23. Регулировочные характеристики трехфазной мостовой схемы

П ри изменении угла α от 0 до π/3 регулировочная характеристика для активной и активно-индуктивной нагрузки описывается формулой, при α˃0

При углах α˃π/3 и активно-индуктивной нагрузке, обеспечивающей режим работы с непрерывным током i_d. заштрихованная область на рисунке соответствует семейству регулировочных характеристик в режиме с прерывистым током i_d при различных значениях ωL_d/R_d Токи в тиристорах и обмотках трансформатора при активно-индуктивной нагрузке ωL_d=∞ определяются из соотношений . Максимальные значения напряжений на тиристорах при активно-индуктивной нагрузке в режиме непрерывного тока равны

Р асчет действующих и средних значений токов в элементах схемы при активной и активно-индуктивной нагрузках и в режиме работы с прерывистыми токами выполняется путем интегрирования мгновенных значений токов по интервалам проводимости тиристоров

2 4.Многомостовые схемы Среди группы многомостовых схем можно выделить многомостовые схемы с одним трансформатором и многомостовые с двумя и более трансформаторами, имеющими разные группы соединения обмоток. Основное назначения многомостовых схем- это уменьшение пульсаций выпрямленного напряжения и улучшение формы тока, потребляемого из питающей сети, приближении ее к синусоидальной. Рассм. два варианта двухмостовых схем: Первая мхема состоит из трехобмоточного трансформатора, соединенного по схеме “звезда/ звезда-треугольник”, и двух трехфазных мостов. Вторая схема имеет два дмухобмоточных трансформатора, один из которых соединен по Схеме “звезда/звезда”, а другой- по схеме “треугольник-звезда”, и два трехфазных моста. В обеих схемах вторичные напряжения трансформаторов сдвинуты по фазе на угол π/6. Обе схемы работают аналогично. Поэтому остановимся более подробно на работе одной из них с двумя трансформаторами. В связи с тем, что первичные обмотки трансформаторов Тр₁ и Тр₂ имеют разные схемы соединений, выпрямленное напряжение одной схемы u_d будет иметь пульсации, сдвинутые по фазе на угол π/6 относительно пульсаций выпрямленного напряжения другой схемы. Для уравнивания мгновенных значений выпрямленных напряжений параллельное соединение мостов производят через уравнительный реактор УР. В результате суммарное напряжения на нагрузке будет иметь пульсации, частота которых в 2 раза выше частоты пульсаций каждой их схем. В данном случае каждая мостовая схема имеет шесть пульсации за период, а суммарное напряжение будет иметь 12 пульсаций за период. Поэтому данную схему иногда называют 12-фазной (в этом смысле, т.е. имея ввиду число пульсация за период, трехфазную мостовую схему иногда называют 6-фазной). Разность мгновенных напряжений воспринимается уравнительным реактором, две обмотки которого расположены на одном магнитопроводе.

2 5.Гармонический состав выпрямленного напряжения и первичных токов в схемах выпрямления Выпрямленное напряжение можно представить в виде суммы двух составляющих постоянной, т.е. среднего значений U_d и переменной U~, представляющей собой переменное напряжение несинусоидальной формы. Несинусоидальное напряжение можно представить в виде суммы гармонических (синусоидальных напряжений) Где n-номер высшей гармоники m-число пульсаций выпрямленного напряжения за один период переменного напряжения питающей сети. w- угловая частота напряжения питающей сети w_n- начальная фаза n-й гармоники Из формулы видно, что частоту выпрямленного напряжения можно записать: f_n=n*f₂=mnf Где f- частота напряжения питающей сети f₂=m*f – частота первой гармоники пульсации Действующее значение переменной составляющей выпрямленного напряжения можно выразить формулой Где U₁- действующее значение n-й гармонической составляющей

26.Коммутация токов в схемах выпрямления. Процесс коммутации тиристоров в однофазном двухполупериодном выпрямителе Процесс перехода тока с одного тиристора на другой называется процессом коммутации. В реальных схемах из-за наличия в цепи переменного тока индуктивных сопротивлений в частности индуктивных сопротивлений обмоток трансформатора обусловленных в основном потоками рассеяния в магнитной системе трансформатора, процесс коммутации имеет определенную длительность. Помимо индуктивного сопротивления на процессы коммутации влияет и активные сопротивление обмоток, то его влияние в нормальных режимах работы значительно меньше. Поэтому рассматривают процессы коммутации с учетом только индуктивных сопротивлений обмоток, полагая при этом, что выпрямленный ток идеально-сглаженный Рассмотрим эквивалентную схему однофазного двухполупериодного выпрямителя на тиристорах Под воздействием ЭДС вторичных полуобмоток e_a и e_b в короткозамкнутой цепи (контуре коммутации) возникает ток короткого замыкания i_k, который является коммутирующим током. Этот ток можно в любой момент времени, начиная с w₁ определить как сумму двух составляющих установившейся i’_k и свободной i’’_k, которые расчитываются по след-м соотнош-м: i’_k=((2√2)/2x_s)*U₂cos(Ɵ+α); i’’_k=((√2U_д)/x_s)*cosα Результирующий ток короткого замыкания можно записать в виде I_k=i’_k+i’’_k=(√2U₂/x_s)*[cosα-cos(α+Ɵ)] Длительность интервала коммутации характеризуется обычно углом коммутации ɣ, который может быть определен из следующего уравнения I_d=(√2U₂/x_s)*[cosα-cos(α+ɣ)]. Обозначив угол коммутации ɣ при угле α=0 через ɣ₀ можно записать 1-cosɣ₀=I_dx_s/√2U₂ Подставляя в исходное уравнение значение ɣ₀ получаем ɣ=arcos[cosα+cosɣ₀-1]-α

