Федеральное агентство железнодорожного транспорта

федеральное государственное бюджетное образовательное

у

чреждение высшего профессионального образования

«Омский государственный университет

путей сообщения»

(ОмГУПС (ОмИИТ))

Кафедра «Электроснабжение железнодорожного транспорта»

Исследование мостовых шестипульсовых частично управляемых трехфазных выпрямителей

Отчет по лабораторной работе № 10

по дисциплине «Электронная техника и преобразователи в электроснабжении»

ИНМВ. 6000010.000

Студент гр. 40 Б

А. В. Центнер

Руководитель –

доцент кафедры ЭЖТ

Е. Ю. Салита

Омск 2013

Цель работы: изучить особенности процессов, технико-экономические показатели и эксплуатационные характеристики частично управляемых трехфазных выпрямителей.

1 Теоретическая часть

Управляемые преобразователи получили достаточно широкое применение, так как позволяют плавно регулировать выпрямленное напряжение, осуществлять инверторный режим для преобразования постоянного тока в переменный, создавать коммутационные и защитные устройства.

Для создания таких преобразователей используются управляемые вентили (в основном тиристоры), включение которых происходит при напряжении прямой полярности при наличии положительных импульсов (сигналов) на их управляющих электродах. Для перевода тиристора в закрытое состояние необходимо обеспечить спадание протекающего через него прямого тока до нуля (точнее – до значения, меньшего, чем ток удержания тиристора).

Моментом вступления вентилей в работу можно управлять, т. е. можно задерживать открытие очередного вентиля и тем самым задерживать начало коммутации на время, измеряемое углом регулирования или управления α. Такой угол на временных диаграммах откладывается вправо от момента естественного открытия вентиля.

Для трехфазного управляемого выпрямителя граничное значение угла управления α = π/6. При значениях α ≤ π/6 кривая выпрямленного напряжения u_dидентична для обоих режимов.

Управляемые трехфазные выпрямители в лабораторных работах изучаются на примере шестипульсового мостового выпрямителя со схемой соединения обмоток трансформатора «звезда–звезда» .

При наличии достаточно большой индуктивности в цепи нагрузки задержка вступления в работу очередных тиристоров создает задержку на такой же угол моментов запирания проводящих тиристоров (рис. 3). Вследствие искажения кривой выпрямленного напряжения среднее значениеU_dуменьшается. Таким образом, при изменении угла регулированияосуществляется регулированиеU_d.

Рисунок 1 - Схема частично управляемого трехфазного мостового

шестипульсового выпрямителя

Временные диаграммы напряжения и тока трехфазного мостового

шестипульсового частично управляемого выпрямителя приведены на рисунке 2.

Рисунок 2 - Временные диаграммы напряжения и тока трехфазного мостового

шестипульсового частично управляемого выпрямителя

Зависимость среднего значения выпрямленного напряжения от угла (регулировочная характеристика) приможет быть найдена усреднением кривойu_dна интервале:

. (1)

Участок регулировочной характеристики при активной нагрузке () на интервале 120°60° находят из выражения:

. (2)

Наличие угла регулирования α качественно и количественно сказывается на всех показателях преобразователя:

а) искажается форма кривой выпрямленного напряжения;

б) снижается среднее значение этого напряжения, причем в режиме непрерывного тока оно определяется по выражению (1), в режиме прерывистого тока – по уравнению (2);

в) ухудшаются условия работы вентилей в непроводящую часть периода за счет увеличения скачка обратного напряжения;

г) уменьшается значение угла коммутации γ за счет того, что этот процесс совершается при более высоком напряжении;

д) ухудшается коэффициент мощности преобразователя.

Управляемые выпрямители выполняют также функцию бесконтактного коммутационного аппарата, обеспечивающего отключение цепи нагрузки от сети в случае аварийного нарастания тока или при рабочем токе снятием импульсов управления с тиристоров. Указанные функции можно реализовать выпрямителем, в выпрямительной схеме которого применяются тиристоры и диоды.

Такие выпрямители получили название частично управляемых, несимметричных или тиристорно-диодных выпрямителей.

Технико-экономические показатели управляемых выпрямителей ниже, чем неуправляемых. Это касается условий работы вентилей и трансформаторов, показателей качества электроэнергии и в определенной степени ограничивает их применение. Однако необходимость создания коммутационных, защитных устройств и инверторов приводит к использованию управляемых преобразователей.

Уравнение внешней характеристики управляемого преобразователя в режиме непрерывных токов имеет вид:

Таблица 1 - Основные расчетные соотношения для схем выпрямителей при Х_d=∞

Соотно-шения	Нулевые схемы				Мостовые схемы
	простые		сложные		простые		сложные
	трехфазная Y/Y	трехфазная Y/Ж	параллель-ного типа	последоват. типа	трехфазная разомкнутая	трехфазная замкнутая	парал-лель-ного типа	последоват. типа
m	3	6	6	6	6	6	12	12
	1,17	1,35	1,17	2,34	2,34	1,35
A	0,87	1,23	0,50	0,50	0,50	0,50	0,26	0,26
			0,408	0,817	0,817	0,471	0,785	1,57
S2/Pd0	1,48	1,81	1,48	1,48	1,05	1,05	1,05	1,05
S1/Pd0	1,21	1,05	1,05	1,05	1,05	1,05	1,008	1,008
Sур/Pd0	–	–	0,07	–	–	–	0,02	–
Sтип/Pd0	1,345	1,43	1,33	1,26	1,05	1,05	1,05	1,029
IV.max/Id	1,00	1,00	0,50	1,00	1,00	1,00	0,50	1,00
UV.max/Ud0	2,09	2,09	2,09	1,045	1,045	1,045	1,045	0,520
ωd0	0,183	0,042	0,042	0,042	0,042	0,042	0,010	0,010
v0	0,87	0,955	0,955	0,955	0,955	0,955	0,988	0,988