Бар В. И. Курс лекций «Основы преобразовательной техники»

Электрические параметры в общем виде для многофазного выпрямителя с числом пульсаций за период mп=m2 .

Постоянная составляющая напряжения:

oПри m2=3 (схема Миткевича), постоянная составляющая напряжения (тока) нагрузки:

Ud=0,83E2m=1,17E2.

С другой стороны E2=0,854Ud.

Амплитуда q-гармоники пульсаций при учете, что период переменной составляющей

выпрямленного напряжения 2 : m2

По ф-ле 3.1 амплитуда пульсаций q-гармоники

2

U( q )m Ud q2m22 1

коэффициент пульсаций Kп(q)

2

Kп( q ) q2 m22 1

o Коэффициент пульсации по первой гармонической (q=1):

2

Kп(1) 1 32 1 0,25 .

Частота пульсаций q-ой гармоники:

где fc- частота напряжения питающей сети; q=1,2….- номера гармоник;

o Частота первой гармоники

f(1)=1 3 50=150 Гц. o Среднее значение анодного тока:

Ia Id Id ; m2 3

o Максимальное значение обратного напряжения Uобр.max на вентиле не превышает амплитуду линейного напряжения, что в 3 раз больше амплитудного значения фазной ЭДС вторичной обмотки трансформатора:

Uобр.max 3E2m 6E2 6 / 1,17Ud 2,09Ud .

Действующее значение тока во вторичной обмотке:

при m2=3 : I2=0,484Iam=0,484/0,83 Id=0,583 Id.

Расчетная мощность вторичной обмотки трансформатора:

S2 = m2 E2 I2 = 3 0.855Ud 0.583Id = 1.48.Pd.

32

Без вывода запишем первичный ток трансформатора: I1=Kтр 0,471 Id.

Расчетное значение мощности первичной обмотки:

S1 m1U1I1 3Kтр 0,855Ud 0,471Id 1,21 Pd o Типовая мощность трансформатора:

В трехфазном выпрямителе с нулевым выводом имеет место явление вынужденного намагничивания сердечника трансформатора. Потоки вынужденного намагничивания составляют 20 – 25% от основного магнитного потока трансформатора. Они замыкаются частично по воздуху и стальной арматуре. В результате сердечник трансформатора, насыщается, а в стальной арматуре возникают тепловые потери за счет вихревых токов индуктируемых переменной составляющей потока вынужденного намагничивания. Для исключения вынужденного намагничивания применяют другие схемы с более сложным трансформатором (например схема “зигзаг”) или с более сложным выпрямителем (например мостовая схема).

Лекция №6. Трехфазные мостовые выпрямители.

Режим L 0; ra= 0; Ld .

Принципиальная схема мостового выпрямителя изображена на рис.6.1.

Схема выпрямителя содержит выпрямительный мост, состоящий из шести диодов VD1…VD6 и расположенного на входе трансформатора соединенных по схеме “звезда”- “звезда”.

Из катодной группы в открытом состоянии будет находится тот из диодов, напряжение анода которого имеет положительную полярность относительно нулевого вывода и наибольшую величину по сравнению с другими диодами. Из анодной группы открытое состояние принимает тот из вентилей, напряжение катода которого в данный момент является наибольшим и имеет отрицательную полярность. Иными словами в проводящем состоянии будут находится те два накрест лежащих диода выпрямительного моста, между которыми действует в проводящем направлении наибольшее линейное напряжение.

На диаграмме фазных напряжений (рис.6.2.) указаны интервалы проводимости диодов.

Интервал проводимости каждого вентиля составляет 2 .

3

За период напряжения питания происходит 6 переключений диодов (тактов) в связи с чем, ее часто называют шестипульсной.

Кривая Ud (рис.6.2.) состоит из участков линейных напряжений вторичных обмоток трансформатора.

33

Рис.6.1. Принципиальная схема трехфазного мостового выпрямителя.

34

Рис.6.2. Временные диаграммы трехфазного мостового неуправляемого выпрямителя при

Ld

35

Рис.6.4. Эквивалентная схема замещения на периоде коммутации диодов VD1,VD3.

На периоде коммутации оказываются через диоды накоротко замкнуты вторичные обмотки трансформатора а и b (рис.6.4.). Применяя законы Кирхгофа получим :

Принимая во внимание, что обычно L a= L b=L, а также то, что в рассматриваемом случае Ld и следовательно id=const, после преобразований получим

Итак получили напряжение на нагрузки во время коммутации, как видно оно не равно линейному, которое обычно прикладывается во внекоммутационное время.

перегруппировывая получаем, что напряжение на нагрузке в коммутационное время

т.е. равно полусумме линейных напряжений между коммутирумыми обмотками и обмоткой в которой ток за время коммутации не изменяется (рис.6.5).

38

Рис 6.5. Напряжения в схеме мостового неуправляемого выпрямителя с учетом коммутации. o Среднее значение коммутационного снижения напряжения:

Угол может быть найден из уравнения:

Уравнение внешней характеристики:

Уменьшение напряжения на нагрузке с увеличением её тока связано с повышением коммутационных падений напряжения ввиду роста угла коммутации .

Мы рассмотрели режим, когда попеременно проводят ток два или три диода (режим 2-3). При увеличении тока Id или сопротивления х может наступить режим, когда ток будут проводить сразу три вентиля (режим 3), при этом угол =const=60°. При дальнейшем увеличении тока Id или (и) сопротивления хг наступает режим, когда ток проводят сразу четыре вентиля.

39

Рис.7.3. Временные диаграммы однофазного управляемого выпрямителя с нулевым выводом при активной нагрузке (ключ К1 замкнут, К2-разомкнут).

Действующее значение тока I1 первичной обмотки трансформатора определяется по формуле:

I1= Kтр·I2.

Расчетную мощность обмоток и типовую мощность трансформатора определяют исходя из режима при котором через обмотки протекают максимальные токи, т.е. неуправляемого режима.

Активно – индуктивная нагрузка (ключ К1 разомкнут, ключ К2 - разомкнут).

При активно – индуктивной нагрузке схема может работать в двух режимах: в режиме непрерывного тока нагрузки, при угле проводимости тока и в режиме прерывистого тока нагрузки, при < . На рис.7.4 показаны временные диаграммы токов и напряжений идеальной схемы для первого режима. В отличие от режима при активной нагрузке, здесь выпрямленное напряжение на интервале имеет отрицательное значение.

41