Poluprovodnikovye_vypryamiteli_1978

того, что вентили работают точно треть периода (231/З)

Пр~дельньjй угол управленияам в этом'случа'е ра-,

,вен 90. Кривая напряжения на Бентилестроитсяана~

.IЮГИЧНО тому, как было описано ранее. На рис. 2-1б,е дано построение кривой напряжения на вентиле для

угла управления a=n/3." Максимальное ()братное и

прямое напряжения на 'вентиле определяются следую-

щими формулами: . ' " , ,

Шестифззная схема со средней точкой в преобрззовательной техни­

I\e практически не прнменяетс.я. Однако краткое рассмотрение про-,

·цессов, происходящих в этой схеме, необходимо для изучення одного

из режимов работы шестифазнойсхемы с уравнитель'ным реактором.

. ,Рассмотрим' работу, lНеуправляемого выпрямителя на активно-

рис. 2-16,а. Вторнчная обмотка питающего трансформатора этой схе'

мы выполнена в виде шестифазной звезды с нулем. .начальные КОН-

-цы фазных обмоток на рис. 2-16,а помечены точками. Веl\."ГОР'ная диаграмма напряжений первичных и вторичных обмоток riриведена

на рис. 2-16,6. В любой момент времени в шестифазной схеме будет

()ткрыт ТОТ,вентиль, потенциал анода" которого в данный ,момент

выше, чему других вентилей. На рис. 2-16,8, изображены синусоиды

прямленного, нащ)яжени имеет шеtтикратную 'повторяемость" расчет

е}

,

Рис. 2-16. Шестифазная схема со сре.n.ней тоt!Кой на неуправляемых, вентилях, Токи и напряжения на' элемеитахсхемы.

'среднего значения UаО 'может быть выполнен интегрированием кри-, В9Й иа в пределах 1/6 периода:

БЫТЬ,IJOлучена уже известным методом как раз.ностьпотецциалов

катода и анода вентиля' в непроводящий период. Разность потен­

/Циалов ,анода и катода для вентиля В1 показана на рис. 2-16,8

штриховкой; Ниже на рис. 2-1;6,г кривая обратного напряжения для вентиля ,Вl построена полностью. ' . ' . ' ,

,Максимальное значение обратного щшряжения на вентиле рав-

!нО, амплитуде большего линейного напряжения вторичной обмотки

,:~

'Довательно, пос:rоянная составляющая напряжения' на нагрузке U d

·будет точно 'Равна постоянной э. д. С. (Ud=E"i,=;:E"d). Прохожде­

~!Ие .по 'обмоткам уравнительного реактора двух равных постоянных

токов, создающих м. 'д. с. противоположных,направлений, не изменит

магнитного состояния магнитопровода реактора. Таким. образом, схе-

·ма замещения может быть' значительно упрощена, если в ней 'оста-, БИТЬ тол~к<? генераторы переменного !Напряжения и рассмотреть рас­ пределение переменной . составляющей. Схема замещения 'для

переменной составляющей показана на рис. 2-17,8. Как видно 'из

рис. 2-17,8,':МГНt>Венное напряжение на уравнительном реакторе "Н

Предполагается, что КОЭффициеНТСВЯЗИQ,БМОТОК ур равен еди-

Вследств'ие автотрансформаторного эффекта на каждой обмотке

уравнительного реактора. появится 'напряжение, равное u,,/2, В 'ре­ зультате .для мгновенного выпрямленного наiIр'яження на нагрузке

- '. (2-124)

На рис. ·2-18,а..предстi:1Вленыкривьiе напряжения на' выходе

отдельных трехфазных выпрямителей. Кривая выпрямленного напря" жения UdI (схема 1) выполнена сплошной линией, а кривая иаII (схема ll) -пунктирной. Штриховкой показаны, ординат~ мгно­ венных.напряжениЙ на'уравнительном реакторе: Ниже на рис. 2-18,6

кривая напряжения на уравнительном. реакт·оре и!< ПОСТР-Qена пол­

. ностью. ~aK ви'дноиз рис. 2-18,б,иапряжение и!< имеет почти тре­

угольную форму и его амплнтуда равна половине амплитуды фазного напряжения. Напряжение на 'уравнительном реакторе меняется · с частотой, в 3 раза большей частоты питающей сети, Кривую на­ пряжения на нагрузке Ud' можно построить графически,' вычитая.

