3577

t

t

t

Рис. 1.7. Токи в первичной обмотке и линейный ток при соединении треугольником. а – ток в первичной обмотке А;

б – ток в обмотке В; в – линейный ток

При пренебрежении пульсациями действующее значение линейного тока равно

Расчетная мощность вторичной обмотки трансформатора

Расчетная мощность первичной обмотки

Расчетная типовая мощность

Однонаправленное намагничивание можно избежать, если вторичную обмотку соединить в зигзаг. В таких схемах МДС, создаваемые первичными и вторичными обмотками, оказываются уравновешенными. Исключение однонаправленного намагничивания соединением вторичной обмотки в зигзаг является преимуществом схемы, но оно связано с дополнительной затратой на медь в связи с относительно большим числом витков во вторичных обмотках.

Типовая мощность при этом увеличивается до 1,46 Рd

Трехфазная мостовая схема

Трехфазная мостовая схема, изображенная на рис. 1.8,а, является логическим развитием однофазной мостовой схемы. Шесть вентилей этой схемы можно разбить на две группы : 1)нижнюю, нечетную группу (вентили 1;3;5;), у которой электрически связаны между собой катоды; 2)верхнюю, четную группу (вентили 2;4;6;), у которой электрически связаны аноды. Нагрузка подключается между точками соединения катодов и анодов вентилей. Схема допускает соединение как первичных, так и вторичных обмоток трансформатора звездой или треугольником. Она может быть применена и без трансформатора. Работа группы вентилей, связанных катодами (нечетная группа), повторяет режим работы трехфазной схемы с нулевым выводом.

В данной группе в течение одной трети периода работает вентиль с наиболее высоким потенциалом у анода. В группе вентилей, связанных анодами (четная группа), потенциалы всех анодов одинаковы , и в данную часть периода работает тот вентиль, у которого катод наиболее отрицателен. Таким образом, в любой момент времени в схеме работают два вентиля: один нижний и другой верхний. Чередование работы отдельных вентилей легко проследить по диаграмме напряжений и токов (рис.1.8,б- е).Верхняя диаграмма (рис.1.8,б) определяет ход кривой выпрямленного напряжения, а расположенная под ней диаграмма (рис.1.8,в) определяет ход кривой выпрямленного напряжения складывающийся из чередующихся участков междуфазовых (линейных) напряжений. На основе этих диаграмм построены кривые токов через вентили, которые для нечетной группы вентилей показаны на рис. 1.8,г, а для четной группы вентилей на рис.1.8,д. Так на участке, ограниченном на рис. 1.8,б точками d и k пропускают ток первый вентиль, как имеющий в нечетной группе вентилей наиболее высокий потенциал анода и вентиль четвертый, имеющий в четной группе вентилей наиболее низкий потенциал катода. В момент, определяемой точкой k вместо четвертого вентиля вступает в работу шестой, а первый продолжает работать еще одну шестую часть периода до момента, определяемого точкой e, когда в работу вступает третий вентиль. Таким образом, каждый из вентилей пропускает ток в течение одной трети периода. На рисунке 1.8,е изображена временная диаграмма тока через первичную обмотку фазы А (при коэффициенте трансформации равным единице).

f

e

Рис. 1.8. Трехфазная мостовая схема

Среднее значение выпрямляемого напряжения определяется через линейные значения вторичного напряжения

По сравнению с трехфазной нулевой схемой для получения одного и того же значения выпрямленного напряжения величина фазового напряжения в мостовой схеме получается при меньшем в два раза числе витков вторичной обмотки.

Среднее значение выпрямленного тока, протекающего через нагрузку Rd, равно

Среднее значение тока, протекающего через вентиль

Максимальное значение тока через вентиль

sin 6

Обратное напряжение определяется амплитудным значением линейного напряжения вторичной обмотки

Сравнительно малое значение амплитуды обратного напряжения является выгодной особенностью данной схемы.

