Раздел: Документация

0 ... 5 6 7 8 9 10 11 ... 49

5.Коэффициенты

ки= U RmaxlUn; 1(2 16)

6.Действующие значения токов первичной 1У и вторичной /2 полуобмоток, выраженные через ток Id,

h=ImaXl*j2kT = nl22Id/kT; "I

l2 = lTRMS = Kl4Id.J

7.Мощности обмоток трансформатора, учитывая (2.10) и (2.17), можно выразить следующими формулами:

первичной обмотки

S1 = C/1/1=A:TC/2/1=A:T-7=C/dlI- !±j£pim (2.18)

где

Pd* = Ud„IdI[; суммы двух вторичных полуобмоток

S1W2h=~Ud*\h*TPd*.(2Л9)

8.Расчетная мощность трансформатора

ST = ~=l,48i>dH.(2.20)

9.Полная активная мощность в нагрузке PdB, вычисленная по (2.9),

Р-Р,-(2.21)

10. Соответственно коэффициент превышения расчетной мощности трансформатора

£Пр = 5т/Пн=1,2.(2.22)

Следует отметить, что постоянного подмагничивания маг-нитопровода трансформатора в данной схеме не будет, если все обмотки расположить на одном стержне магнитной системы броневого типа. При стержневой магнитной системе полная компенсация МДС в трансформаторе достигается специальной схемой расположения вторичных полуобмоток.

Работа схемы на активную"1 нагрузку при угле, управления <х>0. Предположим, что начиная с момента 9 = 0 оба тиристора выключены и ток не проводят. При этом будем считать, что потенциал точки а вторичной обмотки положителен относи-

Рис 2.6 Диаграммы токов и напряжений на элементах схемы при активной нагрузке и угле а>0

0 Е Ж К гк 5Ж к в з5 Т"

Рис 2.7 Регулировочные характеристики однофазного двухполупериодно-го выпрямителя: при активной нагрузке, 2—при активно-индуктивной нагрузке

тельно средней точки 0, а точки b — отрицателен (на рис. 2.4 эта полярность указана без скобок). Очевидно, что при такой полярности напряжений вторичной обмотки к тиристору VSX будет приаожено прямое напряжение uVS\ = uab, а к тиристору VS2 — обратное напряжение иУ2 — иЪ0 (рис. 2.6). Пусть в момент & = ос (т. е. с задержкой на угол а относительно момента перехода напряжения иа0 через нуль) на управляющий электрод тиристора VSi подается управляющий импульс, тогда тиристор VSX включится и в нагрузке Rd начнет протекать ток ii = iVs\ под воздействием напряжения иа0- Начиная с этого же момента к тиристору VS2 будет приложено обратное напряжение uVS2, равное разности напряжений иЪа = иЪ0 — иа0 двух вторичных полуобмоток.

Тиристор VS1 будет "находиться в проводящем состоянии до тех пор, пока ток, протекающий через него, не спадет до нуля. Так как нагрузка активная и форма тока, проходящего через нагрузку (а следовательно, и через тиристор VSi), повторяет форму напряжения иа0, то тиристор K5t выключится в момент Э = я. Поскольку через половину периода полярность напряжение на вторичной обмотке изменяется на противоположную, то при подаче управляющего импульса на тиристор VS2 в момент Э = я±<х он включится. Затем указанные процессы повторяются в каждом периоде.

---

Возможность осуществлять задержку по фазе моментов включения тиристоров на определенный угол ос позволяет изменять выходное напряжение. Угол ос отсчитывают относительно моментов естественного включения тиристоров (9=0, тс, 2тс...), соответствующих включению диодов в схеме. Из рис. 2.6 видно, что с увеличением угла а среднее значение выходного напряжения Ud будет уменьшаться. Аналитически эта зависимость выражается следующей формулой:

Ud = - } .72 tf2sin&</»=С/2(1+cosa).(2.23)

я Jтс

Обозначив через Ud0 найденное по выражению (2.10) среднее значение выпрямленного напряжения для неуправляемого выпрямителя (ос = 0), получим

,r гт 1+cosa. „,.

Ud=Ui0——•(2-24)

Среднее значение выпрямленного тока

) Ud y/2(l+cosa) U2 h-Rd--к Т/(2-25)

В соответствии с (2.24) изменение угла а от 0 до я приводит к изменению среднего значения выходного напряжения от Ud0 до нуля. Зависимость среднего значения выходного напряжения от угла управления а называется регулировочной характеристикой. Регулировочная характеристика рассматриваемой схемы для случая чисто активной нагрузки представлена кривой / на рис. 2.7.

Максимальные значения прямого и обратного напряжений при углах ос<90° можно выразить в следующем виде:

UFmax = sj2U2s,in<x; ■(2.26)

URmax = 22U2. J

Максимальное значение тока тиристора

Rd 1+casa

Среднее значение тока тиристора, как и для случая ос = 0, будет равно половине тока id.

Действующие значения токов, протекающих через тиристоры и обмотки трансформатора, в этом Случае зависят от угла .а. С увеличением угла а интервал проводимости тока тиристора уменьшается, а отношение действующего значения тока к сре-

52

днему (коэффициент формы кф) растет. Действующее значение тока связано со средним значением соотношением

itrms = кф1ТАу.(2.28)

Действующие значения токов первичной L и вторичной 12 полуобмоток, выраженные через ток id

Т -к Jd-h ктк*Г

У

(2.29)

Расчетная мощность трансформатора 5Т также будет зависеть от коэффициента кф и может быть найдена по формуле

5т=1,89А:ф = —=-.(2.30)

1+cosa

Из (2.28) и (2.30) видно, что угол а оказывает существенное влияние на установленные мощности основных элементов схемы. Поэтому при проектировании расчет элементов производится из условий работы схемы с максимальным значением угла а.

