- •1.1 Силові діоди
- •1.2. Силові тиристори
- •1.3.Силові транзистори
- •2.1. Лабораторна робота №1
- •Опис лабораторного обладнання
- •Домашнє завдання
- •Послідовність виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Короткі теоретичні відомості
- •Література
- •2.2. Лабораторна робота № 2 комбіновані схеми випрямлячів
- •Опис лабораторного обладнання
- •Дані макету
- •Домашні завдання
- •Послідовність виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Короткі теоретичні відомості
- •Література
- •2.3. Лабораторна робота №3 Трифазні випрямлячі
- •Опис лабораторного обладнання
- •Домашнє завдання
- •Послідовність виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Теоретичні відомості
- •Література
- •2.4. Лабораторна робота №4 тиристорний регулятор змінного струму
- •Опис лабораторного обладнання
- •Домашнє завдання
- •Контрольні запитання
- •Короткі теоретичні відомості
- •Література
- •2.5. Лабораторна робота №5 імпульсний перетворювач постійної напруги
- •Опис лабораторного обладнання
- •Домашнє завдання
- •Послідовність виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Короткі теоретичні відомості
- •Принцип імпульсного регулювання
- •Література
- •2.6.Лабораторна робота №6 Трифазний автономний інвертор струму.
- •Опис лабораторного обладнання
- •Домашнє завдання
- •Послідовність виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Короткі теоретичні відомості
- •Література
- •2.7. Лабораторна робота №7 перетворювач частоти в системі частотно-регульованого автоматизованого електроприводу
- •Опис лабораторного обладнання
- •Домашнє завдання
- •Послідовність виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Короткі теоретичні відомості
- •Література
- •2.8. Лабораторна робота №8 згладжуючі фільтри
- •Опис лабораторного обладнання.
- •Домашнє завдання
- •Послідовність виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Короткі теоретичні відомості
- •Доповнення
- •Література
- •Зміст завдання
- •Пояснення до виконання завдання
- •3.3. Рекомендації до виконання завдання.
- •Теоретичні відомості
- •3.5. Трифазний однотактний випрямляч
- •Вибір типу силового приладу та його охолоджувача.
- •3.5.2 Розрахунок трансформатора випрямляча
- •Режим активно-індуктивного навантаження
- •Розрахунок індуктивного фільтру
- •3.5.5 Трифазний однотактний керований випрямляч
- •3.6. Трифазний мостовий випрямляч.(Схема Ларіонова).
- •21021, М. Вінниця, Хмельницьке шоссе, 95, внту
- •21021, М.Вінниця, Хмельницьке шосе, 95
3.6. Трифазний мостовий випрямляч.(Схема Ларіонова).
Принципова схема та миттєві діаграми напруг та струмів випрямляча зображені на рис.3.9.
Рис. 3.9
На відміну від попередньої, наведена схема є двотактною, тобто за кожен період струм у вторинній обмотці трансформатора змінюється двічі за період в протилежних напрямках. Завдяки цьому струм вторинної обмотки не містить постійної складової, що суттєво покращує коефіцієнт використання трансформатора.
Методика розрахунку випрямляча обумовлена характером електромагнітних процесів в його схемі. Його робота детально розглянута в теоретичних положеннях до лабораторної роботи №3 в другому розділі посібника. Згідно до цих положень, зв'язок між діючим значенням вхідної напруги випрямляча та середнім значенням його випрямленої напруги встановлюється за допомогою виразу (2.6).
Враховуючи зв'язок між лінійною та фазною напругами, одержимо:
Струм навантаження
Опір навантаження розраховується через потужність
Кожен діод випрямляча працює третину періоду. Його струм :
Амплітуда зворотної напруги на ньому дорівнює амплітуді лінійної напруги вторинної обмотки, тобто:
За знайденими значеннями IV та UVDmax вибирають з довідника [7] відповідний діод та його охолоджувач за розглянутою в попередніх розділах методикою. Якщо клас діода не задовольняє розрахунковому рівневі зворотної напруги, то їх слід ввімкнути послідовно. Кількість послідовно з’єднаних діодів залежить від робочої напруги і повинна задовольняти умові:
де: n - кількість послідовно з’єднаних діодів;
UКЛ - клас за зворотною напругою вибраного типу діода.
