3. Однофазная мостовая схема выпрямления.

• Указать назначение схемы.

• Изобразить принципиальную схему выпрямления.

• Описать работу схемы на активную нагрузку с углом управления =0.

• Указать влияние угла управления и нагрузки на работу схемы.

Ответ

Схема предназначена для преобразования электрической энергии переменного тока в постоянный ток.

В момент времени υ₀, потенциал точки а становится выше потенциала точки в, а на тиристоры VS1 и VS3 подаются управляющие импульсы. В результате этого VS1 и VS3 включаются. Напряжение U_ав будет приложено к нагрузке и по цепи: вторичная обмотка трансформатора- VS1- R_d- VS3 начнет протекать ток, повторяющий форму питающего напряжения. Тиристоры VS2 и VS4 на этом интервале будут выключены и будут находиться под напряжением вторичной обмотки, которое по отношению к ним является обратным. Например, анод тиристора VS2 соединен непосредственно с точкой а обмотки трансформатора, а катод- с точкой в через включенный VS1, падение напряжения в котором принято равным нулю. Таким образом анод VS2 будет находится под отрицательным потенциалом по отношению к катоду, такое же напряжение будет приложено к VS4. В момент υ=π, т.е., через половину периода ток в тиристорах VS1 и VS3 спадет до нуля и они выключатся, а тиристоры VS2 и VS4 включаются. Поскольку потенциал в точке в становится положительным по отношению к потенциалу точки а и на тиристоры поступают управляющие импульсы. Процессы периодически повторяются. Диаграммы токов и напряжений на элементах схемы будут такими же, как и для однофазной двухполупериодной схемы выпрямления со средней точкой. Отличие заключается в том, что амплитуда обратного напряжения на тиристоре в мостовом выпрямителе будет в 2 раза меньше, чем в двухполупериодной схеме выпрямления.

Возможность осуществлять задержку по фазе моментов включения вентилей на определенный угол управления позволяет изменять выходное напряжение. С увеличением угла управления среднее значение выходного напряжения будет уменьшаться.

При активно-индуктивной нагрузке выпрямленное напряжение и его среднее значение остаются такими же, как и при активной нагрузке. Основное отличие заключается в том, что изменяется форма токов вентилей, которая при становится прямоугольной. В связи с изменением формы токов меняются действующие и мгновенные значения токов вентилей, токов в обмотках трансформатора и соответственно его расчетная мощность.

4. Трехфазная схема выпрямления со средней точкой.

• Указать назначение схемы.

• Изобразить принципиальную схему выпрямления.

• Описать работу схемы на активную нагрузку с углом управления =0.

• Перечислить режимы работы схемы.

Ответ

Эту схему называют однотактной, т.к. выпрямлению подвергается только одна из полуволн синусоидального напряжения каждой фазы. На интервале от υ₀ до υ₁ в проводящем состоянии находится тиристор VS1, соединенный с фазой А. Начиная с момента υ₁ потенциал фазы В становится выше потенциала фазы А и анод тиристора VS2 оказывается под положительным потенциалом относительно его катода. Если в момент υ₁ на тиристор VS2 поступает отпирающий импульс, он включается, а тиристор VS1 выключается т.к. к нему приложено запирающее напряжение. Тиристор VS2 будет находиться в проводящем состоянии в течении 120⁰ до момента времени υ₂ , когда потенциал фазы С станет выше потенциала фазы В и поступит отпирающий импульс на тиристор VS3. В момент υ₂ ток начнет проводить тиристор VS3, а тиристор VS2 выключается. Затем в момент υ₃ вновь начнет проводить ток тиристор VS1,и далее указанные процессы будут повторяться. Тиристоры будут находиться в проводящем состоянии в течение 1/3 каждого периода, остальную часть периода 4π/3 тиристор выключен, и к нему будет приложено обратное напряжение.

При активно-индуктивной нагрузке схема работает также, как при активной нагрузке, но ток становится идеально сглаженным, а токи проходящие через тиристоры, принимают прямоугольную форму.

Работа схемы с углом управления >0

В данном случае отпирающие импульсы приходят на тиристоры поочередно с задержкой на угол управления относительно моментов прохождения через нуль синусоид линейных напряжений вторичных обмоток трансформатора. В зависимости от характера нагрузки и значения угла в данной схеме могут иметь место различные режимы работы.

Если угол изменяется в диапазоне от 0 до π/6, то как при активной, так и при активно-индуктивной нагрузке выпрямленный ток является непрерывным. При угле = π/6 кривая мгновенных значений выпрямленного напряжения доходит в моменты переключения тиристоров до нуля. Такой режим работы называется гранично-непрерывным. Дальнейшее увеличение угла при активной нагрузке приводит к прерыванию выпрямленного тока и появлению в выпрямленном напряжении участков с нулевым значением. Интервал проводимости тиристоров становится меньше 2π/3. При активно-индуктивной нагрузке за счет энергии, накопленной в индуктивности, выпрямленный ток продолжает протекать в нагрузке и при переходе кривой выпрямленного напряжения в зону отрицательных значений. Если накопленной в индуктивности энергии окажется достаточно, чтобы обеспечить протекание тока до очередной коммутации тиристора, то будет режим работы с непрерывным током. Когда угол = π/2, площади положительных и отрицательных участков станут равны, что свидетельствует об отсутствии постоянной составляющей в выпрямленном напряжении, следовательно среднее значение становится равным нулю.