1. Выпрямители.

• Дать определение выпрямителей.

• Дать классификацию выпрямителей.

Ответ

Выпрямителем называется статический преобразова­тель электрической энергии переменного тока в постоян­ный ток. Такой преобразователь представляет собой электрический агрегат, силовая часть которого состоит в общем случае из следующих основных узлов (рис. 2-1):

а) трансформатора Тр;

б) блока вентильных элементов В;

в) выходного фильтра Ф.

Выпрямители обычно классифицируют: по мощности;

по напряжению;

по числу фаз первичной обмотки трансформатора;

по схеме выпрямления;

но способу регулирования выходного напряжения.

Классификация выпрямителей но мощности и на­пряжению весьма условна. Обычно по мощности вы­деляют выпрямители: маломощные — до 1кВт, средней мощности—до 100 кВт и мощные —свыше 100. По напряжению: низкого—до 250 В, среднего — до 1000 В и высокого- свыше 1000 В.

По числу фаз первичной обмотки траисформатора выпрямители делятся на однофазные и трехфазные.

Под схемой выпрямления понимают схему соединения вентильных элементов и трансформатора

По схеме выпрямления различают выпрямители:

с одним вентилем (однофазный однополупериодный);

со средней точкой (однофазный двухполупериодный трехфазные);

мостовые.

Отдельно выделяют класс выпрямителей с многофазной схемой выпрямления.

По способу регулирования выходного напряжения в общем виде все выпрямители можно разде­лить на управляемые и неуправляемые.

В управляемых выпрямителях регулирование выход­ного напряжения может обеспечиваться следующими основными способами:

регулирование на стороне переменного тока;

регулирование на стороне постоянного тока;

регулирование непосредственным воздействием на вентильные элементы схемы.

Регулирование способами первой группы осуществ­ляется введением в схемы выпрямителей регуляторов переменного тока. Эти регуляторы позволяют изменять напряжение, поступающее на вентильные элементы, а следовательно, и выходное напряжение выпрямителя. Регулирование на стороне постоянного тока осуществ­ляется включением на выходе выпрямителя регулятора постоянного тока. Выпрямители с регулирующими устройствами на стороне постоянного или переменного тока являются по существу комбинированными преобразователями, так как они, помимо собственно выпрямительного устройства, содержат стабилизаторы или регуляторы, которые могут рассматриваться как само­стоятельные устройства преобразовательной техники.

Наиболее распространенным способом регулирования является непосредственное воздействие на вентильные элементы схемы выпрямления. Для этой цели используют в качестве вентильных элементов управляемыевентили, например тиристоры.

2. Однофазная двухполупериодная схема выпрямления со средней точкой.

   • Указать назначение и особенность схемы.

   • Изобразить принципиальную схему выпрямления.

   • Описать работу схемы на активную нагрузку с углом управления =0.

   • Дать определение граничного режима работы схемы.

Ответ

Схема предназначена для преобразования электрической энергии переменного тока в постоянный ток.

Эту схему называют двухтактной, или двухфазной, т.к. она выпрямляет оба полупериода напряжения. Особенностью схемы является то, что вторичные полуобмотки трансформатора относительно его средней точки создают систему напряжений сдвинутых друг относительно друга на π.

Работа схемы на активную нагрузку с углом управления =0

Когда потенциал точки а положителен по отношению к средней точке, VS1 включается и напряжение U_ао оказывается приложенным к нагрузке по которой протекает ток, совпадающий с током VS1 в момент υ=0, следовательно U_во<0 и к VS2 прикладывается обратное напряжение, равное разности напряжений двух полуобмоток трансформатора. VS1 будет находится во включенном состоянии до тех пор, пока ток, протекающий через тиристор не станет равным нулю. Так как нагрузка активная, то момент прохождения тока через тиристор до нуля будет совпадать с моментом спадания до нуля напряжения U_ао (υ=π). Начиная с этого момента U_ао<0, а U_во>0 и отпирающий импульс подается на VS2. В результате к нагрузке будет приложено напряжение U_во. Тиристор VS1 выключится и к нему будет приложено обратное напряжение. Спустя полупериод процесс повторится. В результате поочередной проводимости тиристоров VS1 и VS2 на нагрузке появляется выпрямленное пульсирующее напряжение, которое содержит постоянную и переменную составляющие.

Возможность осуществлять задержку по фазе моментов включения вентилей на определенный угол управления позволяет изменять выходное напряжение. С увеличением угла управления среднее значение выходного напряжения будет уменьшаться.

При активно-индуктивной нагрузке выпрямленное напряжение и его среднее значение остаются такими же, как и при активной нагрузке. Основное отличие заключается в том, что изменяется форма токов вентилей, которая при становится прямоугольной. В связи с изменением формы токов меняются действующие и мгновенные значения токов вентилей, токов в обмотках трансформатора и соответственно его расчетная мощность.

Режим работы схемы, когда ток в вентилях спадает до нуля точно в момент включения очередного вентиля, называется граничным.