный LC-фильтр (рис. 2.33, г) можно представить как составной, состоящий из С-фильтра и Г-образного LC-фильтра. Общий коэффициент сглаживания всего фильтра можно представить как произведение коэффициентов сглаживания его звеньев sc = selse2,(2.143) где sci—коэффициент сглаживания С-фильтра; sC2 — коэффициент сглаживания £С-фильтра. Из сложных фильтров рассмотрим фильтр с параллельной резонансной цепочкой (рис. 2.33, д). Эта цепочка, состоящая из конденсатора с емкостью Ср и реактора с индуктивностью Lp, настраивается в резонанс на основную гармонику пульсации (в общем случае резонансных цепочек может быть несколько, каждая из которых настроена на определенную гармонику пульсации). Резонанс на основной гармонике возникает при условии coi = 1 /yJbpCp. При таком подборе параметров фильтра резонансная цепочка будет обладать активным сопротивлением Rp. Сопротивление Rp можно рассчитать, зная добротность Q реактора Lp и тангенс угла диэлектрических потерь tg 5 конденсатора Ср: При высокой добротности реактора и малых потерях энергии в конденсаторе сопротивление Rp становится незначительным и основная гармоника пульсации оказывается зашунтированной низкоомным сопротивлением. В результате 7 № 365897 0 ... 12 13 14 15 16 17 18 ... 49
|
