10. Улучшение коэффициента мощности управляемых выпрямителей.

• Для чего необходимо повышать коэффициент мощности управляемых выпрямителей.

• Изобразить схему однофазного выпрямителя с нулевым вентилем.

• Описать принцип действия схемы.

• Указать основной недостаток схемы.

Ответ

С ростом угла управления увеличивается реактив­ная мощность Q, потребляемая выпрямителем из сети, а его коэффициент мощности стано­вится меньше, т. е. ухудшается. Это явление снижает технико-экономические характеристики электрической сети, питающей управляемые выпрямители. Поэтому на практике часто принимают меры по повышению коэф­фициента мощности управляемых выпрямителей.

Для повышения коэффициента мощности однофазных выпрямителей может быть успешно использована схема с нулевым вентилем.

Принцип действия та­кой схемы во многом подобен принципу действия однофазной двухполупериодной схемы. Однако наличие ну­левого вентиля изменяет характер электромагнитных процессов, протекающих в схеме. Так, если в схеме без нулевого вентиля ток нагрузки после прохождения на­пряжения и_п через нуль в момент продолжает про­текать через вентиль VS1, то нулевой вентиль VS0 в этот момент включается (потенциал точки О ста­новится положительным по отношению к потенциалу точки а), а вентиль VS1 выключается; Ток будет протекать через нулевой вентиль до тех пор, пока не будет подан (с задержкой на угол ) отпирающий импульс на вентиль VS2, после чего VS2 включается, а VS0 выключа­ется. На интервале проводимости вентиля VS0 цепь по­стоянного тока отключена от трансформатора Тр и ток в цепи нагрузки поддерживается за счет энергии, на­копленной в сглаживающем реакторе Ld. Отключение цепи постоянного тока от вторичной обмотки трансфор­матора предотвращает возврат энергии, запасенной в индуктивности Ld, в питающую сеть, уменьшая тем самым величину реактивной мощности, потребляемой вы­прямителем.. Если принять комму­тацию вентилей мгновенной ( =0), то

Следовательно, благодаря введению дополнительно­го вентиля коэффициент мощности выпрямителя улуч­шается.

Основным недостатком схемы с нулевым вентилем является увеличение искажения формы тока i_c потреб­ляемого из сети. Степень искажения формы тока i_c про­порциональна углу и может быть уменьшена за счет его ограничения.

10. Укажите назначение схем выпрямления с умножением напряжения. Изобразите применяемые схемы выпрямления с умножением напряжения. Опишите принцип работы схем выпрямления.

Для питания маломощных потребителей электро­энергией высокого напряжения в электронной аппарату­ре целесообразно использовать схемы выпрямления с умножением напряже­ния. Такие схемы собира­ются на неуправляемых вентилях. Повышение на­пряжения в них осуще­ствляется за счет разряда па нагрузку последова­тельно включенных конденсаторов, каждый из которых заряжен до напряжения, определяемого схемой выпрямления.

Принцип действия схем с умножением на­пряжения рассмотрим па примере однофазной схе­мы с удвоением напря­жжения (рисунок 1). Схема работает следующим об­разом. Вентиль VD1 вклю­чен, когда напряжение вторичной обмотки трансформатора положительно и превышает на конденсаторе С1. Конденсатор С1 подзаряжается. В другом полупериоде через вентиль VD2 происходит подзаряд конденсатора С2. В промежутках времени, когда выключены оба вентиля, происходит разряд последовательно соединенных коиденсаторов С1 и С₂ на нагрузку.

Примером схемы, которая может служить основой построения схем с умножением напряжения в n раз, может служить схема, называемая несимметричной (рисунок 2). Принцип действия схемы следующий. На части интервала отрицательной полуволны напряжения вторичной обмотки трансформатора происходит подзаряд конденсатора С1. Конденсатор С1 заряжается практически до величины амплитуды напряжения и_аь полярностью, указанной на рисунке. В следующий полупериод (и_аь >0) включается вен-тиль VD2 и суммарное напряжение обмотки трансформатора и_аь и конденсатора С1 подключается к конденсатору С2 и нагрузке. Конденсатор С1 частично разряжается, конденсатор С2 заряжается до напряжения, близкого к двукратному амплитудному значению напряжения вторичной обмотки. После выключения вентиля VD2 конден­сатор С2 разряжается на нагрузку. Далее процесс повторяется.

Рисунок 1

Рисунок 2