из кривой UdI величину и",/2 (помечена на рис. 2-18,6 пунктиром).

Результирующая кривая и{/. обведена 'На рис. 2-18,а жирной линией.

Выражение для кривой выпрямленного напряжения можно получнть, подставлянв фОРМУ,'1у (2-124) соответствующие фазные напряжения.

. . Так, в интервалеt}1-'-t}2, когда ток проводят вентили фаз аl и

С2, нскомое напряжение иа равио:

Среднее выпрямленное напряжение выпрямителя может быть

получено' путем И'нтегрирования и{/. в интервале п~щоряе}\'!ости, рав­

ном i/6 части периода сетевого напряжения:

'3V'6 . .

{J..-

( . J

4::;: 51

2)

{}

О)

Рис. 2-18. Шестифазная .схема.с уравнительным реак­

.тОром. Токи и напряжеНIIЯ на эnемептах схемы при

t;' ,1~'." "t;::,;,~'('"J;l:;'\'''r>'~' 5;;f,j~i';'1 ,.~\':.:, ;~'>e' <!,:)~;ii,;-.~{;·,:,~::~\i~: .;\ ;;',:; \~:,~;< ';"','<о ,):' ~.,! ;~ ,с"Т;:':;',:: ',:); >,;,'<-.('!;:+ "; ~;; . \' ..

{'1::1;'~I",i;:},,':':j:}i;::S";,',,";"::i'::"i':?>'.. ,,".:;:;,},~ij;,iс'/:;З;j<:~;i:i.~!;li~'.i",',:,';,г':'/i'i'~'i :;1>

Л" '':':''.'" ОбраТНОi:!напряжение на вентвле Вс.i:rедствие,нез,~ВИСИМОЙ ;ра60-

> тыо6еихтрехфазныхсхем(/'и ll) ничем' не 'отличаеТС5l0тобратно~

;':'ГО,напряжеi1iШВ трехфазной схеме сосреД}Н~ЙiТО'чкой;: ;,i;;:.,:,,>:

i//:,i';i>;;'!l(рн~ая вьшрямленн?го To~a' idв'слуЧае"раб~ты 'наад~~~нуiO,'

;;.,; нагрузку.в. точнОсти. повторяет кривую выпрямлеННОГО·,напряжения.,

Так.кактрехфазные 'c~eмыl и Д .работают параллельно на общую i,,;" }":'нагрузку,"томгнове,Нные.тО!(и через вентили будутрав'Ныполовине

'.' ;.мгноВенныХ; Бы,прямленных 'ток{)в;, т, ;:е.';кривая тока" в,вентилях,

,; " '.':будет. по своей форме: повторятЬ,., КРИВУЮ;ВЫПР!iмлеииого'токав.

,. уН '.'Кривые'ТОКОВ в вентилях , (вторИ:чных:фаЗНЫХ10ков)показаны

". 'Нарис.:$18;В.::I,<рив~'для:с:!учilЯ;р'а60Т'blна~;активную)щгрузку,

';\', ;,изо6ражены' llУНКТИРНОИ линиеи:. Токи ~первичноиобмоткитраНСФОР7;

.',' .M~TOP~!I10~HO поJiУ~ИТЬИЗ,слеДУЮIц!iхуравнений: '.;;.:>:~!;

где ia!,. iaz,· ibIi ibz, {с!; iC2"':' ~гнове~~~евтоРи~~btе':фа~~ые':Гоки;).А,

<,iB,ic -7мгновенныез~ачения Фзэных:rокоl;'I' вперви'шых обмотках

·"трансформатора..',;"., ' .. " '." :.. . ' : ..•... .

','; ,! """Ур~вцение .для,·.пеРВИчных"fоКовпоЛученыиз условия компенса-

!",фf~М: д;;С.;первичноЙ,ивт6ричноЙ! ОБМОТОКТRа1iсформатора; .. ' . ;'." " Постоянная 'составляющая ,магнитного потока в магнн!опроврде

';.,i' ,,:: ,си.iIового':тра'НСформатОра'В эrомслучае'невозникает; ЭТО',объясН:я-.

