4. Задача № 9.

1. Схемы включения. Режимы работы. Способы управления тиристорными регуляторами переменного напряжение.

Т РПН(тиристорные регуляторы переменного напряжения) – предназначен для регулирования действующего (или среднего за полу период) значения напряжения (тока) в цепях переменного тока. Блочная структура ТРПН аналогична блок-схема ТП постоянного тока. В качестве коммутатора используется два включённых всречно - параллельно тиристора. Регулирование выходного напряжения ТРПН осуществляется путём изменения длительности открытого состояния тиристора в течении полу периода частоты сети. Схема трехфазного ТРПН:

Однофазная схема замещения:

Для симметричной нагрузки, когда Z_HA= Z_HB= Z_HC=Z_H, режим работы ТРПН определяются в соответствии с однофазной схемой замещения. Для RL – нагрузки установившейся ток в такой цепи будет отставать по фазе на угол  от sin-ого напряжения сети:

При угле открывания =

Если угол открывания тиристоров   , то появление тока задерживается на угол  –  и в кривых тока и напряжения появляется безтоковая пауза. См. рис.6.51. На каждом полу периоде ток определяется суммой установившегося и свободного тока.

где I_сво – начальное значение свободного тока.

это значение находится из условия равенства суммы тока в начальный момент t= т.е.

Тогда ток и напряжение в нагрузке:

Угол проводимости  тиристоров зависит от  и  и может быть определён из уравнения которое получается подстановкой в выражение для i_н значения угла t=, по этому:

Граничные значения для данного ур-ния равны:

при  

при  0

Таким образом при увеличении угла открывания () от  до  среднее за полу период значение на нагрузке снижается от наибольшего (2/)U_m до 0. Снижение напряжения на нагрузке происходит за счёт увеличения без токовой паузы. Это приводит к искажению исходной sin-ой формы напряжения и тока нагрузки.

Симметричное управление тиристорами на каждом полу периоде делает функции напряжения и тока нечётными. т.к. функции нечётное, то в гармоническом составе ф-ции отсутствуют чётные гармоники. Разложение в ряд Фурье для амплитудных значений первых гармоник имеет вид.

Определяя для заданных  и  величину  можно рассчитать амплитуду первой гармоники напряжения на нагрузке U_m как функцию двух переменных  и . Данная функция представляет собой характеристику управления для однофазного или трёх фазного с нулевым проводом ТРПН.

Трёх фазного ТРПН без нулевого провода режимы работы будут отличаться от таковых при наличие нулевого провода, поскольку безтоковая пауза в одной из фаз влияет на напряжение других фаз. Этот факт отражается на характеристике управления ТРПН.

СИФУ ТРПН принципиально не отличается от СИФУ ТП. Некоторые отличия наблюдаются в требованиях и ширине импульсов СИФУ ТРПН. Т.к. min нагрузкой ТРПН является АД у которого величина  переменная и изменяется в пределах от _min=20⁰…30⁰ до _max=90⁰, то минимальный угол открывания _min= должен изменяться в функции фазового сдвига тока нагрузки что усложняет устройство СИФУ. Если принять _min=_min, то при >_min и узких импульсах шириной меньше чем -_min (либо -_min). Возникает однополупериодный режим работы ТРПН, когда отпирающий импульс для очередного тиристора закончится раньше чем прекратится ток в параллельном ему тиристоре и он не сможет открыться – произойдёт пропуск его отпирания. Поэтому для нормального открытия тиристоров в двух полу периодах, при _min> ширина открывающих импульсов должна быть больше чем разность _max-_min=_max-_min, которая для АД составляет 60⁰ – 70⁰. Для трёх фазного ТРПН без нулевого провода в режиме прерывистых токов при  >  протекание тока в нагрузке возможно только при одновременном открытии двух тиристоров. Поэтому ширина отпирающих импульсов для этого ТРПН должна превышать 60⁰, т.к. коммутация происходит через каждые 60⁰ периода.