По формулам (1.49), (1.50) и (1.51) могут быть найдены параметры вентиля. Действующее значение тока во вторичной обмотке при пренебрежении пульсациями равно

Форма первичного тока (рис .1.8,е) повторяет форму вторичного тока (синусоидальный), поэтому отношения этих токов определяется только коэффициентом трансформации

многофазных схем в общем виде на базе уравнений (1.36) и (1.46) определяется по выражению

m

где m-число пульсаций за период.

Полученные соотношения токов и напряжений для всех пяти рассмотренных схем сведены в таблицу 1.1.

Таблица1.1

1.3.Работа выпрямителя на активное сопротивление

ииндуктивность

Индуктивность может входить в цепь выпрямленного тока либо в качестве элемента, неразрывно связанного с потребителями (двигатели постоянного тока, электромагниты, реле и т.д.), либо как самостоятельное звено с целью сглаживания кривой тока или напряжения, когда это звено используется как фильтр.

а) Однополупериодная однофазная схема выпрямления

Схема и временные диаграммы приведены на рис. 1.9.

Напряжение вторичной обмотки трансформатора уравновешивается ЭДС самоиндукции нагрузки и падением напряжения на активном сопротивлении

Решением уравнения (1.55) будет определение тока, протекающего через вентиль ia. Ток, протекающий через нагрузку, будет равен току вентиля ia=id. Этот ток может быть определен по двум составляющим : а)составляющей стационарного режима или принужденной составляющей i a, проходящей по цепи из Rd и Ld под действием синусоидального напряжения E2; б) составляющей свободного режима ia, обусловленной отсутствием в момент включения того магнитного поля , которое соответствует стационарному току.

Принужденная составляющая определяется как частное решение уравнения (1.55) с правой частью

где - угол сдвига синусоиды тока по отношению к синусоиде напряжения, определяемый из равенства tg RdLd .

Рис. 1.9. Одно-

полупериодное выпрямление при

активноиндуктивной нагрузке

Свободную составляющую тока находим, приравняв нулю правую

часть уравнения (1.55)

Угол продолжительности протекания тока в нагрузке через вентиль может быть найден, исходя из условия, что ia в (1.59) равняется ну-

лю при t= . Это дает

рис.1.10, а.

Среднее значение выпрямленного тока можно определить по фор-

муле

Ud

Id (1.62)

Rd

Вычисленные по (1.62) относительные значения тока Ia Id в долях базисного тока представлены кривой 1 на рис.1.10,б.

Рис. 1.10. Характеристики однополупериодного выпрямителя при активно-индуктивной нагрузке

Базисный ток Iб легко вычисляется при известных значениях E2 и параметрах контура Rd и Xd и дает возможность обобщить численные результаты расчета на цепь с любыми соотношениями параметров Ld и Rd и пользоваться кривыми рис.1.10,б как универсальнми. Получаемые из кривых относительные величины токов Ia/Iб, будучи умноженные на базисный ток Iб, дают абсолютные значения тока.

дает до нуля, а сохраняет конечные значения за счет ЭДС самоиндукции индуктивности Ld. К моменту t= ток от одного вентиля (одних вентилей в мостовой схеме) переходит к другому (другим в мостовой схеме) в силу того, что напряжение в цепи первого вентиля становится отрицательным, в то время как напряжение в цепи второго вентиля – положительным.

В переходе тока в момент t=от одной вторичной обмотки к другой в нулевой схеме или от одного полупериода выпрямления к другому и заключается основное отличие работы этих схем от схемы однополупериодного выпрямления.

Дифференциальное уравнение напряжений для однополупериодной схемы(1.60)

из которого может быть определен ток в контуре, содержащем одну из вторичных обмоток трансформатора, активное сопротивление нагрузки Rd и индуктивное сопротивление Xd Ld , остается в силе и для двухполупериодных схем. Меняется лишь условие, по которому может быть найдена постоянная интегрирования А, определяющая начальное значе-

ние свободного тока ia'' . Для ее определения можно воспользоваться условием равенства значений выпрямленного тока в начале и в конце каждого из полупериодов

Определяя А из (1.65) и подставляя его в полное уравнение для тока, находим