:..етсят.ем,' ~TO вторичliыеобмотки, ;расположенныеi~аОJJ:но!.{стержне,

:, .. обтеКаютсятокаМИ.,ПРОТИВОПОЛОЖIЮГQнаправления,"ЧТОПРИВОДИТ'

ккомпенсации постоянных составляющих м.Д, С.:.. по"стержням.

'.:,Кри~ые. фаэньiit.ТОКОВ первичной "обмотки трансформатора, ,по­

строенные на основании зависимостей (2-128) -:.. (2-130), ' приведе'НЫ

.Нарис~ 2-'18,г:' . ,' '.' '.. ''. ' ..' .. .

;:,В:СJIучае соединения первичной~обмотки трансформатора ввез-.

доЙ.эти кривые,буДvт также. и .линенными токами. В .случае 'соеди­

нения. ,треугольн,иком'лmIi,i\н'ые, токи находятся~"како6ычно;.в Биде

'. разности смежных фазных 'ТОКОВ,'Кривая: линейного, тока для. случая

',ё'.соединенИя первИчНоЙ.обмоМитрансформатора,треугОлЬниКомпри-

•.,'/ ..'I(ривые· токов В' элементах. схемы'для' 'режима

...• показаны на' рис. 2-18,B-,-a СПЛОШНОЙ ,ЛИНИеЙ; . > ',.. '

Средний и деЙСТII~ЮЩИЙ.·токи вен,тиля.ПРИ этом. раВИ!>I:

;l~.c~= /d/6; fB

· . Токи веитилейодновременно являютсяи.'тOKaM~: вторич~i.I~

обмоток трансформатора <12. ,ДейСтвующий

.обм'отКитрансфорМаrора,раве!i: " . '.: '..

тора.при.Ц.е.00. опр;д~ля.~~~~;1~~ДУ~tfИ~~?бра~ом:,/';::'.i'\:':.:' ",;. ;;:;~~!УЯ

и кriэффициенты использо'вани~'веIiТ.ИJIеЙрон~пря:жению.,И'току СО.-· ""е;; .t

ответственно P~B~Ы:,\:. . : \;::(;;;:,·::,~:.»,."i!;,

необходимо знать; среднее, (по МО,;tулю).,напряжение на;его. выводах;;.;;::: ,.,!,

•... ,Коэффициент 3 В.форму.ле.(2-138) отражает' перес~етс тройной . ;:

частоты, при которой, работает уравнительный реактор, на' частоту,,: ,'" "'. >;:

.сети. Уqитывая,чrоU~ф==з 'ViГUd. получаем:,:,j' .

.; ."2~U~~)c':

тельного реактора на повышенной частоте. в, реальнрЙсхеые. Коэф~

Вследствие' независимости работы . отдельных выпрямительных'~

схем соотношения, определяющие режим управляемого выпрямите­

ля, IIТрИ a4:fJ uостаютея такими же, что и Д.'!я 'I1рехфазной схемы со

В этоыслучае, как и в схеме

неулравляемого выпрямителя, .обе

параллельи.о ;включеННые.. трехфаз­

'ные ,схемыс.о средней точкой (1

и 1/) работают независимо друг.

.от друга. Выrnpямленное, нацряже­

ВНе:и напряжение на уравнитель-, н()м реакторе и их формы кри-.

о *

.~.•.

" " ,'.,'.,',.*

Рис~ 2-.19. Шестифззная, схема

" , равления выпрямителя. /

, На 'рнс":'2-'19,а н б приведены кривые выходного напряжения на ,

первой '(UdI) н второй (ЩП) .выпрямительпых схемах для' угла управления .а=300, Реэультирующ~е напряжение па нагрузке U<l,

представлено на рис. 2-19,8. . ..

