Управляемые (регулируемые) выпрямители
В последние годы в источниках вторичного питания применяют управляемые (регулируемые) выпрямители, содержащие управляемые вентили и позволяющие регулировать в широких пределах выпрямленное напряжение или ток. Как правило, управляемые выпрямители относятся к мощным преобразователям электрической энергии, и в них чаще всего используются тринисторы (тиристоры).
На рис. 9.8 представлены соответственно схема включения (отметим, что потенциал питания — Еа, как и в транзисторных схемах, обозначают корпусом — землей) и ВАХ тринистора.
Не вдаваясь в подробности описания этих активных элементов, кратко напомним, что тринистор — полупроводниковый прибор, имеющий два устойчивых электронных состояния — включено — выключено. Тринистор содержит три вывода: катод, анод и управляющий электрод.
Регулировку тока, протекающего через тринистор и нагрузку, осуществляют с помощью цепи управления. Если ток в цепи управления Iу0 = 0 (рис. 9.8, а и б), то включение тринистора происходит при анодном напряжении Ua> Uвкл, называемом напряжением включения. Это напряжение достаточно велико (десятки вольт), и его можно снизить путем подачи в цепь управления импульса тока управления Iу > Iу0, влияние величины которого на работу тринистора видно из его вольт-амперной характеристики на рис. 9.8, б.
Рис 9.8. Тринистор: а — схема включения; б — ВАХ
Величина падения напряжения на открытом и насыщенном тринисторе ΔUа = 0,5… 1,5 В; ток насыщения при этом Iа = Iан. Выключается тринистор путем снижения анодного тока Iа до величины, меньшей тока удержания Iуд, или подачей на него обратного напряжения.
На рис. 9.9 показаны схема управляемого выпрямителя с активной нагрузкой Rн и временные диаграммы токов и напряжений, поясняющие принцип его действия.
Тринисторы VS1 и VS2 в схеме (см. рис. 9.9, а) открываются поочередно при поступлении на их управляющие электроды импульсов управления с блока управления (БУ). Временное положение импульсов управления Uy1 и Uу2 по отношению к фазным напряжениям еa и еb определяется углом управления (регулирования) α (см. рис. 9.9, б, в). Угол управления а соответствует задержке по фазе момента включения тринистора относительно естественного момента открывания выпрямительного диода, если он включен в схему вместо тринистора. При угле
Рис. 9.9. Однофазный управляемый выпрямитель:
а — схема, б-г — временное диаграммы
Управляемые выпрямители характеризуются рядом специфических показателей. Зависимость среднего значения выпрямленного напряжения UНα от угла управления α называется регулировочной характеристикой и описывается формулой:
где — среднее значение выпрямленного напряжения при угле управления α = 0.
Итак, изменяя угол управления α от 0° до 180°, можно регулировать амплитуду напряжения на входе выпрямителя от номинального UHα до нулевого.
Литература: В.И. Нефедов, “Основы радиоэлектроники и связи”, Издательство «Высшая школа», Москва, 2002.
📌 управляемый выпрямитель — это… 🎓 Что такое управляемый выпрямитель?
- управляемый выпрямитель
управляемый выпрямитель
выпрямитель с импульсным управлением
—Очень часто необходимо, чтобы выпрямитель не только преобразовывал переменное напряжение в постоянное, но имог изменять его значение. Выпрямители, которые совмещают выпрямление переменного напряжения (тока) с управлением выпрямленным напряжением (током), называются управляемыми выпрямителями. Основным элементом управляемых выпрямителей является тиристор (или транзистор).
Управление выпрямленным напряжением сводится к управлению моментом отпирания тиристора. Это делается короткими импульсами с крутым фронтом. Если тиристор открыт в течении всего полупериода, то на выходе получается пульсирующее напряжение, аналогично неуправляемому выпрямителю.
При изменении времени задержки отпирания тиристоров меняется действующее значение выпрямленного напряжения. Каждой задержке соответствует угол сдвига по фазе между напряжением на тиристоре и сигналом управления. Этот угол называется углом управления или регулирования и определяется как α=ωtз, где tз -время задержки, ω — угловая частота (ω=2πf).
Схема управляемого однополупериодного выпрямителя
Зависимость выходного напряжения от времени задержки tз
[http://naf-st.ru/articles/ip/upv/]
Тематики
- источники и системы электропитания
Синонимы
- выпрямитель с импульсным управлением
- импульсный выпрямитель
EN
- rectifier based on switch mode technology
- switched-mode rectifier
Справочник технического переводчика. – Интент. 2009-2013.
