Раздел: Документация
0 ... 6 7 8 9 10 11 12 ... 49 водит к появлению в выпрямленном напряжении щ отрицательных участков, что вызывает- снижение его среднего значения Ud. Очевидно, что с ростом угла ос площадь отрицательных участкрв увеличивается, а следовательно, среднее значение выпрямленного напряжения уменьшается. Среднее значение выпрямленного напряжения является его постоянной составляющей и при a>Ld=oo выделяется на сопротивлении Rd, а переменная составляющая — на индуктивности Ld. Учитывая, что форма выпрямленного напряжения повторяется в интервале углов от а до л + ос, среднее значение выпрямленного напряжения можно найти по формуле [/„ = - f x/2L/2sinSrfS= C/2cosa=C/(iocosa. (2.35) я i vя Согласно (2.35) среднее значение выпрямленного напряжения становится равным нулю при <х=я/2. В этом случае в выпрямленном напряжении площади положительного и отрицательного участков равны между собой и постоянная составляющая отсутствует. Регулировочная характеристика для активно-индуктивной нагрузки показана на рис. 2.7. Если значение ond таково, что энергии, запасенной в индуктивности Ld на интервале, тогда ud>0, оказывается недостаточно для обеспечения протекания тока id в течение половины периода, то тиристор, проводящий этот ток, выключится раньше, чем будет подан управляющий импульс на другой тиристор, т. е. ранее момента, определяемого углом а. Такой режим работы схемы при активно-индуктивной нагрузке называется режимом с прерывистым выпрямленным током (рис. 2.10). Сопоставив сначала диаграммы на рис. 2.10 и 2.9, а потом диаграммы на рис. 2.10 и 2.6, увидим, что при одинаковых значениях угла а среднее значение выпрямленного напряжения в режиме с прерывистым током будет больше, чем в режиме с непрерывным током, благодаря уменьшению площади отрицательного ыь
Рис. 2.10. Диаграммы токов и напряжений однофазного двухполупериод-ного выпрямителя при активно-индуктивной нагрузке в режиме прерывистых токов участка в кривой выпрямленного напряжения, но меньше, чем при работе выпрямителя на активную нагрузку (отрицательных участков нет). Поэтому в режимах с прерывистым током регулировочные характеристики будут находиться между кривыми 1 и 2 в заштрихованной области, указанной на рис. 2.7. Режим работы схемы, когда тЬк в тиристорах спадает до нуля точно в момент включения очередного тиристора, называется граничным. Очевидно, что чем больше угол а, тем больше должна быть индуктивность Ld, чтобы обеспечить режим работы схемы с непрерывным током id. Индуктивность, обеспечивающая при заданных параметрах схемы граничный режим работы, называется критической. При прерывистом токе трансформатор и тиристоры схемы работают в более тяжелом режиме, так как при одном и том же среднем значении выпрямленного тока действующее значение токов в элементах схемы увеличивается. Поэтому в мощных выпрямителях, работающих с широким диапазоном изменения угла а, индуктивность Ld обычно выбирают из условия обеспечения непрерывности выпрямленного тока. 2.2.2. ОДНОФАЗНАЯ МОСТОВАЯ СХЕМА Работа схемы с углом управления а=0. Однофазная мостовая схема выпрямления представлена на рис. 2.11. Принцип действия схемы следующий. Предположим, что ключ К замкнут, т. е. нагрузка активная. В момент 8 = 0 потенциал точки а становится выше потенциала точки b (на рис. 2.11 соответствующая полярность обозначена без скобок), а на тиристоры VSi и VSi подаются управляющие импульсы. В результате Wroro тиристоры VSi и VS3 включатся. Напряжение Uab будет, таким образом, приложено к нагрузке Rd, и по цепи (вторичная обмотка трансформатора—гиристор VSi — нагрузка-Д/—тиристор VS3) начнет протекать ток, повторяющий форму питающего напряжения. Тиристоры vs2 и VSa на этом интервале выключатся и будут находиться под напряжением вторичной обмотки, которое по отношению к ним является обратным. Например, анод тиристора VSi соединен непосредственно с точкой а обмотки, а катод—с точкой Ь через включенный тиристор VS\, падение напряжения в котором принято равным нулю. Таким образом, анод тиристора VSi будет нахо- t-d  ■(+) чп *d\ ud Рис. 2.11. Однофазный мостовой выпрямитель даться под отрицательным потенциалом по отношению к катоду. Такое же напряжение будет приложено к тиристору VS<i- В момент 9=тс, т.е. через половину периода, ток в тиристорах VSi и VS$ спадает до нуля и они выключаются, а тиристоры vs2 и VS* включаются, поскольку потенциал точки Ъ становится положительным по отношению к потенциалу точки а (полярность указана на рис. 2.11 в скобках) и на тиристоры поступают управляющие импульсы. Далее указанные процессы периодически повторяются. Диаграммы токов и напряжений на элементах схемы будут такими же, как для однофазного двухполупериодного выпрямителя со средней точкой (см. рис. 2.5). Отличие заключается только в том, что амплитуда обратного напряжения на тиристоре в мостовом выпрямителе будет в 2 раза меньше, чем в двухполупериодном выпрямителе. При активной нагрузке работа схемы будет характеризоваться следующими основными соотношениями: среднее значение выпрямленного напряжения C/d=b[/2;(2.36) к коэффициент схемы согласно (2.36) = 22/тс;(2.37). максимальное значение обратного напряжения на тиристорах urmax = 2U2;(2.38) максимальное значение тока тиристора ImaX = j2U2ira,(2.39) среднее значение тока тиристора Itav = I„/2;(2.40) действующие значения токов, проходящих через тиристоры и обмотки трансформатора: hRMs = hl2\(2.41) г п г~ 2/2 ■к (2.42) "J Соответственно коэффициенты *пр=1; kv=K/2; А:, = тс/4.