У випадку, коли розрахунковий струм діода перевищує його допустиме значення потрібно певну кількість діодів увімкнути паралельно. Кількість паралельно увімкнених діодів слід визначити з виразу:
де: IVD – розрахунковий струм ; IV – експлуатаційний струм вибраного діода з відповідним типом охолоджувача та способом охолодження.
Типова потужність трансформатора розраховується як і у випадку трифазної однотактної схеми. За відсутністю постійної складової в струмі вторинної обмотки трансформатора гармонічний склад струмів обох обмоток буде співпадати. Тому повні потужності обмоток дорівнюють одна одній, тобто
В режимі активного навантаження повна потужність вторинної обмотки
Знайдемо амплітуду фазного струму , одночасно виразивши її через струм навантаження:
Фазний струм трансформатора складається з чотирьох однакових пульсацій з амплітудою (див. рис. 3.9г). При визначені діючого значення струму або напруги їх полярність не враховується в зв’язку з тим, що визначається середньоквадратичне значення цього струму чи напруги.
Розглянемо одну з таких пульсацій. Сумістивши початок відрахунку з її амплітудою, матимемо:
Тобто діюче значення фазного струму у вторинній обмотці трансформатора приблизно дорівнює струму навантаження випрямляча у випадку роботи останнього на резистивне навантаження.
Повна потужність вторинної обмотки у вказаному випадку
Звідки типова потужність трансформатора
Коефіцієнт використання трансформатора у випадку роботи випрямляча на резистивне навантаження
Цей показник кращий ніж у випадку трифазного однотактного випрямляча, але він свідчить про відносно низьку ефективність використання мостового випрямляча в режимі резистивного навантаження. Пояснюється це погіршеним гармонічним складом фазного струму первинної та вторинної обмоток трансформатора.
В режимі активно – індуктивного навантаження розрахунок спрощується. Фазний струм у вказаному випадку набуває форми різнополярних прямокутників тривалістю третину періоду з амплітудою рівною струму навантаження (див. рис. 3.9г,д). Діюче значення такого за формою струму буде дорівнювати:
Звідки
Коефіцієнт використання трансформатора Кв=1,047 свідчить про високу ефективність роботи випрямляча в режимі активно – індуктивного навантаження, що пояснюється поліпшеним гармонічним складом струму обмоток трансформатора.
Розрахунок індуктивності фільтру не залежить від схеми випрямляча і викладений у попередньому розділі. Слід лише врахувати, що для схеми Ларіонова .
Схема керованого випрямляча та його миттєві діаграми для навантажень різного типу наведені в теоретичних положеннях до лабораторної роботи №3 в другому розділі посібника. Там же пояснюється принцип його роботи та наводяться регулювальні характеристики за допомогою яких слід виконати п.8 завдання.
Література
Основна
1. Руденко В.С. Основы преобразовательной техники. Учебник для вузов / Руденко В.С., Сенько В.И., Чиженко И.М. – М,: Высшая школа, 1980.- 423 с.: ил.
2. Сенько В.І. Електроніка і мікросхемотехніка. Підручник для вузів. Том3./ Сенько В.І., Панасенко М.В., Сенько Є.В., Юрченко М.М., Сенько Л.І., Ясинський В.В. – Харків.: Фоліо., 2003. – 510 с.: іл.- ISBN 966-03-1770-0.
Руденко В.С. Промислова електроніка. Підручник для вузів./ Руденко В.С., Ромашко В.Я., Трифонюк В.В. – Київ.: Либідь, 1993. – 432 с.- ISBN 5-325-00332-1.
Розанов Ю.К. Основы силовой электроники./Розанов Ю.К. – М.: Энергоиздат., 1992 – 296 с. ISBN 5-283-00681-6.
Полупроводниковые выпрямители. / Беркович Е.И., Ковалев В.Н., Ковалев Ф.И., Кочетков В.Д., Крылов С.С., Курносов Б.Д., МостковаГ.П., Кырков В.В., Толкачов А.И. Под ред. Ковалева Ф.И. и МостковойГ.П. – 2 изд., переработанное.- М.: Энергия, 1978 – 448 с.
Основы промышленной электроники: Учебник для неэлектро-технических специальностей вузов./Герасимов В.Г., Князьков О.М., Краснопольский А.Е., Сухоруков В.В. – М.: Высшая школа, 1986 – 336 с.
