1 .Введение (Преобразовательная техника, преобразователь, коммутация, вентиль, управляемы и неуправляемы вентиль). Классификация преобразователей Преобразователи обладают одним общим признаком: они управляют потоком энергии посредством включения и выключения вентильных электронных элементов, введенных в основные электрические схемы или благодаря циклической передаче тока от одного такого элемента к другому (процесс называемый коммутацией) Вентиль- это общее название для устройств, сопротивление которых зависит от направления протекающего через них тока ( или полярности и приложенного к нему напряжения). Вентили могут быть управляемые и неуправляемые. Управляемый вентиль отличается тем, что открытием/закрытием его управляет не только приложенное к основным выходам напряжение, но и сигнал, подаваемы на дополнительный управляющий вход. Примером неуправляемого вентиля является выпрямительный диод, а управляемого- тиристор. Классификация вентилей Бывают двух видов: - с естественной коммутацией. Циклическая коммутация вентилей происходит под действием переменного напряжения источника питания или сети - С принудительной коммутацией. Осуществляемой с помощью дополнительных коммутирующих контуров.

2 .Выпрямители. Классификация выпрямителей. Характеристика выпрямителей 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 а) трансформатора Т_р б) блока полупроводниковых элементов в) выходного фильтра Ф Выпрямители обычно классифицируют: -по мощности -по напряжению -по числу фаз первичной обмотки трансформатора - по схеме выпрямления -по способу регулирования выходного напряжения. Классификация выпрямителей по мощности и напряжению весьма условна. Обычно по мощности выделяют выпрямители: маломощные – до 1кВт, средней мощности- до 100кВт и мощные- свыше 100кВт, а по напряжению: низкого – до 250В, среднего- до 1000В и высокого- свыше 1000В. По числу фаз первичной обмотки трансформатора выпрямители делятся на однофазные и трехфазные. Под схемой выпрямления, как правило, понимают схему соединения полупроводниковых элементов и трансформатора. По схеме выпрямления различают выпрямители: с одним диодом (однофазный однополупериодный), со средней точкой (однофазный двухполупериодный и трехфазный), мостовые. Отдельно выделяют класс выпрямителей с многофазной схемой выпрямления (шесть, двенадцать и более фаз вторичной обмотки трансформатора). Однако изготовления многофазных трансформаторов связано с конструктивными и технологическими трудностями, поэтому в большинстве случаев многофазные схемы получают путем последовательного или параллельного включения трехфазных выпрямителей, имеющих разные схемы соединения обмоток трансформаторов. Такие схемы называют многофазными эквивалентными или комбинированными.

3 .Применение преобразователей -Источники постоянного тока с неизменным или регулируемым выходным напряжением находят свое применение для электрической тяги, для различных зарядных устройств, источников питания, радиопередатчиков и радиостанций, электростатических пылеуловителей. -Регулируемые источники питания для управляемых электроприводов постоянного тока, мощностью от несколько кВт до МВт. -ЛЭП высокого напряжения (работа в выпрямительном режиме на передающей стороне и в инверторном режиме на приемной стороне) -Передача электрической энергии между сетями различных частот. Например преобразователи для питания сети с частотой 16,66 Гц для электрической тяги - И другие специальные применения (источники напряжения переменного тока изменяемой частоты и т.д.

4.Сущность процесса выпрямления на примере простейшей однофазной однополупериодной схемой.

Н а первичную обмотку трансформатора от питающей сети подается переменной синусоидальное напряжение. На вторичной обмотке трансформатора будет также синусоидальное напряжение U_ab=√2*U₂*sinωt, где U₂- действующее значение напряжение на вторичной обмотке трансформатора, ω- угловая частот напряжение питающей сети Принцип работы: в момент времени, когда потенциал в т.б. (φ_б˃φ_а) к диоды VD приложено запирающее напряжение и ток через диод не протекает. Когда потенциал (φ_б˂φ_а) в т.б. (ωt= 0, 2π, 4π…) уже к аноду диода подается положительное напряжение относительно катода и диод включается. В результате напряжение U_аб оказывается приложенным к резистору ч/з который начинает протекать ток нагрузки i_d. Диод будет находится в проводящем состоянии до тех пор пока проходящий ч/з него ток i_d не снизится до 0. Поскольку для активной нагрузки ток по фазе совпадает с напряжением диод будет выключаться, когда напряжение U_аб станет отрицательным. (ωt=π, 3π….) Т.е. на резисторе R_d будет пульсирующее напряжение U_d и только одной полярности или иначе говоря выпрямленное напряжение Выпрямленный ток: I_d=U_d/R_d Диаграмма тока и напряжения на элементы данной сх.

Диагр. выпр. напр в схеме с диодом

5.Управляемые выпрямители

Принцип работы: ток в нагрузке R_d будет поступать только с момента вкл.тиристора, определямого моментом подачи управляющего импульса на тиристор. Другим условием вкл. Тиристора явл. Положительное значение напряжения U_аб когда анод тиристора имеет положительный потенциал относительно катода (это от 0 до π, 2π до 3π…) Выпрямленное напряжение

где Т- период повторяемости формы выпрямленного напряжение: U_d(t) – мгновенное значение выпрямленного напряжения. При сравнении различных сх. выпрямления используют коэфф. Сх.: К_сх=U_d/U₂, которая характеризует связь с неуправляемым выпрямителем действующего значения переменного напряжения U₂ и ср. значения выпрямленного напряжения. Также используется коэф по напряжению и по току K_u=U_Rmax/U_d ; K_i=i_тр/i_d Параметры трансформатора определяются его полной расчетной мощностью S_T=(S1+S2)/2 ; S1,S2- мощность первой и второй обмотки S_1,2=U_1,2*I_1,2 Оценку эффективности использования трансформатора в сх. выпрямления можно производить по средствам коэфф-та превышения расчетной мощности трансформатора К_пр=S_T/P’_{dн-мом.мощ. выхода выпрям}

6.Основные схемы выпрямления (идеализированные схемы) Для большей ясности изложения принципов действия различных схем выпрямления и расчетных соотношений, характеризующих работу их элементов, сначала рассмотрим идеализированные схемы выпрямления. Идеализированными схемами называются схемы, для которых сделаны следующие допущения: а) полупроводниковые элементы идеальны, т.е. во включенном состоянии имеют равное нулю сопротивление, а в выключенном- равную нулю проводимость. б) продолжительности включения и выключения полупроводниковых элементов равны нулю в) сопротивления цепей, соединяющих элементы схемы, равны нулю г) сопротивления обмоток трансформаторов (активные и индуктивные), потери энергии в его магнитопроводе и намагничивающий ток тоже равны нулю. Электромагнитные процессы. Протекающие при выпрямлении, рассматривается для двух видов статической нагрузки: активной и активно-индуктивной, которые характерны для большей часты выпрямителей средней и большой мощности.