Контрольные вопросы и задачи

1.Из каких основных функциональных блоков состоит выпрямитель?

2.Используя временные диаграммы (рис.2.6.), объясните принцип работы однофазных схем: однофазной схемы с нулевым выводом; однофазной мостовой схемы.

3.Используя временные диаграммы (рис.2.7.), объясните принцип работы многофазных схем: трехфазной нулевой схемы; трехфазной мостовой схемы.

Таблица 2.3

Основные соотношения для неуправляемых выпрямителей

Схема выпрями­теля

Параметры выходной электрической энергии

Параметры вентиля

Параметры преобразовательного трансформатора

U0/E2m

Kп(1)

fп(1)

Iср V/I0

Kф V

Uv.макс

E2/U0

I2/I0

S2/P0

S1/P0

ST/P0

M1=m2=1 p=1

1.57

1f

1

1.57

1.57

m1=1; m2=2 p=1

0.67

2f

½

1.57

0.785

M1=m2=3 p=1

0.25

3f

1/3

1.57

0.523

m1=3 m2=6 p=1

0.057

6f

1/6

2.44

0.410

m1=m2=1 p=2

0.67

2f

½

1.57

1.11

m1=m2=3 p=2

0.057

6f

1/3

1.73

0.82

m1=m2=3 p=2

0.057

6f

1/3

1.73

0.47

Примечание. L_S=0; нагрузка – активное сопротивление R­₀; _a – коэффициент полезного действия выпрямителя: .

4.Что понимают под средним значением и коэффициентом пульсаций выпрямленного напряжения и тока?

5.По каким формулам определяется среднее значение и амплитуда основной гармонической составляющей выпрямленного напряжения?

6.Что является признаком схем выпрямления: однотактных и двухтактных?

7.Почему в двухтактной схеме расчётные значения мощностей S₁ и S₂ одинаковые, а в однотактной схеме разные?

8.По каким параметрам вентиля определяют, что его режим работы в выпрямительном устройстве не выходит за допустимые границы?

9.Какие величины необходимо определить, чтобы правильно выбрать параметры обмоток преобразовательного трансформатора?

10.В чём состоит явление вынужденного намагничивания магнитопровода трансформатора постоянной составляющей тока?

11.Как определить мгновенное значение выпрямленного напряжения U₀ в трёхфазной двухтактной схеме по кривым фазных ЭДС е₂ в схеме Y/D?

12.По каким предельным параметрам выбираются диоды?

13.Задача: Трехфазный выпрямитель с нулевым выводом питается от сети 220 В. Определить значение выпрямленного напряжения на нагрузке.

14.Задача: Трехфазный мостовой выпрямитель питается от сети 220 В без трансформатора. Определить значение выпрямленного напряжения на нагрузке.

2.6. Выпрямители с активно-индуктивной нагрузкой

Индуктивный характер нагрузки на выпрямитель имеет место при питании выпрямленным током обмоток электрических машин и электромагнитов или при использовании дросселей в качестве первого элемента фильтра. В этих случаях, как правило, выполняется условие p×m₂×w×L₀>>R₀+p^.R_g.v.+R_T+R_L (см. рис. 2.5б и рис. 2.8а). Наличие в цепи постоянного тока индуктивности L₀ существенно изменяет характер электромагнитных процессов в схеме. Если мгновенное значение напряжения на входе фильтра представляет собой отрезок косинусоиды (рис. 2.8а):

при m₂³2 и -, (2.29)

то ток i₀ и напряжение u₀=i₀^.R₀ на нагрузке не повторяют форму фазных ЭДС е₂. Объясняется это тем, что в цепи, помимо ЭДС е₂, действует ЭДС индуктивности L₀. Для определения формы кривой тока i₀ следует воспользоваться вторым законом Кирхгофа. Тогда при m₂³2, p=1,  

. (2.30)

Решение неоднородного дифференциального уравнения с учётом начальных условий i₀(wt=-p/m2)=i₀(wt=p/m2) имеет вид

(2.31)

при p·m₂³2; j=-arctg(wL₀/R₀), где i_0,B – ток вынужденного режима, изменяющийся по закону приложенной ЭДС е₂; i_0,CB – ток свободного режима при е₂=0, изменяющийся по экспоненциальному закону.

Если m₂=3, р=2, то в (2.31) Е_2m следует домножить на . Кривые токаi₀, построенные при m₂p=3 относительно базового тока i_0,б=e₂/R₀, показаны на рис. 2.8а.

Следует заметить, что среднее значение ЭДС е_L индуктивности L₀ за пе­риод равно нулю, поэтому средние значения напряжений на входе фильт­ра и в нагрузке практически одинаковы (m₂p³2) и могут быть найдены по формуле (2.12).

Коэффициент пульсаций на нагрузке R₀ при m₂p ³ 2

. (2.32)

При инженерных расчётах можно считать, что формы импульсов прямого тока i_пр.v вентиля и тока i₂ вентильной обмотки трансформатора имеют вид прямоугольников с максимальным значением, равным I₀, и основанием 2p/m₂.

Тогда, учитывая (2.17), (2.21) и (2.22), получаем

; ;. (2.33)

Нетрудно убедиться, что значения I₂ и S₂ при индуктивной нагрузке меньше, чем в случае резистивной нагрузки выпрямителя. Следовательно, в выпрямителе с индуктивной нагрузкой улучшается использование вентилей по току, а трансформатора по вольт-амперной мощности.