2 7.Сглаживающие фильтры. Классификация сглаживающих фильтров. Индуктивный фильтр (L-фильтр). Емкостный фильтр (С-фильтр) Для уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения на выходе выпрямителя обычно устанавливают сглаживающие фильтры. Эффективность сглаживающего фильтра оценивают по его способности уменьшать пульсацию, т.е. по значению коэффициента сглаживания s_c Коэффициентом сглаживания s_c называют отношение коэффициентов пульсаций входного (до фильтра) и выходного (после фильтра) напряжений S_c=k’_v/k’’_v Сглаживающие фильтры можно разделить на два типа: пассивные и электронные (активные). Пассивные фильтры обычно состоят из реактивных элементов: реакторов и конденсаторов. Электронные фильтры содержат электронные элементы, например транзисторы. Тип пассивных фильтров является наиболее распространенным. Индуктивный фильтр представляет собой реактор включенный между схемой выпрямления и нагрузкой. Напряжение на выходе выпрямителя содержит постоянную составляющую U_d и переменную cosα. Пренебрегая изменением этих составляющих от нагрузки, можно заменить ими полупроводниковую часть схемы выпрямителя, т.е. считать, что на входе фильтра включены два последовательно соединенных источника напряжения: с постоянной ЭДС U_d и переменной ЭДС. Постоянная ЭДС не оказывает влияния на пульсацию, а в качестве переменной ЭДС можно рассматривать только ЭДС основной гармоники пульсации U_1m (первой гармоники переменной составляющей), так как они преимущественно определяют коэффициент пульсаций. Емкостной фильтр представляет собой конденсатор, включаемый на выходные шины выпрямителя. Емкостные фильтры используются преимущественно в маломощных выпрямителях. Расчет необходимой емкости конденсатора в микрофарадах при заданном коэффициенте сглаживания s_c можно производить по приближенной формуле С≈πτ_с10⁶/ω₁R_dk_n

28.Г-образный LC фильтр. Фильтр с параллельной резонансной цепочкой. Транзисторный П-образный фильтр

О днозвенный Г-образный LC-фильтр является наиболее распространенным типом фильтра благодаря своей простоте и эффективности. Для этого фильтра можно записать U''_dm=(U’_dm*Z’’)/Z’ Где Z’ и Z’’ – модули комплексных сопротивлений Z’=jωL_d+(R_d/1+jωCR_d) и Z’’=R_d/1+jωCR_d Подставляя в первую формулу получаем S_c=Z’/Z’’ Для того чтобы выпрямленный ток i_d не прерывался, необходимо выполнение условия I₁˂I_d, где I_d- постоянная составляющая выпрямленного тока Рассмотрим фильтр с параллельной резонансной цепочкой. Эта цепочка, состоящая из конденсатора с емкостью С_р и реактора с индуктивностью L_p настраивается в резонанс на основную гармонику пульсации ( в общем случае резонансных цепочек может быть несколько, каждая из которых настроена на определенную гармонику пульсаций). Резонанс на основной гармонике возникает при условии w₁=1/(C_p*L_p)^1/2. При таком подборе параметров фильтра резонансная цепочка будет обладать активным сопротивлением R_p. Сопротивление R_p можно рассчитать зная добротность Q реактора L_p и тангенс угла диэлектрических потерь tgσ конденсатора C_p: R_p=(ωL_d/Q)+(tgσ/ωC_p). На рисунке приведена схема транзисторного П-образного фильтра. Первое звено фильтра представлено конденсатором С_ф1 и второе, Г-образное состоит из транзистора VT и конденсатора С_ф2. Ток коллектора транзистора определяется током эмиттера I_E. Для того чтобы ток эмиттера I_E не изменялся под действием пульсаций, в цепь транзистора введены сопротивление R₁ и конденсатор С₁. Режим работы транзистора по постоянному току задается в схеме фильтра сопротивлением в цепи базы R₂. Транзисторные фильтра целесообразно применим, для сглаживания пульсаций низких частот в маломощных выпрямителях. В этих случаях использование их может дать выигрыш в массе и габаритах выпрямительного устройства. Основными недостатками транзисторных фильтров по сравнению с обычными пассивными являются более высокая стоимость, трудность обеспечения защиты транзисторов в аварийных режимах и более низкая надежность

2 9.Работа выпрямителя от источника соизмеримой мощности. Схема замещения выпрямителя и питающей сети для определения коэффициента гармоник по напряжению. Гармонический состав тока зависит от схемы выпрямления и параметров сглаживающего фильтра. Например, гармонический состав потребляемого тока будет существенно различен для одной и той же схемы выпрямления, работающей с разными типами фильтров: индуктивным или емкостным. Если мощность сетевого генератора значительно(более выше чем на порядок) превышает мощность полностью загруженного выпрямителя, то несинусоидальность потребляемого им тока практически не сказывается на напряжении питающей сети. При соизмеримой мощности генератора и выпрямителя высшие гармоники тока вызывают искажения сетевого напряжения тем больше, чем ближе мощность нагрузки к мощности генератора. Степень искажения напряжения(его несинусоидальность) оценивается обычно коэффициентом гармоник по напряжению k_vU=√∑U²_nm/U_{1m ,} где U_1m – амплитуда первой гармоники напряжения; U_nm- амплитуда высших (n-го порядка) гармоник. Схема замещения. Выпрямитель в электрической системе обычно рассматривают как генератор гармоник тока. В этом случае он может быть представлен эквивалентной схемой замещения в виде источника тока различных гармоник. На рисунке выпрямитель замещен источником тока( суммарный ток всех гармоник) и внутренним активным сопротивлением r_вн. Нагрузкой является эквивалентное входное сопротивление питающей сети Z_cn=r_c_jnx_c, реактивная составляющая которого зависит от частоты