книги / Неуправляемые и управляемые преобразователи
..pdf^мп^иуудя |
toga в вентиле la m |
равна |
амплитуде |
12т |
(одна |
|||
последовательная |
цепь |
), |
а отнесение F |
можно найти с учетом |
||||
(1.40), (I.4I) |
и |
(1.42): |
|
|
|
|
|
|
|
с — |
_ |
/?л> ^ |
^ |
|
|
(1.45) |
|
|
|
fa d |
|
|
S in в |
|
|
|
|
|
|
|
X |
|
|
|
|
Для трехфазного |
выпряиителя ( в ~ |
|
|
|
||||
- j - ) |
|
|
|
|||||
Ток в первичной обмотке. Действующее значение |
тока |
I t нахо |
||||||
дится точно так же, как для однополупериодного выпрямителя, и |
||||||||
определяется формулой |
(1.26): |
|
|
|
|
|||
|
|
I,-"1* 'я2-' |
|
|
(!.«) |
|||
|
|
|
|
|
||||
Для'трехфаэного |
выпрямителя ( D =1,76, Ta d * 7^ / 3 |
» т - ,- п)п ) |
||||||
I = ° ^ ! , d h 3
Расчетная мощность трансформатора
Расчетная мощность вторичной осыотки
(1.47)
Для трехфаэного выпрямителя ( В =0,85, J ) =1,76)
h * 3 |
» d |
|
Расчетная мощность первичной обмотки
Для трехфааного выпрямителя
Расчетная мощность для трехфааного трансформаторе ооглаоно (1.30):
§ 1 .4 . Двтхполупеpgnлянй яштрямитедь
( однотактный |
двухД»а8ный)дрв активной |
нагрузке |
2. m r с I . т п =. 2) |
Схема и ее работа
Схема двухполупериодного выпрямителя и временные диаграммы к р а д е н ы на рис.1.5. На магвитопроводе о одной первичной обмот кой имеются две вторичные обмотки (две фазы) со средним (нулевым) выводом. Вентили в , и 32 анодами подключен!/ к фазан вторичной обмотки. Катоды вентилей ооединевы вместе и образуют положитель ный выходной полюс выпрямителя.
Средний |
выгод является отрица |
|
тельным |
полюсом. К выходным |
|
полюсам (ut" и „-") подключена |
||
нагрузка |
|
• Таким образом, |
схема аналогична рассмотрен |
||
ной ранее |
трехфазной однотакт |
|
ной. Поскольку в этой схеме |
||
две (разы, |
то напряжения фаз и 21 -9 |
|
иU22 сдвинуты на 180°, что
иотражено не диаграмме
•
г\
а |
3 |
Рю .1.5
-23 -
Влюбой момент времени проводит ток один из вентилей, а именно тот, напряжение в фазе которого положительно. Например,
на рис.1.5 вначале положительно напряжение |
u i f |
(положительный |
|||||
полупериод). При этом |
вентиль ô f |
открыт |
( u a f =0) |
и все напря |
|||
жение |
приложено |
к нагрузке; |
в нагрузке |
в течение |
2в (26= X) |
||
протекает ток |
i H , равный току |
ьг{ . В это время второй вентиль |
|||||
в 2 |
закрыт, |
т.е. цепь разорвана |
вентилем |
В2 |
( io è |
=0, по-преж |
|
нему считаем вентиль и трансформатор идеальными). Обратное напря
жение |
закрытого вентиля.Bz |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
LL |
с = U |
+ ц |
|
, |
|
|
|
|
|
|
об |
22 |
|
И ’ |
|
|
но |
так |
как для идеального |
выпрямителя |
|
и н - |
, |
|||
|
|
U o8 = “22+U2'r U 2* |
|
||||||
В |
течение следующего |
полупериода положительным становится U22 |
|||||||
и открывается вентиль |
дг |
, а вентиль. |
д; |
в этот полупериод |
|||||
закрыт |
=0). Каждая фвза со своим вевтилен является одно- |
||||||||
полупериоднын выпрямителем. Это нужно учитывать при нахождении расчетных соотноиений выпрямленных значений тока и напряжения в цепи вентиля.
Расчетные соотношения для напряжений
Расчетные соотношения для напряжений могут быть определены
.таким же путем, как и раньше, но значительно проще их можно най ти из полученных ранее формул для многофазного однотактного вып рямителя.
