336 ЛЕКЦИИ И ВОПРОСЫ К ЗАЧЕТУ / ЛЕКЦИИ / Лекция №12 - Выпрямители, инверторы

ЛЕКЦИЯ №12

УПРАВЛЯЕМЫЕ ВЫПРЯМИТЕЛИ

Выпрямители предназначаются для преобразования переменного напряжения в напряжение одной полярности (однонаправленное, выпрямленное).

Электрическая энергия вырабатывается и распределяется, как правило, на переменном токе, но значительная ее доля потребляется при использовании постоянного тока (электролиз, электропривод и т.д.), получаемые с помощью выпрямителей. Кроме того, выпрямители применяются как промежуточные звенья в преобразователях переменного напряжения одной частоты в переменное напряжение другой частоты (например, в блоках питания компьютеров).

В зависимости от числа фаз питающего напряжения различают однофазные и многофазные выпрямители, причем из последних наиболее широко используются трехфазные.

Выпрямители на диодах называют неуправляемыми, а содержащие управляемые силовые приборы – управляемыми.

УПРАВЛЯЕМЫЙ ОДНОФАЗНЫЙ МОСТОВОЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ

Такие выпрямители широко используются в самых различных устройствах сравнительно малой мощности (до сотен ватт и, иногда, единиц киловатт).

Рассмотрим работу выпрямителя для двух характерных видов нагрузки: активной и активно-индуктивной (рис. 12.1).

Рис. 12.1. Схема однофазного мостового выпрямителя

Работа выпрямителя на активную нагрузку при нулевом угле управления. Для рассматриваемого выпрямителя углом управления называют угол  сдвига по фазе между началом каждой положительной полуволны напряжения питания и_вх и соответствующим моментом включения тиристоров Т₁ и Т₄, а также равный ему угол сдвига между началом каждой отрицательной полуволны напряжения и_вх и соответствующим моментом включения тиристоров Т₂ и Т₃ (тиристоры включаются парами).

При =0 электрические процессы в управляемом выпрямителе совпадают с процессами в неуправляемом выпрямителе.

Работа выпрямителя на активную нагрузку при угле управления =90 (рис. 12.2).

При ·t=/2 включаются тиристоры Т₁ и Т₄. При этом на тиристорах Т₂ и Т₃ скачкообразно возрастает в два раза обратное напряжение. При ·t= тиристоры Т₁ и Т₄ выключаются под действием напряжения и_вх.

Аналогично при ·t=(3/2) после включения тиристоров Т₂ и Т₃ увеличивается обратное напряжение на тиристорах Т₁ и Т₄. Тиристоры Т₂ и Т₃ выключаются под действием напряжения и_вх при ·t=2.

Рис. 12.2. Работа выпрямителя при =90

Работа выпрямителя на активно-индуктивную нагрузку при нулевом угле управления. Предполагаем, что индуктивность нагрузки L_н очень велика, так что ток нагрузки i_вых практически постоянный. Такое допущение можно использовать, если постоянная времени нагрузки τ_н значительно больше периода напряжения сети .

При =0 электрические процессы в управляемом выпрямителе совпадают с процессами в неуправляемом выпрямителе.

Работа выпрямителя на активно-индуктивную нагрузку при угле управления /4 (=45).

Рис. 12.3. Работа выпрямителя при =45

Отрицательным фактором применения такого выпрямителя является то, что он загружает питающую сеть реактивной мощностью.

УПРАВЛЯЕМЫЙ ТРЕХФАЗНЫЙ МОСТОВОЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ

Данный тип выпрямителя широко используется в устройствах большой мощности. Схема трехфазного выпрямителя представлена на рис. 12.4.

Рис. 12.4. Схема управляемого трехфазного мостового выпрямителя

Такой выпрямитель подобен рассматриваемому однофазному мостовому, но получает питание от трехфазного источника напряжения, содержит 6 тиристоров.

ИНВЕРТОРЫ

Инверторы преобразуют постоянное напряжение в переменное. Они осуществляют функцию, обратную по отношению к функции выпрямителя. Но в тех и других устройствах используются одни и те же схемотехнические решения.

Более того, некоторые устройства могут осуществлять как выпрямление, так и инвертирование. В них возможно изменение направление потока энергии: или от цепи переменного тока в цепь постоянного (выпрямительный режим), или в обратном направлении (инверторный режим). Обобщенно эти устройства называют преобразователями.