Работа схемы на активно-индуктивную нагрузку с углом управления <х=0. При разомкнутом ключе К (в схеме на рис. 2.4) в цепь нагрузки включена индуктивность Ld, которая обычно выполняет роль фильтра переменной составляющей выпрямленного напряжения. Наличие в цепи нагрузки индуктивности Ld существенно изменяет характер электромагнитных процессов в схеме. Известно, что индуктивность в электрической цепи является инерционным элементом, в котором изменение тока происходит с запаздыванием относительно приложенного напряжения. Так, после начала работы выпрямителя нарастание тока в нагрузке будет происходить постепенно и тем медленней, чем больше постоянная времени xd = LJRd.

Рассмотрим более подробно работу схемы в установившемся режиме, когда среднее за . период значение выпрямленного тока стало неизменным. В "этом случае форма выпрямленного тока будет зависеть от индуктивности Ld, частоты выпрямляемого напряжения ю и сопротивления Rd. При чисто активной нагрузке она совпадет с формой выпрямленного напряжения, а при наличии индуктивности выпрямленный ток становится более сглаженным и не успевает доходить до нуля в моменты, когда выпрямленное напряжение становится равным нулю. При увеличении индуктивности или частоты переменной составляющей выпрямленного напряжения пульсации выпрямленного тока уменьшаются, а при значениях

---

j-

Рис. 2.8. Диаграммы токов и напряже-Рис. 2.9. Диаграммы токов и напряжений однофазного двухполупериодногоний однофазного двухполупериодного выпрямителя при активно-индуктив-выпрямителя при активно-индуктивной нагрузке (o>Lj=oo) и а=0ной нагрузке (w»Lj=oc) и а>0

a>Td, стремящихся к бесконечности, ток становится идеально сглаженным. При значениях raxd, равных 5—10 и более, расчетные соотношения в схеме будут незначительно отличаться от случая, когда coxd = oo или a>fcd = oo. Поэтому при дальнейшем рассмотрении работы как данной схемы, так и других схем при активно-индуктивной нагрузке принимается допущение (£>Ld=co. В этом случае можно считать, что вся переменная составляющая выпрямленного напряжения выделяется на индуктивности Ld, а постоянная — на сопротивлении Rd.

На рис. 2.8 представлены диаграммы токов и напряжений на элементах рассматриваемой схемы при coLd = oo и ос = 0. Выпрямленное напряжение ud и его среднее значение Ud остаются такими же, как при активной нагрузке. Основное отличие заключается в том, что изменяется форма токов тиристоров, которая при ro£d = oo становится прямоугольной.

В связи с изменением формы токов меняются действующие и мгновенные значения токов тиристоров, токов в обмотках трансформатора и соответственно его расчетная мощность. При coi,d = oo указанные величины принимают следующие значения.

. 54

1.Максимальное значение тока тиристора становится равным среднему значению выпрямленного тока, т. е.

lmax=h-(2.31)

2.Действующие значения токов , тиристоровitrms и вторичной полуобмотки и трансформатора 12будут равны

1тям* = 1г = 1лф-(2-32)

3.Действующее значение тока первичной обмотки

h=id/kT.(2.33)

4.Расчетная мощность трансформатора

5T=l,34PdH.(2.34)

Так как для постоянного тока, не содержащего пульсаций, действующее и среднее значения равны, то мощности Р<1и и PdH также равны. Поэтому согласно (2.34) коэффициент превышения расчетной мощности трансформатора в данном случае становится равным fcnp=l,34. Таким образом, наличие достаточно большой индуктивности Ld в цепи нагрузки приводит к увеличению расчетной мощности трансформатора, но улучшает согласно (2.32) использование тиристоров по току.

Работа схемы на активно-индуктивную нагрузку с углом управления о>0. Наличие индуктивности Ld в цепи постоянного тока при углах управления ос>0 приводит к тому, что после прохождения напряжения на вторичной полуобмотке через нуль в находящемся в проводящем состоянии тиристоре продолжает протекать ток за счет энергии, накопленной в индуктивности. Например, тиристор VS{ продолжает проводить ток и после того, как напряжение иа0 станет отрицательным (рис. 2.9). При достаточно большой индуктивности этот тиристор будет проводить ток до тех пор, пока не будет подан управляющий импульс на тиристор VSi. Тогда тиристор VS2 включится, а тиристор VSX выключится. Тиристор VS2 будет проводить ток, пока снова не будет подан управляющий импульс на тиристор -K5t.

Таким образом, несмотря на то, что управляющие импульсы поступают на тиристор с задержкой на угол а относительно моментов их естественного включения 3 = (0, я, 2л...), длительность протекания тдка через каждый тиристор остается равной половине периода напряжения питающей сети. При a)Ld = oo ток в цепи нагрузки идеально сглажен, а токи тиристоров имеют прямоугольную форму, но в отличие от схемы, работающей с углом ос = 0, прямоугольники токов будут сдвинуты относительно выпрямленного напряжения на угол а. Сдвиг тока относительно напряжения на угол а при-

55

0 ... 5 6 7 8 9 10 11 ... 49