Силовые полупроводниковые приборы: справочник. -2 изд./ Чебовский О.Г., Моисеев Л.Г., Недошивин Р.П. – М.: Энергоатомиздат, 1985 – 400 с.
Онищенко Г.Б. Электрический привод. Учебник для вузов./ Онищенко Г.Б. - М.: РАСХН, 2003. – 320 с. – ISBN 5-85941-045-X.
Бедфорд Б., Хорт Р. Теория автономних инверторов.: перевод с английского под ред. Антика И.В. / Бедфорд Б., Хорт Р. - М.: Энергия, 1969. – 280 с.
Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи. Учебник для вузов./ Бессонов Л.А. – М.: Высшая школа, 1978. – 528 с.
Мэрфи Дж. Тиристорное направление двигателями переменного тока.: Перевод с английского./ Мэрфи Дж. – М: энергия, 1979 – 256 с.
Рекомендована
1. Тиристорные преобразователи частоты в электроприводе. / Берштейн
А.Я., Гусяцкий Ю.М., Кудрявцев А.В., Сарбатов Р.С. – М.: Энергия,
1980. – 328 с.
Толстов Ю.Г. Автономные инверторы тока./ Толстов Ю.Г. – М.: Энергия, 1978. – 208 с.
Джюджи Л., Пелли Б. Силовые полупроводниковые преобразователи частоты: Теория , характеристики, применения. Перевод с английского./ Джюджи Л., Пелли Б. – М.: Энергоиздат, 1983. – 400 с.
Севернс Р., Блум Г. Импульсные преобразователи постоянного напряжения для систем вторичного электроиспытания. Перевод с английского. под ред.. Смольникова Л.Е. / Севернс Р., Блум Г. – М.: Энергоиздат., 1998. – 294 с.ил – ISBN 5-283-02435-0 (рус.); ISBN 0-442-21396-4 (англ.).
Глазенко Т.А., Иришков В.И. Тиристорные преобразователи с дросселями насыщения для систем электропривода./ Глазенко Т.А., Иришков В.И. – Л.: Энергия, 1978. – 136., ил.
Глосарій
анод……………………………………………………………………………anode
активна потужність……………….............................................……..active power
активний опір……………………………………………………...active resistance
амплітуда…………………………………………………………………amplitude
автономний інвертор………………………………………………...static inverter
автоматизований електропривод………………..…………automatic motor drive
база транзистора…………………………………………………………….…base
випрямляч…………………………………………………………....……..rectifier
витік польового транзистора…………………...……source field effect transistor
діод…………………………………….................................................……..diode
дірка як носій заряду……………………..............................................……..hole
домішки…………………………………………………………………….impurity
домішки n-типу…………………………………………….………n-type impurity
домішки p-типу…………………………………………………….p-type impurity
емітер……………………………………………...................................…..emitter
електропривод……………………………………………………..….motor drives
ємність………………………………....................................................…..capacity
затвор польового транзистора…………………………gate field-effect transistor
затвор…………………………………………………………………………...gate
змінний струм…………………….........................................……..altivar current
інвертор…………………………………………………………..…………inverter
інвертор струму……………………………………………...…….parallel inverter
інвертор напруги…………………………………….…………….voltage inverter
індуктивність……………………………………………………………inductance
індукція…………………………………………………………………....induction
інжекція……………………………………………………………...…….injection
інтеграл………………................................................................….……..integral
імпульс…………………………………………………………………..…….pulse
інжекція носіїв заряду……………………………..………charge carrier injection
конденсатор…………………..........................................................…..condenser
коефіцієнт потужності……….………………………………...…factor of power
кут зсуву фаз…………………………………...………….corner of shift of phase
катод………………………………………………………………...………cathode
модуляція……………………………………………………..………..modulation
миттєве значення………..………………......……………………instant meaning
напруга…………………………………………………………….……….voltage
період……………………………………………..…………………………period
початкова фаза…………………………………………………..……initial phase
провідність………………...................................……………………..conductivity