Коэффициент фазной э.д.с. Ô и среднее значение выпрямлен ного напряжения UMd из (1.54) и (1.35) при 0=
д\ |
U, |
|
= 0,9Чг . (1.50) |
= |
2VF |
||
'V * |
|
|
|
т^2 |
|
|
|
Коэффициент |
пульсаций из (1.37) при |
тп =2: |
|
|
|
2 |
/т ç-n |
|
|
|
|
|
- |
24 - |
|
|
|
|
|
|
Апплтуда обратного напряжения |
|
|
|
|
||||||
I отномеше |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(1.52) |
|
Расчетные |
соотношения для токов |
|
|
|||||||
|
Среднее аначение |
т о л |
в вентиле/ |
находятся |
на |
(I.3I) |
|||||
при |
т , =2 |
|
|
|
т |
r |
г |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
l n d |
' |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
J*d= |
2 |
|
|
|
||
|
Коэффициенты |
2> |
и |
|
F |
, а |
значит н действующие |
|
|||
я амплитудыue ( Jam =Iam |
) значения тона |
могут |
б ы » |
определены |
|||||||
из |
(1.43) и (1.45) |
при |
|
в * |
•-£- |
. Однако |
учитывая, |
что каждая |
|||
феи и вентиль представляют однополупериодный выпрямитель, зна чения 2) и Р можно взять из формул (1.20) и (1.23):
Обе фваы вторичной обмотки расположены на одном магнетопроводе, на котором находится одна первичная обмотке. Поэтому
ток первичной обмотки |
t, |
будет равен алгебраической сумме пе |
ременных ооотеалявщих токов вторичных фаз i 2f_ , i gg , |
||
приведенных и первичной обмотке: |
||
|
|
~ь,)- |
Действующее значение |
/, |
можно л й т н из этого равенства,учитывая. |
Откуда отдует, что
(1.54)
Использование траноформатора по мощноотн
Расчетная мощное» вторичной обмотки согласно (1 .47)
Расчетная мощность |
первичной обмотки |
|
?=Ц 1Г -% - П / Т 1; . { Т и 2 1г |
||
Произведение U2 12 |
можно найти из |
предыдущего равенства - |
|
иЛ - р2 /2 . |
|
тогда |
net |
|
|
|
|
f k : î m & r ‘ ,,1!SP‘ |
|
|
Расчетная мощность |
трансформатора |
согласно (1.50) |
Н--2 |
5РHC.;L |
(1.55) |
|
|
|
§ 1*5» Однофазный мостовой выпрямитель при активном нагрузке
Мостовые (двухтактные) выпрямители отличаются от однотакт ных тем, что в фазе вторичной обмотки протекают два импульса вторичного тока ( /яг =2) за один период напряжения питающей сети. Это обуславливается соответствующим включением вентилей.
Схема и ее работа Схема однофазного мостового выпрямителя (называемого часто
схемой Греца) и временные диаграммы, поясняющие ее работу, при
ведены |
на рио.1.6. Для |
этой схемы |
/z^si, /77^=2 |
согласно |
(I.I). |
||||||
Как |
и раньше, |
считаем |
Тгр =0, |
и а |
=0, |
^ |
=0 (условие 1.2). |
||||
|
Четыре вентиля, соединенные в указанном на рисунке порядке, |
||||||||||
образуют мост. В одну диагональ моста |
f - 2 |
додается напряжение |
|||||||||
и 2 |
вторичной обмотки |
(имеется всего |
одна |
фаза |
вторичной |
об |
|||||
мотки), т.е. к одной фазе подключаются два вентиля. В другую |
|||||||||||
диагональ 3-4 |
включена |
нагрузка |
Ян |
|
|
х |
|
||||
|
В |
положительный полупериод |
( b ç> O f |
^ J |
-у- ) |
|
|||||
ток |
t2 |
протекает от верхнего полюса обмотки |
н |
через |
открытый |
||||||
вентиль |
âf |
|
нагрузку |
|
открытый вентиль |
03 |
к |
||||
нижнему |
полюсу |
обмотки |
л* ♦ Ток в |
вентилях для этого |
лолупери- |
||||||
ода укаэан на схеме оплоинши стрелками. Падение напряжения на открытых вентилях очень мало (близко к нулю), все напряжение и 2 приложено к нагрузке.
|
|
|
X |
. |
X |
|
и » ти2> |
— |
<гГ« — |
||
|
|
|
|
||
Вентили ôz |
и 34 в это время |
закрыты |
( i aS=Q), |
так как напря |
|
жение и 2 |
приложено к обоим |
вентилям, |
включенным параллельно, |
||
в обратном направлении. Это становится очевидным, води закоро
тить |
проводящие |
вентили |
5f |
и ô j |
(соединить |
точки |
/ |
и k |
, 2 и 3). |
|
|
|
В следующий, отрица |
||
тельный полупериод ( й.2 <0 %
^ |
ff |
4 |
),поляр |
|
ность которого указана |
на |
|||
рио.1 .6 |
в |
скобках, |
ток |
i2 |
в обмотке |
W2 имеет |
об |
||
ратное направление |
и про |
|||
текает от нижнего полюоа к черев открытый вентиль в2 в нагрузку #н (в нагруз ке ток протекает л том же направлении, что и в пре
дыдущем |
полупермоде) |
и |
|
далее через открытый |
вен |
||
тиль |
н |
к верхнему |
по- |
лаоу |
. Токи в венти |
||
лях для зтого полупери- |
|||
ода |
обозначены пунктир |
||
ными стрелками. Как и для первого подупериода, вое напряжение иг приложено к нагрузке, но с положи тельной полярностью:
■и.
