Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Силовая преобразовательная техника

.pdf
Скачиваний:
1
Добавлен:
29.11.2025
Размер:
12.67 Mб
Скачать

7. Эффективное значение тока вторичных обмоток трансформатора:

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

1

3

 

2

( )d

I

0,58 I .

I2

 

 

I

 

2

 

3

 

 

0

 

 

 

 

8. Типовая мощность трансформатора:

(12.6)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

U

0,47I

U

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S

 

 

 

 

 

3U

 

 

 

 

 

 

 

0,58I

 

 

1,49

 

S

 

 

S

 

 

3U

I

 

 

I

 

 

 

1,17

 

1,17

 

 

1,21

U I

 

1

 

2

1

 

1

 

2Ф

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T

 

 

2

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9.

Полная мощность трансформатора:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S kсх.Р

P ,

 

 

 

 

1,35 Р

. (12.7)

(12.8)

где

k

сх.Р

1,345

 

 

– схемный коэффициент по мощности;

Р– постоянная составляющая мощности.

Вотличие от однофазной схемы, прерывистый режим работы в данной схеме может возникнуть лишь при углах 6 .

Явление вынужденного намагничивания сердечника трансформатора

В схеме трехфазного нулевого выпрямителя существует явление вынужденного намагничивания трансформатора. Из-за того, что по обмоткам трансформатора протекает пульсирующий ток, имеющий постоянную составляющую и ряд высших гармонических, при соединении обмоток трансформатора по схеме звезда-звезда потоки вынужденного намагничивания содержат постоянную и переменную составляющие. Эти потоки составляют 20– 25% от основного магнитного потока трансформатора. Они замыкаются частично по сердечнику, частично по воздуху и стальной арматуре, замыкающей сердечник.

В результате сердечник трансформатора насыщается, а в стальной арматуре возникают тепловые потери за счет действия вихревых токов, индуктируемых переменной составляющей потока вынужденного намагничивания. Вследствие

61

насыщения сердечника трансформатора ток холостого хода значительно возрастает по амплитуде, причем его форма становится несинусоидальной.

Для устранения потерь, вызванных переменной составляющей потока вынужденного намагничивания, первичные обмотки трансформатора соединяются в треугольник. Для устранения в трансформаторе постоянной составляющей потока вынужденного намагничивания, каждую вторичную обмотку расщепляют на две части и соединяют в зигзаг (рис. 12.1).

При соединении обмоток в треугольник третья и кратные ей гармоники исчезают.

Рис. 12.1. Схема соединения трансформатора треугольник-зигзаг

Ток, протекающий по полуобмотке а, создает поток в одну сторону, а ток,

протекающий через фазу с во второй полуобмотке а, вызывает обратный магнитный поток. Следовательно, поток переменный.

Частота пульсаций выпрямленного напряжения составляет 150Гц. Из-за невысокой частоты пульсаций и явления вынужденного намагничивания, данная схема в выпрямителях применяется при мощностях до 10кВт.

62

13. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ТРЕХФАЗНОГО МОСТОВОГО ВЫПРЯМИТЕЛЯ

Силовая схема трехфазного мостового симметрично-управляемого выпрямителя представлена на рис. 13.1, а временные диаграммы его работы – на рис. 13.2.

Рис. 13.1. Схема трехфазного мостового выпрямителя

В данной схеме нагрузка включается между общей точкой катодной группы

(VS1, VS3, VS5) и общей точкой анодной группы (VS2, VS4, VS6). В каждый момент времени в схеме проводят ток два тиристора, один из катодной группы,

имеющий наиболее высокий потенциал на аноде и один из анодной группы,

имеющий наиболее низкий потенциал на катоде.

Моменты естественного открывания тиристоров катодной группы сдвинуты по отношению к моментам перехода соответствующего фазного напряжения

через 0 в положительную область на угол 6 , а для тиристоров анодной группы –

также на угол

 

по отношению к моменту перехода через 0 соответствующего

 

6

 

фазного напряжения из положительной в отрицательную область (рис. 13.3).

63

Рис. 13.2. Временные диаграммы работы трёхфазного мостового выпрямителя

64

Рис. 13.3. Временные диаграммы работы тиристоров

При подаче открывающего импульса в момент времени θ= /6+ на тиристор

VS1 и дополнительного импульса на VS6, они открываются, т.к. к ним в этот момент приложено наибольшее прямое напряжение. Схема замещения

выпрямителя для интервала времени

 

 

 

 

приведена на рис. 13.4.

 

6

 

2

 

 

Рис. 13.4. Схема замещения выпрямителя при

 

 

 

 

 

6

 

2

 

eU A U B .

Врежиме непрерывного тока каждый тиристор проводит ток на интервале

120 (2π/3). Каждый тиристор в схеме поочередно работает с двумя другими на

65

интервале

 

 

 

. Тиристор VS1 проводит ток вместе с VS6

3

3

 

 

 

 

открывающего импульса на тиристор VS2. На интервале

 

6

 

 

 

 

 

до момента подачи

 

 

 

к

2

 

 

 

нагрузке приложено линейное напряжение со стороны сети, вследствие чего e U A U B .