p-n-перехід…………………………………………..…………………p-n-junction
постійний струм…………......................................................……..direct currents
повна провідність………………………………….……………………admittance
принцип роботи діода…………………………………………………diode action
перетворювач частоти…………………..…………………….frequency changes
резистор………………………………………………………….....………resistor
реактивний опір……………………………………..………….reactive resistance
резонансний контур…………………………………….…………………acceptor
струм………………………………………………………………………..currents
статичний перетворювач частоти………….………….static frequency changers
система керування…………………………………………..……system operation
система імпульсно-фазового керування…………..…phase-pulse system driver
тиристор…………………………………………….……………………..thyristor
тиристор двоопераційний……………………………………gate turn-off switch
тиристор симетричний………………………..…….bidirectional triode thyristor
транзистор…………………………………………………..……………transistor
транзистор силовий……………………….……………………..power transistor
транзистор біполярний…………………………………….…..bipolar transistor
транзистор польовий………………………………………..field-effect transistor
транзистор польовий з
ізольованим затвором……………………………......metal-oxide semiconductor
field-effect transistor
транзистор Дарлінгтона……………………...……………Darlington transistor
фаза……………………………………………………………………..……..phase
частота……………………………………………………………………frequency
частотно-регульований
електропривод………………………...variable frequency speed a.c. motor drivers
частотно-імпульсна модуляція………………………frequency pulse modulation
широтно імпульсна модуляція……………………………time-pulse modulation
Предметний
А
Анод, 13
Автономний
інвертор, 8
Агрегат, 19
Автоматизований
електропривод, 70
Активно-індуктивне
навантаження, 36
Асинхронний двигун, 78
Амплітуда, 10
Амплітудне
значення, 15
Б
База, 24
Біполярний транзистор, 21
В
Випрямляч, 8
Випрямний міст, 38
Витік польового
транзистора, 23
Г
Гармоніка, 36
Гармонічний склад, 49
Генератор, 120
Д
Двигун, 19
Діод, 10
Діюче значення, 30
Динистор, 15
Драйвер, 21
Е
Електрорушійна сила (е.р.с.), 31
Емітер, 26
Електропривод, 70
Є
Ємність, 95
З
Закон частотного регулювання, 116 Затвор польового транзистора, 20
показчик
І
Інвертор, 8
Інвертор струму, 96
Інвертор напруги, 99
Імпульс, 33
Індуктивність, 92
Імпульсна модуляція, 120
К
Катод, 13
Керувальна характеристика, 42
Керуючий електрод, 20
Конденсатор, 10
Контоллер, 26
Контур, 42
Комутація, 22
Коллектор, 24
Коефіцієнт потужності, 32
Кристал, 14
Кут вмикання, 33
М
Миттєве значення, 11
Модуляція, 22
Модуль, 13
Н
Напруга, 11
О
Обмотка, 18
Осцилограф, 44
П
Період, 31
P-n-перехід, 11
Перетворювач частоти, 4
Польовий транзистор, 20
Потенціал, 31
Пропорційний закон регулювання, 116
Р
Резистор, 30
Реактивний опір, 37
Реактивна складова опору, 37
Резонансний інвертор, 8
Рекуперативне заторможення, 39
Регулювальна
характеристика, 42
С
Скважність, 89
Статор, 115
Струм, 11
Середнє значення, 18
Статичний перетворювач
частоти, 118
Система керування, 33
Система імпульсно-фазового
керування, 17
Схема, 28
Т
Тиристор, 9
двоопераційний, 10
Трансформатор, 10
Триністор, 16
Типова потужність, 33
Ф
Фаза, 59
Фазо-імпульсне регулювання, 17
Фазовий зсув, 47
Фільтр, 48
Ч
Частота, 22
Частотно регульований
електропривод, 4
Частотно-імпульсне
регулювання, 89
Частотно-імпульсна
модуляція, 89
Ц
Циклоконвертор, 8
Ш
Широтно-імпульсна
модуляція 118,
Широтно-імпульсне
регулювання, 89
звичайний, 10
індукційний, 20
симетричний, 19
статичний, 20
Транзистор, 4
біполярний, 10
гібридний, 9
польовий, 10
Навчальне видання
Родінков Валерій Іванович
Перетворювальна техніка
Силові напівпровідникові прилади та їх застосування.
Лабораторний практикум. Трифазні випрямлячі та їх розрахунок
Навчально-методичний посібник
Оригінал-макет підготовлено автором
Редактор О.Д. Скалоцька
Науково-методичний відділ ВНТУ
Свідоцтво Держкомінформу України
Серія ДК № 746 від 25.12.2001