Среднее результирующее выпрямленное на'пряжение равно cpeд~

нему выпрямленному напряжению трехфазной схемы, со средней

точкой:

.' (2-142)

Форма кривых токов в элементах схемы' остается такой же, как

и для случая работы схемы с а=О. Кривая напряжения на веНТИJ;Iе вс.д.едствие полной' независимости работы. обеих . трехфазных схем

имеет ту же форму, что и д~iя трехфазной схемы со средней точкой.

Как видно из рие.2-19,г, напряжение иа .уравнитеЛЬНQМ реакторе по'

личивается среднее:(по модулю) зна­

чение ,нашряжения 'На' ура.внителыlOМ

реакторе, а следовательно, растет и

его типовая мощность. Типовая .мощ- ."

ность. уравнительного реактора зави­

сит от предельного· угла )'IIIра,вления,

на который. рассчитана схема.

ту·-схемы по' этапам ,работы вентилей, .мож-но построить кривую

нзпр~жеНIIЯ на уравнитеЛЬНО~1 реакторе как междуфазное Нiшряже­ ние соседних по порядку. е.1Jедования вторичных фаз трансформато­

ра, вентили которых в данный момент проводят ток.. Очевидно, что' для шестифазной обмотки деfiствующее меЖДУфЗЗllое (линейное), напряжение соседних фаз равио действующему фаэцому напряже­

нию '(U2Jt=U2ф). Как В1iдHO из..рис.2-20,где, привед'ены кривые

напряжения на уравнительном реакторе, для .различных углов управ-, леНИЯ,расчет среднего напряжения на .уравнительном реакторе удоб- . нее разбить на два диапаз.она, (по углу а) . Первый дианазон охва­ тывает углы управления а в пределах отО до лj6, а' второй­

в пределах от л/6 до лj2. ,

Для первого диапазона нзменения угла а'-(л/6>а>0) среднее.

напряжение на уравнительном реакторе равно:

, .

}(З,cos а;] •

, Ьt1редещrется в ;trnтервале ПОВ1'оряе'моСtй,· равном 'Л/З:

UdO=-r>-U2Ф ,2,:ЙU2ф• 'j2 - 145)

Напряжение на вентиле находится как разность lIO~"

,тенциалов его катода и анода. Ординаты кривой обрат: ного напряжения ИВ" для вентиля В1 помечены на

, рис.2-22,б штриховкой, а на рИс.2-22,г кривая ив по-

строена полностью. ," ,.

Ма,ксимальное обратное напряжение на' вентиле'

в трехфазной мостовой cxeMe~paBHO амплитуде линей- '

,ного напряжения вторичной оБМОТ~И: '

выпрямл~нвыI'токK idЛРИ работ~начисто активную

, нагрузку пол,ностьюповторяет кривую "а (пунктирная

(рис. 2-22,6) в' катодной группе вентилей ток проводит 'вентиль B1~ Следовательно, в это время ток через вен­ тиль В1 равен выпрямленному току и может быть пред­

ставлен участком кривой, тока id , «выреза:нным»В ин­

тервалеt})-t}2. Кр~вая тока через вентиль В1 изобра­

жена на рис. 2-22,д. Аналогичiю можно определить ~ри­

вую тока в вентиле В4, показанную на рис. 2-22,е. Вен­

тили В1 и В4 оба подключены к фазе а и работают

со смещением в 1800. Токи вентилей В1 и В4 являются,

,составляющими~тока фазы а. На рис.'2-22,жпредстав­

ле!iа кривая тока ,фазы а вторичной' обмотки трансфор~

матора. Вдруго-М масштабе эта кривая ,представляет и' фазный ток в первичной обмотке' траноФ.орматора.

, Одинаковая, форма токов первичной и вторичной ,обмо­

,ток объясняется тем, что кривая вторичного тока сим­ метрична и не содержит постоянной составляющей, сле­

,довательно, форма первичного тока будет определяться

только из условия компенсации, м. д. С.'первичной и ВТО- 'ричной обмоток. ' , '" •

В случае соединения ПерВИЧНОЙ обмотки' трансфор­

матора треугольником фазный ток останется точно та­ ким жt;, как и при соединении обмотки 'ЗВездой, а линей­ 'ный ток 'можетбытъ получен, как разность смежных