Тиристоры

момент

 

 

2

 

 

VS1 и VS6 проводят ток до момента времени

 

 

. В

2

 

 

 

подается открывающий импульс на VS2 и дополнительный на

VS1, при этом напряжение на нагрузке не меняет свою полярность и к нагрузке приложено линейное напряжения e U A UС . Схема замещения выпрямителя для

интервала времени

 

 

5

 

 

 

2

 

6

 

имеет следующий вид (рис. 13.5).

 

Рис. 13.5. Схема замещения выпрямителя на интервале

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

6

 

 

 

Тиристоры

VS1

и

VS2 совместно проводят ток до момента времени

 

 

 

 

5

 

.

В

момент времени

5

подается открывающий

 

 

 

 

 

2

3

6

 

 

 

6

 

 

 

 

импульс на VS3 и дополнительный на VS2, при этом напряжение на нагрузке не меняет свою полярность и к нагрузке приложено линейное напряжение

66

e

5 6

U

B

 

 

 

 

U

С .

Схема

7

 

 

6

 

замещения выпрямителя для интервала времени

приведена на рис. 13.6.

Рис. 13.6. Схема замещения выпрямителя на интервале

5

 

7

 

 

 

6

 

6

 

Впроцессе работы каждый тиристор катодной группы, включаясь поочередно, подключает положительный полюс соответствующей фазы к левой шине нагрузки, а каждый тиристор анодной группы – отрицательный полюс соответствующей фазы к правой шине нагрузки. В результате напряжение на нагрузке представляет собой отрезки синусоид линейного напряжения сети.

Вмоменты открывания вступающих в работу тиристоров через них к работавшим ранее тиристорам прикладывается обратное линейное напряжение, в

результате чего они закрываются.

67

14. ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ СООТНОШЕНИЯ ПРИ ВЫБОРЕ ЭЛЕМЕНТОВ ТРЕХФАЗНОГО МОСТОВОГО ВЫПРЯМИТЕЛЯ

1. Среднее и действующее значение тока (iП = 0):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

6

 

 

 

3

i( ) d

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в.ср.

2

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

6

 

 

 

 

3

 

 

( ) d

 

 

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

в

 

 

 

 

 

 

 

 

i

2

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.

Действующее значение фазного тока I1 (iП = 0):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

I

 

 

1

6

 

 

3

 

 

 

( ) d

2

I 0,816 I

 

 

I

 

 

 

 

 

 

 

i

2

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

1

2

 

 

 

 

 

A

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.

Среднее значение выпрямленной ЭДС:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E

3

 

6

3

 

 

 

U

 

)d E

 

cos

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(U

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

A

B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где E0

kсхе. U1ф – для схемы без трансформатора,

kсхе

2,34 ;

E0

kсхе. U2ф – для схемы с трансформатором на входе.

 

4.

Максимальное прямое (обратное) напряжение на вентилях:

(14.1)

(14.2)

(14.3)

(14.4)

Uпр.max . Uобр..max .

6 U2ф

2,45 U2ф 1,05 Ud ,

(14.5)

где Ud выпрямленное значение напряжения на нагрузке (Ud

E) .

5. Коэффициент формы тока:

 

 

 

 

 

 

k

 

 

Iв.

 

3 .

(14.6)

фi

Iв.ср

 

 

 

 

 

 

 

 

 

68

6. Коэффициент использования вентиля по напряжению:

kU

 

U

обр. max

1,57 .

 

 

U

 

 

 

 

d

 

 

 

 

 

 

7. Коэффициент схемы по току:

k

 

 

I

1

 

2

0,816 .

 

 

 

сх i

I

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(14.7)

(14.8)

8.

Расчетная мощность трансформатора:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

U

 

0,82I

U

 

 

 

 

 

 

S

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,82I

 

 

 

SТ

S

 

 

3U

1Л

I

1

3U

2 Л

I

2

 

 

1,35

 

 

1,35

 

k p P 1,05 Р ,

(14.9)

 

1

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

где kP

– коэффициент повышения расчетной мощности трансформатора,

kP 1,05.

Прерывистый режим работы схемы при любой нагрузке может появиться при

>60°. При R–L нагрузке отрицательные участки появляются в напряжении при

>60°.

Высокая частота пульсаций (300 Гц) и низкий их уровень, а также хорошее использование трансформатора по мощности kP 1,05 делает данную схему наиболее применимой в области больших и средних мощностей (до 250 кВт).

69

15. КОММУТАЦИЯ ТОКА ВЕНТИЛЕЙ В ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ВЫПРЯМИТЕЛЯХ

При рассмотрении принципа действия выпрямителей мы не учитывали индуктивностей рассеивания, включённых со стороны питающей сети: так называемые анодные индуктивности (индуктивности трансформатора или анодного реактора). При этом мы предполагали, что коммутация токов вентилей происходит мгновенно. Однако, в реальных условиях, при наличии анодных индуктивностей существуют интервалы работы, когда одновременно проводят ток два смежных по фазе вентиля. В одном из них ток нарастает, а в другом спадает. Эти интервалы одновременной работы вентилей называются периодом или интервалом коммутации. Рассмотрим процесс коммутации токов вентилей в однофазном мостовом выпрямителе (рис. 15.1) при условии, что ток в нагрузке не имеет пульсаций, а анодная индуктивность не равна нулю iП 0; L .

Рис. 15.1. Схема однофазного мостового полностью управляемого выпрямителя

Временные диаграммы работы однофазного полностью управляемого

выпрямителя при наличии анодных индуктивностей представлены на рис. 15.2.

70