Контрольные вопросы

1. Какие существуют основные типы преобразования электрической энергии?

2. Какова элементная база устройств преобразовательной техники?

3. Почему в устройствах преобразовательной техники приборы должны работать в ключевом режиме?

4. По каким схемам преобразования выполняются выпрямительные агрегаты?

5. Где применяют выпрямительные установки?

6. Пояснить назначение, состав и характеристики КВПП.

7. Пояснить особенности источников сварочного тока и их технические данные.

2. Неуправляемые выпрямители

2.1. Структурная схема

К неуправляемым относятся выпрямители, у которых отсутствует возможность изменения и регулирования выходного напряжения (тока). Традиционный выпрямитель (рис. 2.1) состоит из преобразовательного трансформатора Т, вентильного блока ВБ, фильтрующего устройства ФУ и стабилизатора напряжения СН или тока. В зависимости от условий работы могут отсутствовать преобразовательный трансформатор, фильтр или стабилизатор. Трансформатор преобразует сетевое напряжение и количество фаз сети до необходимого значения, а также обеспечивает гальваническую изоляцию нагрузки от силовой сети. Вентильный блок – основное звено выпрямителя, обеспечивает однонаправленное протекание тока в нагрузке. В качестве вентилей используются полупроводниковые приборы с односторонней электропроводностью (диоды, тиристоры). Напряжение u₀¢ на выходе ВБ постоянно по направлению (рис. 2.2), но не постоянно по величине. Являясь периодической функцией, напряжение u₀¢ может быть разложено на две составляющие: постоянное (или среднее) значение U₀ и напряжение u_n пульсаций (равное сумме всех гармонических составляющих ряда Фурье). Первая является полезной составляющей выпрямленного напряжения, а вторая – паразитная, обусловлена неидеальностью выпрямления и характеризуется коэффициентом пульсаций

K_П(1)=U_м(1)/U_o , (2.1)

где U_м(1) – амплитуда первой (основной) гармоники разложения u₀¢ в ряд Фурье.

Фильтрующее устройство (ФУ) ослабляет пульсации выходного напряжения выпрямителя. В качестве фильтрующего устройства обычно используются фильтры нижних частот на L- и C-элементах, поскольку наиболее трудно подавляется основная (первая) гармоническая составляющая напряжения u₀¢. Стабилизатор СН уменьшает влияние внешних воздействий: изменений напряжений питающей сети, температуры окружающей среды, изменений нагрузки и др. на выходное напряжение выпрямителя. Кроме основных узлов в состав выпрямителя могут входить вспомогательные элементы и узлы, служащие для повышения его надёжности, например узлы контроля, автоматики и защиты.

Схемы выпрямительных устройств классифицируются следующим образом:

• в зависимости от числа фаз питающей сети m₁ на выпрямители однофазного (m₁=1) и трёхфазного (m₁=3) тока;

• в зависимости от числа фаз m₂ вентильных обмоток преобразовательного трансформатора на однополупериодные (m₂=1), двухполупериодные (m₂=2), трёхфазные (m₂=3), шести- и двенадцатипульсные (m₂=6, m₂=12) схемы выпрямления;

Рис. 2.2. Графическое разложение выпрямленного напряжения

на постоянную составляющую и напряжение пульсаций

Рис. 2.1. Традиционная структурная схема выпрямителя:

ω – круговая частота входного напряжения u₁