VtvTu I я V rrf"n

В₁₈/2 = —2 sin [«f -Ь-g-J-coI-^-

с начальным условием /ц=0 при £=а. В результате получаем:

Среднее значение тока нагрузки за один полупериод

^ ^ань1кл j ^авыкл

^/_1Ср = -^² J ^=-^Г² J ²_2ц/ ^и-[со₅(аЧ--^)-"

а а

- cos ^ + -g-j j = ¹ [^C0S [" + Ifj Кыкл — а) —

^{— sin ^ а}_выкл + —y-f-sin -j- IfJ | •

П

15п я 7гс , 5rt 1

cos—Q з sin-g 1 sin~g j 4,93 A.

одставив а = 2я/3 и а_выкл = тс, а также значения СУ и L, ■ о" лучим:

W Кз~220 Лср= 2тс314-5-10-³

3.4. Примеры для самостоятельного решения

Пример 3.1. Нагрузка на однофазный симметричный преры­ватель переменного тока состоит только из реактора. Построить кривые тока и напряжения тиристора за один период и найти сред­

нее значение тока тиристора при £/=110 В, /=50 Гц, £=0,1 мГн, а=120°.

Ответ: /,._ср=ж542 А.

Пример 3.2. Через однофазный прерыватель переменного тока со схемой соединений «тиристор—диод» питается нагрузка, состоящая из резистора. Определить средние значения токов диода , и тиристора и действующее значение тока нагрузки. Напряжение сети (7=110 В, активное сопротивление нагрузки R—3 Ом, угол управления тиристора а=60°.

Ответ: /_д.с_Р=!6,52 А; /_Т._СР=Ч2,4 А; /к=29,6 А.

Пример 3.3. Однофазный симметричный прерыватель пере­менного тока работает на нагрузку, состоящую из последовательно соединенных резистора и реактора. Вычислить диапазон угла управ­ления, в пределах которого ток нагрузки остается постоянным. Дано: (7=100 В, R=l Ом, £=3,18 мГ«, /=50 Гц. К тиристорам прикладываются широкие управляющие импульсы. Определить дей­ствующее значение тока нагрузки /_н в пределах этого диапазона угла управления.

Ответ: 0<а<ср=45°; /_н=70,7 А.

Пример 3.4. Через трехфазный симметричный прерыватель переменного тока питается нагрузка, состоящая из резистора. Опре­делить среднее значение тока тиристоров и построить кривую тока для одного тиристора. Дано: (7=100 В, R—2 Ом, о=60°.

Ответ: /_т._ср=16,9 А.

Пример 3.5. Ко всем трем фазам трехфазного прерывателя переменного тока со схемой соединений «тиристор — диод» присо­единены активные сопротивления. Найти средние значения тока ти­ристоров и диодов и действующее значение тока нагрузки /_н. Да­но: 17=190 В, Я = 5 Ом, а=120°.

Ответ: /д._сР=/т._Ср=7,43 А; /„=23,3 А.

ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ ПРЕРЫВАТЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКА 4.1. ОБЩИЙ ОБЗОР

Термин «прерыватель постоянного тока» применяет­ся для обозначения аппарата для преобразования энер­гии одного напряжения постоянного тока © другое на­пряжение постоянного тока, который производит это преобразование в один этап без каких-либо промежу­точных преобразователей. Основная цель применения прерывателей постоянного тока — регулирование потока энергии от источника постоянного тока к нагрузке. Пре­рыватели постоянного тока, используемые для нечастого замыкания или размыкания цепи, называются электрон­ными ключами постоянного тока. Они (Осуществляют непрерывное регулирование потока энергии -в цепи по­средством периодического замыкания и размыкания це­пи, изменяя отношение длительностей включенного и выключенного состояний, т. е. коэффициент заполне­ния {5, 8].

С практической точки зрения работа в режиме пре­рывателя более важна, чем работа в простом коммута­ционном режиме.

Наиболее важной составной частью современного электронного прерывателя постоянного тока является управляемый вентиль. Это может быть либо транзистор, либо тиристор. Прерыватели постоянного тока с транзис­торами часто применяются в слаботочной технике, на­пример для предварительной стабилизации стабилизи­рованных источников энергии, в маломощных сервоуси­лителях и т. д. Очень широко используются прерывате­ли с тиристорами. Обычно в силовой электронике под термином «прерыватель постоянного тока» подразуме­вают прерыватель с тиристорами.

За исключением некоторых специальных слаботочных вентилей, тиристоры не могут быть отключены при по­мощи одной только цепи управления. Для отключения ток в главной цепи должен быть снижен ниже уровня удерживающего тока, что достигается при помощи вспо­могательной цепи. Поэтому прерыватели постоянного тока относятся к группе преобразователей с принуди­тельной коммутацией. В зависимости от устройства це­пи коммутации различаются преобразователи постоян­ного тока с последовательным или параллельным вы­ключением главного и вспомогательного тиристоров. Коммутирующее напряжение обычно обеспечивается конденсатором и, реже, независимым от сети источни­ком. Коммутационное напряжение обычно прикладыва­ется к главному тиристору через вспомогательный, ре­же— через насыщающийся реактор со стальным сер­дечником [25].

При нагрузке с индуктивностью (т. е. в большинстве случаев практического применения) прерыватель посто­янного тока применяется.вместе с шунтирующим дио­дом, присоединенным параллельно нагрузке.

Наиболее часто прерыватели постоянного тока с ти­ристорами применяются в электроприводе. Их исполь­зование позволяет производить запуск двигателей с малыми потерями и обеспечивать непрерывное регули­рование скорости двигателей постоянного тока, питаемых от источника постоянного тока с постоянным значением напряжения, что достигается изменением ширины им­пульса выходного напряжения [26 — 28]. Они также час­то применяются для непрерывного регулирования тока

Щ

последовательно включенных, нагрузочных или пусковых резисторов; это достигается изменением длительности включенного состояния прерывателя, присоединенного

параллельно резистору [29].

Поскольку среднее зна­чение напряжения на на­грузке может регулировать­ся непрерывно почти от ну­ля до полного значения на­пряжения питания, двигате­ли с последовательным воз­буждением, питаемые через прерыватель постоянного то­ка, могут работать также в режиме рекуперативного торможения [30, 31].Тормо­жение и реверсирование мо­гут осуществляться при по­мощи двух- и четырехквад-

ратных прерывателей постоянного тока [8, 32].

Приведенные ниже задачи относятся к наиболее ши­роко распространенным однокв ад ратным прерывателям с параллельным выключением.