фазных токов. Графическое построение кривой.линеЙно-

ro t1ервичнОго TOKaи~}. ДЛЯЭТОГ()rСJiУЧ~Я.~ЫПОJiнено й~

рис: 2-22,з; На всех кривых,; рис. 2·22 токи для, случая

работы схемы на активную нагрузку показаны пунктис ,

ром, а для случая работы с бесконечно большой сгла­

живающей индуктивностью - сплошной линией;

РасчеТЧИСЛОБЫХ соотношений между .токаМи трех­

фазной ~остовой схемы,будет произведен,' для режима

Средний и действующий токи через вентиль равны:

Iв.ср-:-ld/3;lи=ld/VЗ" (2-147)

, Действующие токи фаз вторичной и первичнойоБМО~

I I rасчетные МОЩНОСТИ --tIервичйой ,И ВТОРИЧ~ОЙ,- обмоток

трансформатора·одинаковь\. и равны типовой мощности

трансформатора:

<-/

'S1'=Sl-~S2='3~liш:-ТРd~= 1,О5Рав; (2-150)

Коэффициент повышения расчетной" мощности транс­

форматора и коэффициенты использования вентилей по

напряжению и току соответственно равны:

выпрямленного тока (ST превосходит РdH всего на 5%).

Максимальное обратное напряжение на вентилях также

только на 5% превышает.среднее значение выпрямлен­ ного напряжения. Столь благоприятным" соотношением

этих парам'етровобъясняется широкое использование

трехфазной МОСТОВОЙ схемы во многих областях преоб-

Вследствие ,некоторойспецифики работы систеМI;>I

управления вентилями, трехфазной управляемой мосто­

вой схемы при работе на активную нагрузку целесооб­

разно краткое рассмо~рение режима работы при

, На рис. 2-23,а и б изображены кривые фазных напря-,

. жений вторичной обмотки трансформатора. и кривые

. .

.Иа,;пр\ичем.в начале интервала он положит~лен, а.'в коне

,схема•. Кривые выпрямлеННОГОJ! мальное 'значение обрат­

обратного напряжений при работе ного напряжения; равно

пряжения вторичной об-

. Трехфазная мостовая' .схема с liеnОЛIiЫМ числом' уnравллеМЬLХ

i8е1tтUлей. В трехфазной мостовой схеме можно применять управляе­ :мые вентили в половинном количестве (полууправляемая или несим­ :метрнчная схема). Как показанО н.арис. 2-25,а, управляемые венти­

.ли использованы только в катоДНОИ группе (анодная группа собрана,

на неУl1рав.'Iяемых вентилях). Подобную схему МО,жно представи'1'~. как последовательное соединение двух трехфаз·ных схем со среднен

:ГОНКОЙ (управляемой и неуправляемО'и); На рис. 2-25,6 n?e~CTaBJI~-

Рис. 2-25. Трехфазная мостовая схема с непол­

ным числом управляемых вентилей.

.

lНы кривые потенциалов положительного и отрицательного полюсов

:выпрямителя для случая работы схемы на активную иагрузку с a~

'=30, 60, 900. Штриховкой на рис. 2-25,бпоказаиы мг.новенные

вьrпрямленныс напряжения Ud. Как видно из рис. 2-25,6, в .зависимо­

сти, от угла управления существуют два режима работы схемы: ре­

жим непрерывного выпрямленного тока (О<а<:п;/3) и режим llреры-

. подачи управляющих импульсов на соответствующие вентили. Ком­

мутации в анодной группе (веитили В2, В4, В6). происходят В. мо,

менты естественного включения вентилей (точки 'пересечения' сину-

анодной группах происходит 'попарно В момент подачи управляюще­

го юшульса на· управляемый вентиль. Коммутация тока в группах

в данном режиме отсутствует, так. ,как ток. id' становится равным

нулю еще до подачи отпираlQlДЩ'О импульса Щl очередной управляе-

о;

.,' резу~ьтате интегрирова~ия выражениЙ (2.iS6)и(2-157)пО"

'лучаем, что Ud определяе~ся ,в обоих режимаходнои и той же фор-

Как видно из рис. 2~25,б,кратность пульсациЙ.в криво~ выпрям­

ленного.напряжениясхемыс неполным числом управляемых веити­

;лей 'по·сравнению.снормаЛьноЙ трехфазн?й мостовой схемойизме- .