Рио. 1.6 |
•— 4 ff 4 |
ЗХ |
|
К |
вентилям |
В1 , 03 |
напряженно |
и 2 в |
этом |
долупериоде подано |
в |
обратном |
направлении, и они |
закрыто ( t off |
=0 ). |
||
|
Таким |
образом, |
напряжение |
и ток в |
нагрузке точно такие же, |
|
как для двухлолупериодного выпрямителя, рассмотренного ранее, а в фазе вторичной обмотки протекает два импульса тока разной поляр
ности. Поскольку импульсы |
тока |
с2 |
- |
полусинусоиды, |
ток |
L |
|
|||||||
является в этой схеме синусоидальным (отсутствует постоянная |
|
|||||||||||||
составляющая). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
Расчетные |
соотношения для |
напряжений |
|
|
|
|||||||
|
Поскольку выпрямленное напряжение мостового однофазного |
|
||||||||||||
выпрямителя (рис.1.6 ,Л |
точно |
такое |
же, как для |
двухполупериод |
||||||||||
ного выпрямителя (см.рис. 1.5^6) при |
одинаковых значениях |
напря |
||||||||||||
жения |
и 2 , то и напряжения |
UHd , |
UHmf , и коэффициенты |
В |
и |
|||||||||
Л1 |
определяются |
также |
подстановкой д= j- • |
|
=2 |
в фор |
||||||||
мулы (1.34), (1-35), |
(1.36), |
(1.37): |
|
|
|
|
|
|
||||||
Г |
1 — |
2 /Т |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
■ « sL , |
Ж |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ч--* |
Ж , = /,// |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
***,--/= |
|
|
|
|
|
U |
I |
= — U / |
|
|||||
2 / 2 |
|
|
|
|
|
|
|
-/ |
5 |
иа |
|
|||
тп,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Обратное |
напряжение |
в мостовик |
схеме |
меньше в два раза, |
чем |
в |
||||||||
двухполуне пнодной, так как |
оно |
равно |
фазному: |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(1 .56) |
||
|
|
|
Gr i |
|
. = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
К » / |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
т.е. при |
одинаковых |
выпрямленных напряжениях |
обратное напря |
|||||||||||
жение на вентиле в мостовой схеме в два раза меньше, чём в двух полупериодной.
Расчетные соотношения для токов
При нахождении соотношений для токов мостового выпрямителя нужно иметь в виду, что в вентилях протекает одна полусинусоида
тока за период напряжения питающей сети (так не, как в однополупериоднон выпрямителе), поэтому для вентильного плеча из (1.20),
(1 .22)
J>\ |
- -А^ |
= 4 - |
, |
F i |
|
- А п _ - |
пт |
|
\тг *1 |
4 * ' |
|
ы |
|
^ |
’ |
(1.57) |
|
V 2 |
|
|
|
]mn s2 |
|
|
|
|
а ток нагрузки |
равен |
сумме |
токов |
вентильных |
плеч, |
откуда |
||
получаетоя |
|
|
|
|
|
|
|
|
В фазе вторичной обмотки протекает сумма токов вентилей, |
||||||||
откуда |
|
* |
2 |
2 1 * , |
|
|
|
|
|
|
^2 ~ -4/ * *аг |
|
|
|
|||
или |
|
|
|
|
|
|
|
(1.58) |
Равеяотво (1.58) имеет меото только для моотовых (двухтактных) выпрямителей. Связь тока /в со всеми величинами известна из
ооотномеяий (I.4I) и (1.57), из которых, в частности, нетрудно
найти |
т^_ & /а |
х |
|
|
|
Тм ' 2 1 ^d |
|
2 2 ~ 2 0 " |
|
H jm fct |
-коэффициент форыы синусоидального тока, |
хорошо изве |
||
стный |
в электротехнике. |
|
|
|
Весь вторичный ток трансформатора трансформируется в пер |
||||
вичную |
цепь ( ù j - синусоидальный), поэтому |
|
||
|
2г п 1^ п - Ш |
нс1 |
|
(1.60) |
|
Расчетная мощность |
трансформатора |
|
|
Расчетная мощность вторичной обмотки согласно (1.47) |
||||
%=иг 1г =BLP„d |
£/ |
, = UHffP„d |
= f,25PHd |
|
Расчетная мощность первичной обмотки
Расчетная мощность травофорыатора соглаоно (1.30)
# L ,, = f’23%d |
(I.6I) |
Г »’ 1 |
|
Сравнение двухполупермодного ■ мостового выпрямителей
Последние две схемы - двухполупериодная и мостовая - очень мирово используются в маломощных выпрямителях. Обе схемы обеспе чивают одинаковые выпрямленные напряяеняя (при равных вторичных напряжениях U3 ). Перед расчетчиком возникает вопроо, какая вз
этих схем предпочтительнее. При выборе охам выпрямителя нужно учитывать недостатка в преимущества их в сравнения друг с другом.