- управляемый выключатель
- управляемый газлифтный клапан
Смотреть что такое «управляемый выпрямитель» в других словарях:
управляемый выпрямитель — valdomasis lygintuvas statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. controlled rectifier vok. gesteuerter Gleichrichter, m; steuerbarer Gleichrichter, m rus. управляемый выпрямитель, m pranc. redresseur commandé, m … Automatikos terminų žodynas
кремниевый управляемый выпрямитель — valdomasis silicio lygintuvas statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. silicon controlled rectifier vok. gesteuerter Siliziumgleichrichter, m rus. кремниевый управляемый выпрямитель, m pranc. redresseur commandé à silicium, m … Radioelektronikos terminų žodynas
выпрямитель источника бесперебойного питания — Устройство, преобразующее переменный ток в постоянный. В современных ИБП выпрямитель также выполняет функцию коррекции входного коэффициента мощности источник бесперебойного питания. [http://www.radistr.ru/misc/document423.phtml] EN rectifier… … Справочник технического переводчика
Трёхфазный выпрямитель — (англ. Three phase rectifier) устройство применяемое для получения постоянного тока из трёхфазного переменного тока системы Доливо Добровольского. Схемы трёхфазны … Википедия
Электровоз ВЛ86ф — ВЛ86ф Основные данные Год постройки 1985 Страна постройки … Википедия
ТЭ114 — ТЭ114 … Википедия
ВЛ86ф — ВЛ86ф … Википедия
ВЛ86Ф — ВЛ86Ф … Википедия
ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД — электропривод, в к ром для питания двигателя и регулирования его угловой скорости используется преобразователь на управляемых электрич. вентилях (напр., тиристорах). Содержит либо управляемый преобразователь частоты, питающий двигатель перем.… … Большой энциклопедический политехнический словарь
Феррометр — устройство для определения мгновенных значений индукции (Bt) и напряжённости (Ht) магнитного поля в ферромагнитных образцах. Ф. позволяет по точкам строить симметричные динамические петли перемагничивания ферромагнитных образцов (см.… … Большая советская энциклопедия
technical_translator_dictionary.academic.ru
принцип работы, схема, область применения
С целью управления напряжением в сети используются электронные выпрямители. Данные устройства работают путем изменения частоты. Многие модификации разрешается применять в сети переменного тока.
К основным параметрам выпрямителей относится проводимость. Также стоит учитывать показатель допустимого перенапряжения. Для того чтобы более детально разобраться в вопросе, надо рассмотреть схему выпрямителя.
Устройство модификаций
Схема выпрямителя предполагает использование контактного тиристора. Стабилизатор, как правило, применяется переходного типа. В некоторых случаях он устанавливается с системой защиты. Еще имеется множество модификаций на триодах. Работают данные устройства при частоте от 30 Гц. Для коллекторов они неплохо подходят. Также схема выпрямителя включает в себя компараторы низкой проводимости. Чувствительность у них соответствует показателю не менее 10 мВ. Определенный класс устройств оснащается варикапом. За счет этого модификации можно подключать к однофазной цепи.
Как это работает?
Как говорилось ранее, выпрямитель работает за счет изменения частоты. Первоначально напряжение попадает на тиристоры силовые. Процесс преобразования тока осуществляется при помощи триода. Чтобы избежать перегрева устройства, имеется стабилизатор. При появлении волновых помех в работу включается компаратор.
Область применения устройств
Наиболее часто устройства устанавливаются в трансформаторы. Также есть модификации для приводных модулей. Еще не стоит забывать про автоматизированные устройства, которые используются на производстве. В модуляторах выпрямители играют роль регулятора напряжения. Однако в данном случае многое зависит от типа устройства.
Существующие типы модификаций
По конструкции выделяют полупроводниковые, тиристорные и мостовые модификации. В отдельную категорию относят силовые устройства, которые могут работать при повышенной частотности. Двухполупериодные модели для этих целей не подходят. Дополнительно выпрямители отличают по фазе. На сегодняшний день можно встретить одно-, двух- и трехфазные устройства.
Полупроводниковые модели
Полупроводниковые выпрямители замечательно подходят для понижающих трансформаторов. Многие модификации выпускаются на базе коннекторных конденсаторов. Проводимость на входе у них не превышает 10 мк. Также стоит отметить, что полупроводниковые выпрямители отличаются по чувствительности. Устройства до 5 мВ способны использоваться при напряжении 12 В.
