Задачи для самостоятельного решения по теме 5 «Энергетические показатели выпрямителей»

З адача 5-5. В схеме рис. 5-13 дано: U₁ = 220,В; E₂ = 100,В; R_d = 10,Ом; X_а = 0; угол управления  = 30.

Найти полный коэффициент мощности χ и составляющие полной мощности.

Задача 5-6. В схеме рис. 5-14 дано: U₁ = 220,В; E₂ = 100,В; R_d = 10,Ом; X_d = ∞;

X _а = 1,Ом. Угол управления  = 45.

Найти полный коэффициент мощности χ и составляющие полной мощности выпрямителя.

З адача 5-7. В схеме рис. 5-15 дано: U_ав = U_вс = U_са = U₁ = 220,В; E_2а = E_2в = E_2c = E₂ = =100,В; X_d = ∞; R_d = 10,Ом. Угол управления  = 60.

Определить составляющие полной мощности и коэффициент мощности. Сравнить результаты расчетов для двух случаев: без нулевого вентиля и при его включении в цепь нагрузки.

З адача 5-8. В схеме рис. 5-16 дано: U_ав=U_вс=U_са=U₁=220,В; E_2a=E_2в=E_2c=E₂=100 В; R_d=10 Ом. Угол управления =30.

Определить составляющие полной мощности, потребляемой выпрямителем из питающей сети.

З адача 5-9. В схеме рис. 5-17 дано: U_ав=U_вс=U_са=U₁=220,В; E_2a=E_2в=E_2c=E₂=100,В; X_d=∞; R_d=10,Ом. Угол управления =30.

Определить составляющие полной мощности, потребляемой выпрямителем, а также полный коэффициент мощности.

Задача 5-10. На схеме рис. 5-18 дано: U_ав=U_вс=U_са=U₁=220,В; К_тр=2; X_d=∞; X_a=1,Ом; R_d=10,Ом. Угол управления =90.

Определить полную мощность, потребляемую выпрямителем.

З адача 5-11. На схеме рис. 5-19 дано: U₁=220,В; E_2a^’=E_2a^''=E_2в^’=E_2в^''=100,В; R_d=10,Ом; X_d=∞; X_a=1,Ом;. Угол управления тиристорами T₁^’’ и T₂^’’ ₁=30.

Определить составляющие полной мощности, потребляемой выпрямителем.

Контрольные вопросы:

1. В чем принципиальное отличие КПД вентильного преобразователя от коэффициента мощности.

2. Причины появления мощности несимметрии в вентильных преобразователях и ее влияние на коэффициент мощности.

3. Способы уменьшения мощности искажения в вентильных преобразователях.

4. Причины появления реактивной мощности в вентильных преобразователях?

5. Как изменится коэффициент искажения  однофазного мостового неуправляемого выпрямителя с X_d = 0, если сделать X_d = ∞?

6. Способы увеличения коэффициента сдвига (cos) вентильного преобразователя.

7. В каких случаях цепь нагрузки выпрямителя вводят нулевой вентиль и для чего?

8. Физический смысл составляющих полной мощности в управляемых выпрямителях?

Тема 6. Сглаживающие фильтры

Как уже было показано выше, напряжение и ток, на выходе выпрямителей имеют большие или меньшие пульсации. При разложении этих функций в ряд Фурье имеем:

, (6-1)

, (6-2)

где E_d и I_d – постоянные составляющие выпрямленного напряжения тока;

U_km и I_km – амплитудные значения гармоник напряжения и тока с порядковым номером k.

Качество выпрямленного напряжения и тока на выходе выпрямителей оценивается коэффициентом пульсации:

, (6-3)

где U_пm – амплитуда низшей гармоники переменной составляющей. Как видно из таблицы №1 Приложения, коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения различен для разных схем выпрямления и изменяется в широком диапазоне. Однако ряде случаев технические требования по коэффициенту пульсаций предъявляемые к выпрямителю со стороны нагрузки, могут быть более жесткими, превышающими возможности выпрямителя. В этих случаях между выпрямителем и нагрузкой необходимо устанавливать специальное устройство, называемое сглаживающим фильтром, которое уменьшает пульсации на нагрузке до приемлемых значений.

, где — амплитуда низшей гармоники переменной составляющей на нагрузке, после фильтра; — постоянная составляющая на выходе фильтра.

Качество работы фильтра оценивается коэффициентом сглаживания:

, (6-4)

где — коэффициент фильтрации, который показывает, во сколько раз фильтр уменьшает амплитуду наинизшей гармоники переменной составляющей.

— коэффициент передачи фильтра, показывающий, во сколько раз ослабляется постоянная составляющая. Для фильтра без потерь  = 1. В реальных фильтрах  = 0,910,99 в зависимости от мощности выпрямителя и схемы фильтра. Если потерями в фильтре можно пренебречь, то коэффициент сглаживания q  K_ф. Сглаживающие фильтры подразделяются на пассивные R-L-C фильтры и электронные фильтры.

Из пассивных сглаживающих фильтров наиболее часто применяются L – фильтры; С – фильтры; Г-образные фильтры; П-образные фильтры; резонансные сглаживающие фильтры.