5 Полупроводниковые преобразователи в электроприводе
5.1 Схемы выпрямителей и их основные характеристики
Выпрямителем называется статическое устройство, предназначенное для преобразования электрической энергии переменного тока в постоянный ток.
Силовая часть схемы выпрямителя содержит трансформатор, вентили и при необходимости выходной фильтр(конденсатор-С, индуктивность-L) для сглаживания пульсаций выходного напряжения и тока.
Тр
Uc СС
Рисунок 5.1- Блок- схема силовой части выпрямителя
В зависимости от числа фаз питающей сети все схемы выпрямителей делятся на однофазные и трехфазные, а в зависимости от схемы соединения обмоток трансформатора и вентилей на - выпрямители со средней точкой и мостовые. Отдельно выделяют класс многофазных выпрямителей ( шесть, двенадцать и более фаз вторичной обмотки трансформатора).
По способу регулирования выходного напряжения все выпрямители можно разделить на управляемые и неуправляемые.
Неуправляемые выпрямители (рисунок 5.2а) в своем составе содержат диоды (VD1-VD4) и применяются в случаях, когда нет необходимости в регулировании.
Управляемые выпрямители (рисунок 5.2б) в своем составе содержат управляемые вентили тиристоры (VS1-VS6), с помощью которых осуществляется регулирование выходного напряжения на нагрузке. Принцип регулирования основан на задержке момента открывания тиристора (угол α) относительно точки его естественной коммутации (момент перехода синусоиды через нуль).
а) б)
Рисунок 5.2: а - однофазная мостовая схема неуправляемого выпрямителя на диодах; б - трехфазная мостовая схема управляемого выпрямителя на тиристорах
Основная область применения однофазных схем – установки малой и средней мощности, трехфазных схем – установки средней и большой мощности.
От схемы выпрямления зависят:
а) форма кривой выпрямленного напряжения (гармонический состав);
б) форма кривой переменного тока, потребляемого из питающей сети;
в) внешняя (или нагрузочная) характеристика Ud=f(Id);
г) регулировочная характеристика, представляющая зависимость выпрямленного напряжения от угла регулирования Ud=f();
д) коэффициент мощности выпрямителя ;
е) коэффициент полезного действия ;
ж) коэффициент пульсаций, представляющий отношение амплитуды данной гармонической составляющей выпрямленного напряжения (тока) к среднему значению выпрямленного напряжения (тока) КП=Unm /Ud.
При сравнении различных схем выпрямления используют коэффициент схемы kсх, характеризующий связь в неуправляемых выпрямителях между действующим значением переменного напряжения U2, поступающим на вентильные элементы, и средним значением выпрямленного напряжения Ud
kсх= Ud / U2. (5.1)
Рисунок 5.3- Осциллограмма напряжений на входе и выходе однофазного мостового выпрямителя