(2.43) При активно-индуктивной нагрузке (a>Z,d=oo) форма токов, протекающих через тиристоры, а следовательно, в обмотках трансформатора будет прямоугольной (см. рис. 2.8). В этом случае среднее значение выпрямленного напряжения остается таким же, как и при активной нагрузке, а коэффициенты использования элементов схемы принимают следующие значения: *„р=1,И; *е = ; *, = 0,707.(2.44) Работа схемы с углом управления <х>0. Однофазная мостовая схема, работающая с углом <х>0, имеет такие же формы токов и напряжений на ее элементах, как и в однофазном двухполупериодном выпрямителе со средней точкой (см. рис. 2.6, 2.9). В зависимости от характера нагрузки — активной или активно-индуктивной (ooLoo)— она характеризуется следующими соотношениями. 1.Средние значения выходного напряжения: а)при активной нагрузке Ъ-Ъо1-,(2.45) где Udo—среднее значение выпрямленного напряжения на выходе схемы при угле <х=0; б)при активно-индуктивной нагрузке (кОгда (йЬл=оо или имеет такое значение, что выпрямленный ток id непрерывен) ud= f/jocosoc.(2.46) Регулировочные характеристики схемы зависят от отношения (nld/rd и имеют вид, соответствующий рис. 2.7. 2.Максимальные значения напряжений на тиристорах; а) при активной нагрузке URmax= y/2Lt2, j2 UFmax=C/2 SHI 0t; (2.47) (2.48) б) при активно-индуктивной нагрузке Ur тах= у/2112, uFmaX = yfi. u2 sin a. 3. Максимальные значения токов тиристоров: а)при активной нагрузке /та* = У2[/2/Д„;(2.49) б)при активно-индуктивной нагрузке /-« = /*.(2.50) 59 4.Действующие и средние значения токов тиристоров: а)при активной нагрузке hAv—UtllRd; (2 51) б)при активно-индуктивной нагрузке 1тлу=и,/2Яг,)(2 52) Itrms = hiл/2. J 5.Действующие значения токов вторичной обмотки: а)при активной нагрузке /2=Ч;(2.53) б)при активно-индуктивной нагрузке h = h-(2-54) В рассматриваемой схеме расчетная мощность трансфор- матора увеличивается с ростом угла ос при активной нагрузке и активно-индуктивной в режиме прерывистых токов id. Поэтому при расчете трансформатора в указанных режимах работы схемы следует учитывать максимальные значения угла ос и коэффициента кф, подобно тому, как это сделано в (2.30) для схемы со средней точкой. 2.2.3. ТРЕХФАЗНАЯ СХЕМА СО СРЕДНЕЙ ТОЧКОЙ Работа схемы с углом управления ос = 0. Трехфазную схему со средней точкой (рис. 2.12) иногда называют трехфазной однотактной схемой, поскольку выпрямлению подвергается только одна из полуволн переменного напряжения каждой фазы. Рассмотрим принцип действия данной схемы для случая, когда первичные обмотки трансформатора соединены треугольником, а вторичные—-звездой. Первоначально допустим, что ключ К замкнут, т. е. нагрузка схемы активная. Полученные соотношения будут потом уточнены для разомкнутого состояния ключа К при допущении raLd = co. В интервале 9o<9<9! (рис. 2.13) в проводящем состоянии находится тиристор VSX, соединенный с фазой а. Начиная с момента 9t потенциал фазы Ъ становится выше потенциала фазы а и анод тиристора VS2 оказывается под положительным напряжением относительно его катода. Если в момент 9t на тиристор VS2 поступает управляющий импульс, он включается, а тиристор VSi выключается, так как к нему оказывается приложенным запирающее напряжение иЬа. Ток нагрузки id начинает протекать через тиристор VS2, соединенный с фазой  Рис 2 12 Трехфазный выпрямитель со средней точкой Рис 2.13 Диаграммы токов и напряжений трехфазного выпрямителя со средней точкой при активной нагрузке и угле а=0 иа иЬ ыс  Ь. Тиристор VS2 будет находиться в проводящем состоянии в течение 120° до момента 92, когда потенциал фазы с станет выше потенциала фазы Ь и поступит управляющий импульс на тиристор VS3. В момент 92 то начнет проводить тиристор VS3, а тиристор VS2 выключается. Затем в момент 93 вновь начнет проводить ток тиристор KSb и далее указанные процессы будут периодически повторяться. Очевидно, что каждый тиристор будет проводить ток в течение одной трети каждого периода (2я/3) напряжения питающей сети. Остальную часть периода (4я/3) тиристор выключен и к нему приложено обратное напряжение. Так, когда выключен тиристор VSi, к нему на интервале проводимости тиристора VS2 приложено линейное-напряжение иЪа, а на интервале проводимости тиристора VS3 — напряжение иеа. В результате к тиристору VSx приложено обратное напряжение, представленное кривой uvsl. Среднее значение выпрямленного напряжения найдем путем интегрирования напряжения на вторичной обмотке трансформатора в интервале повторяемости формы выпрямленного напряжения: 5 Ud~ \ V2sin9</9==b С/2 = 1,17С/2, (2.55) где U2—действующее значение фазного напряжения на вторичной обмотке трансформатора. 0 ... 6 7 8 9 10 11 12 ... 49
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