ДвухподтпапмпчшИ выпрямитель. Недостатки: худшее ( Ртр * / , 5 ) использование трансформатора по мощности; больнее об
ратное напряженке на вентиль ( в 2 раза); более сложная намотка трансформатора (2 фазы вторичной обмотки).
Преимущество - неявнее число вентилей (всего. 2 вентиля). Э ю преимущество является значительна (иногда определяющим) в
случае использования ламповых вентилей, и если один вентиль вы держивает все обратное напряжение U ^ . Поли один вентиль не выдерживает все UoSm , то включают в одно плечо два вентиля
последовательно, и это преимущество исчезает.
Мостовой выпрямитель. Недостаток: больнее количество венти лей (в 2 раза). Преимущества: лучшее использование трансформато ра по мощности ( PTf) * £?3/^) • меньше (в 2 раза) обратное напря
жение на вентиле; более простая намотка трансформатора; воамояность выполнения выпрямителя без трансформатора (если величина напряжения оети обеспечивает требуемое выпрямленное напряжение, но нужно иметь в виду, что даже и при атом трансформатор необ ходим для разделения цепей переменного и постоянного напряже ний).
В последнее время в маломощных выпрямителях используются полупроводниковые вентили, отличающиеоя доневи8ной, простотой конструкций и несложным включением в охему (отсутствие цепей накала). Позтому мостовая охема предпочтительнее в большинстве олучаев с полупроводниковыми вентилями.
<$ 1.6. Тоехавзный мостовой выпрямитель (схема Ларионова) при активной нагрузке
Схема и ее работа
Схема трехфазного мостового выпрямителя и временные диа граммы, поясняющие ее работу, приведены на рис.1.7. Для этой
схемы т2 =3, |
т г |
= |
2, |
т п |
= 6 |
(согласно (I.I). По-прежнему |
принимается |
1Тр |
= |
0, |
и а |
= 0 , i oS = 0 . iï каадой фазе вто |
|
ричной обмотки подключено по два вентиля. Шесть вентилей схемы составляют две группы - катодную и анодную. Б катодную группу входят гентили В1 , вг , З3 . Их катоды, соединенные вместе, образуют положительный выходной полюс выпрямителя (точно так же, как на рис.1.4). В анодную группу входят вентили 3^ , 35 , д е Их аноды, соединенные вместе, образуют отрицательный выходной полюс. (Эту схему можно представить двумя однотактными выпрями телями: один - с катодной, другой - с анодной группами, соеди ненными последовательно, если среднюю точку вторичной обмотки трансформатора соединить со средней точкой нагрузки). В любой момент времени открыты и проводят ток два вентиля - один из ка тодной, другой - из анодной группы. В катодной группе открыт ( и а =0) и проводит ток вентиль той фазы, положительное напря жение которой больше, чем в остальных фазах. Ток в этой фазе
при открытом вентиле катодной группы протекает в положительном
направлении. Например, на рис. 1.7,£ между точками |
а и |
|
5 |
||||||||
больше других напряжение |
и г1 |
; в это |
время |
открыт |
3 f |
и проте |
|||||
кает положительный ток |
л фазе ( |
i 2f |
> |
О |
). В точке |
6 |
больше |
||||
становится напряжение |
второй фазы |
|
, поэтому вентиль |
ô f |
|||||||
закрывается ( i gS |
=0 ), |
а |
открывается вентиль |
В2 , и ток |
пере |
||||||
ключается во вторую фазу (сы.рис.1.7). Нежду точками |
б |
и |
с |
||||||||
открыт вентиль |
В3 , и положительный ток протекает в третьей |
||||||||||
фазе { i 2J > О ). В анодной группе |
открыт |
( и а =0) и проводит |
|||||||||
ток вентиль той фазы, отрицательное напряжение которой больше, чем в остальных фазах. Ток в этой фазе (при открытом вентиле анодной группы) протекает в отрицательном направлении. Например,
на рио.1.7, 6 |
между |
точками f |
больше других |
отрицатель |
||
ное напряжение |
и 23 , в |
это время открыт вентиль |
Ве |
и проте |
||
кает отрицательный |
ток в |
фазе |
( i2J < о ), в Т0Чке |
^ |
более |
|