- •Часть I
- •М29 а.А. Мартынов Силовая электроника. Часть I. Выпрямители и регуляторы переменного напряжения. Учебное пособие/ сПбГуап. СПб., 2011. 177 с.; ил.
- •1. Выпрямители
- •1.1. Cтруктурная схема и классификация выпрямителей
- •1.2 Основные параметры, характеризующие работу выпрямителя
- •1.3 Неуправляемый однофазный однотактный выпрямитель
- •1.4 Управляемый однофазный однотактный выпрямитель
- •1.5 Неуправляемый двухполупериодный выпрямитель с нулевым выводом вторичной обмотки трансформатора
- •1.6 Неуправляемая однофазная мостовая схема выпрямления
- •1.7 Трехфазный однотактный управляемый выпрямитель
- •1.8 Трехфазная мостовая схема выпрямления
- •1.9 Двойная трехфазная схема выпрямления с уравнительным реактором
- •1.10 Кольцевая схема выпрямления
- •1.11 Коммутация тока в выпрямительных преобразователях
- •1.12 Коэффициент мощности выпрямителя
- •1.13 Регулировочная характеристике управляемого выпрямителя
- •1.14 Внешняя характеристика выпрямителя
- •1.15 Коэффициент полезного действия выпрямителя
- •2 Зависимый инвертор
- •2.1 Работа выпрямителя в режиме зависимого инвертирования
- •2.2 Коэффициент мощности зависимого инвертора
- •2.3 Коэффициент полезного действия зависимого инвертора
- •3 Сглаживающие фильтры
- •Основные понятия о сглаживающих фильтрах
- •3.2 Емкостной фильтр
- •3.3 Индуктивный фильтр
- •3.4 Индуктивно - емкостной фильтр
- •Задание для промежуточного контроля знаний по разделу «Выпрямители».
- •4.2 Выбор тиристоров
- •4.3 Расчет среднего значения напряжения на выходе выпрямителя в режиме холостого хода, Udхх:
- •4.4 Расчет в первом приближении напряжения холостого хода выпрямителя Udхх.
- •4.5 Расчет установленной мощности трансформатора
- •4.6 Расчет потерь мощности и коэффициента полезного действия выпрямителя
- •4.7 Расчет сглаживающего фильтра
- •4.8 Оценка влияния коммутации на питающую сеть (для трехфазной мостовой схемы выпрямления)
- •5 Активные выпрямители
- •5.1 Однофазный активный выпрямитель напряжения
- •5.2 Трехфазный активный выпрямитель напряжения
- •5.3 Основные расчетные соотношения активных выпрямителей
- •Расчетные соотношения, необходимые для выбора полупроводниковых приборов для трехфазного мостового активного выпрямителя
- •Регуляторы переменного напряжения
- •6.1 Устройство, принцип работы, основные расчетные соотношения и характеристики регуляторов напряжения, выполненных на тиристорах
- •6.2 Регулировочная характеристика трн
- •6.3 Внешняя характеристика трн
- •6.4 Коэффициент мощности трн
- •6.5 Регулировочная характеристика трн при активно-индуктивном характере нагрузки
- •6.6 Трехфазные регуляторы переменного тока
- •6.7 Ступенчатый метод регулирования переменного напряжения
- •6.8 Фазоступенчатый метод регулирования переменного напряжения.
- •6.9 Система импульсно - фазового управления
- •6.10 Пример расчета схемы управления
- •6.11 Регулировочная характеристика управляемого выпрямителя при различных формах кривой опорного напряжения
- •6.12 Передаточная функция управляемого выпрямителя (без учета слаживающего фильтра в цепи постоянного тока)
- •7 Защита полупроводниковых преобразователей от сверхтоков и перенапряжений
- •8 Справочные данные по элементной базе выпрямителей
- •8.1 Справочные данные по диодам
- •8.2 Справочные данные по тиристорам
- •8.3 Справочные данные по дросселям
- •8.4 Справочные данные по конденсаторам
1.14 Внешняя характеристика выпрямителя
Внешняя характеристика выпрямителя – это зависимость среднего значения напряжения нагрузки от тока нагрузки, т.е. Ud=f(Id) при постоянном (заданном) значении угла регулирования α.
Выражение внешней характеристики выпрямителя имеет вид
(116)
В выражении (116) учтены следующие падения напряжения при протекании тока нагрузки Id:
- ∆Uх- индуктивное падение напряжения, вызванное явлением коммутации;
∆Uх =ХкId; (117)
-∆URф- падение напряжения на активных сопротивлениях трансформатора и вентильного блока выпрямителя (активное падение напряжения):
∆URф =kтIdRф; (118)
Rф=Rтр+Rв.дин. - сумма активных сопротивлений обмотки трансформатора Rтр и динамического сопротивления вентиля Rв.дин. .
Rтр =R2+R1′,
где
R2 - активное сопротивление фазы вторичной обмотки трансформатора;
R1′ - активное сопротивление первичной обмотки, приведенное к виткам вторичной обмотки трансформатора.
∆ULф -падение напряжения на активном сопротивлении обмотки дросселя фильтра (RLФ);
∆ULф = IdRLф ; (119)
∆Uв - падение напряжения на открытом тиристоре;
kТ = kТ∆Uпр.; (120)
kТ- коэффициент тактности выпрямителя.
Следует отметить, что внешняя характеристика выпрямителя соответствует соотношению (116) только для режима непрерывного тока нагрузки. При ограниченной величине индуктивности цепи постоянного тока, углах регулирования αгр. < α и малых токах нагрузки наступает режим прерывистых токов нагрузки, при которых внешняя характеристика резко поднимается вверх (смотри рисунок 24). Увеличение выпрямленного напряжения в этом случае происходит за счет сокращения длительности работы тиристора в отрицательной области напряжения U2 вторичной обмотки трансформатора.
При холостом ходе (Id=0) напряжение в режиме прерывистых токов (αгр. < α) может быть подсчитано по формуле (113).
Прерывистый характер тока имеет место при токах нагрузки Id:
0< Id< Iгр.m.
(121)
где ωc=2πfc,
fc - частота сети, питающей выпрямитель;
Lф - индуктивность дросселя сглаживающего фильтра цепи нагрузки выпрямителя.
Рисунок 24. Внешние характеристики управляемого выпрямителя
Принятые на рисунке 24 обозначения: -Udα/Ud0 – относительная величины напряжения на выходе выпрямителя;
-Id/Id0 – относительная величина тока нагрузки выпрямителя.
Для трехфазного мостового выпрямителя, а также для всех схем, пульсность которых p=kтm2=6
. (122)
Вопросы для самоконтроля:
Дайте определение понятию «внешняя характеристика».
Перечислите виды падения напряжения на элементах схемы выпрямителя и укажите формулы для их расчета.