. нилась.' Если.в схеме с шест.~юуправляемыми вентилями' кратность '

пульсаций равна шести; то при трех управляемых веНТИЛЯХ'крат-.

:КОСТ}> пульсаций· снижается до трех. Третья гармоника ·,в. кривой Ud i:т,ановится значительной при работе <ВЫПРЯ!vlИте.1JЯС большими yг~a-

рующих элементов, и поэтому использование схемы С. иеПОJiНЫМ чис­

ломуправлнеМрIХ вентилей це.1Jесообразно в выпрямитеЛЯХ,предна-

:значенных для 'работы 'со ' сравнительно. небольшим . диапазоном.

во всем'дшiпззоне из:v!енения. а.В ЭТО~f СЛУЧ:1еможио считать, что трехфазная мостовая ..схема, распадается. на дв.е, посдедовательно

ВК.1юченные трехфазные"схемы со сред'неи точкои, работающие не­

,зависимо.. Выпрямленное иапряжение на выходе всей' схемы' равно

,сумме: выпрямленных'иапряжений отдельных. схем.. С 'помощью (2-83) и,(2-11О) получим:,

.рактеРl!стика выпрямителя

ляемого ВЫПРЯМIiтеля"с :.неIЮЛНЫМ" числом 'управляемЫХ ::В~И,ТИJlеи.,

В случае работысхеl\щнааJ{ТИ;iНО~IШДУJ{ТН~НУЮ yaгpY~KY I,1ри у~лах

,регулирования а>n/2' катрднаягр.уппа,вентилеи схемы '(У.ПР,аВ,л~е-. ' мая часть) переходит в ииверторныи, режим I! на:'!И!Iает работать Кlj,K" инвертор, В,едомый сетью [Л. 16]. !В.результате выходное н~пряже-.:,. иие управляемой части схемы при.а>n/2~ t.~еняетu знак. .по .сравие~

IШЮ, с симметричной трехфазноЙ· мостовои" схемои несимм€тричная

, схемапотреб.1яет. из питающей 'сети ток, содержащий как нечетные,

таки чеТl!ые гармоиики. Последнее ПРИВОДIIТ к ухудш"яию коэффи-

Необходимость п~с~едова~ел~ного и

прямнтtOJIьныхсхемвызванаряцом причин.' В '<ачестве основных

можно перечислить следующие:'" " : ',' ., . .' '

: ,-·1.Стремление 'получить меньшие 'пульсации, В крнвой' выпрям-

ленногонапряжения.,""" ' ;> .... I . ,,:' ,'\:, ,: • "

. .",2.. Необходимость . сни~еНИЯ,высш~хгармонических •~ , 1{РИВОИ ,'.

На i рис.. 2-26 в' виде примера приведены, варианты .nос.чедова- , тельного ипара.'IЛельного сое,п.инения трехфазных' МОСТОВЫХ, схем•

Возможио 'Iакже .иСпользование 'для 'совместиой работы н других

работы их с: идеально сглаженным выпрямленным ТОКОМ. Однако .

11 виду, что процессы в .каждом из выпрямителей,' ИЗ' которых коt.ШО·'

нуется комбинированная схема, протекают иезависимо, .. и поэтому

можно использовать те 'формулы и основные соотношения, котор'ые ,

получены для этих' схем в предыд.ущих параграфах данн~Й~лавы1.,

а) Последовательное соединение;двух'трехф~зных .

Трансформаторы каждой. мостовой схемы выполняются ,G разлиqны~

ми группами 'соединения··(например; У/У н/1/У). Этим достигается', сдвиг лннейных напряжений' вторичных. обмоток' трансф'орматоров

'На 'ЗОО.При работе схемы выпрямленные напря:щения отдельных

..::...~,-t-C-":'ле-ду-:-~тотметить, что вреальных выпрями~еJ!ЯХмогут возни~

кать' режимы, в которых отдельные схемыужеВJIJ.IЯJ(1ТДРУГ на дру-,<

7* '99..