Системы защиты у них применяются класса Р30. Для подключения модификаций используются переходники. При напряжении 12 В параметр перезарузки в среднем равен 10 А. Модификации с обкладками выделяются высоким параметром рабочей температуры. Многие устройства способны работать от транзисторов. Для понижения искажений используются фильтры.
Особенности тиристорных устройств
Тиристорный выпрямитель предназначен для регулировки напряжения в сети постоянного тока. Если говорить про модификации низкой проводимости, то у них используется только один триод. Предельное напряжение при загрузке в 2 А составляет не менее 10 В. Система защиты у представленных выпрямителей используется, как правило, класса Р44. Также стоит отметить, что модели хорошо подходят для силовых проводников. Как работает трансформатор на тиристорных выпрямителях? В первую очередь напряжение попадает на реле.
Преобразование постоянного тока происходит благодаря транзистору. Для контроля выходного напряжения используются конденсаторные блоки. У многих моделей имеется несколько фильтров. Если говорить про недостатки выпрямителей, то стоит отметить, что у них высокие тепловые потери. При выходном напряжении свыше 30 В, показатель перегрузки значительно снижается. Дополнительно стоит учитывать высокую цену на тиристорный выпрямитель.
Мостовые модификации
Мостовые выпрямители работают при частоте не более 30 Гц. Угол управления зависит от триодов. Компараторы в основном крепятся через диодные проводники. Для силового оборудования модели подходят не лучшим образом. Для модулей применяются стабилизаторы с низкоомным переходником. Если говорить про минусы, то следует учитывать низкую проводимость при высоком напряжении. Системы защиты, как правило, применяются класса Р33.
Многие модификации подключаются через дипольный триод. Как работает трансформатор на этих выпрямителях? Первоначально напряжение подается на первичную обмотку. При напряжении свыше 10 В в работу включается преобразователь. Изменение частоты осуществляется при помощи обычного компаратора. С целью уменьшения тепловых потерь на мостовой управляемый выпрямитель устанавливается варикап.
Силовые устройства
Силовые выпрямители в последнее время считаются очень распространенными. Показатель перегрузки при невысоком напряжении у них не превышает 15 А. Система защиты в основном используется серии Р37. Модели применяются для понижающих трансформаторов. Если говорить про конструктивные особенности, то важно отметить, что устройства выпускаются с пентодами. Они выделяются хорошей чувствительностью, но у них низкий параметр рабочей температуры.
Конденсаторные блоки разрешается применять на 4 мк. Выходное напряжение свыше 10 В задействует преобразователь. Фильтры, как правило, используются на два изолятора. Также стоит отметить, что на рынке имеется множество выпрямителей с контроллерами. Основное их отличие кроется в возможности работы при частоте свыше 33 Гц. При этом перегрузка в среднем соответствует 10 А.
Двухполупериодные модификации
Двухполупериодный однофазный выпрямитель способен работать на разных частотах. Основное преимущество модификаций кроется в высоком параметре рабочей температуры. Если говорить про конструктивные особенности, то важно отметить, что тиристоры силовые используются интегрального типа, и проводимость у них не превышает 4 мк. При напряжении 10 В система в среднем выдает 5 А.
Системы защиты довольно часто применяются серии Р48. Подключение модификаций осуществляется через адаптеры. Также стоит отметить недостатки выпрямителей этого класса. В первую очередь это низкая восприимчивость к магнитным колебаниям. Параметр перегрузки порой может быстро изменяться. При частоте ниже 40 Гц чувствуются перепады тока. Еще эксперты отмечают, что модели не способны работать на одном фильтре. Дополнительно для устройств не подходят полевые транзисторы.
Однофазные устройства
Однофазный управляемый выпрямитель способен выполнять множество функций. Устанавливают модели чаще всего на силовые трансформаторы. При частоте 20 Гц параметр перегрузки в среднем не превышает 50 А. Система защиты у выпрямителей используется класса Р48. Многие эксперты говорят о том, что модели не боятся волновых помех и отлично справляются с импульсными скачками. Есть ли недостатки у моделей данного типа? В первую очередь они касаются низкого тока при высокой загруженности. Чтобы решить эту проблему, устанавливаются компараторы. Однако стоит учитывать, что они не могу работать в цепи переменного тока.
Дополнительно периодически возникают проблемы с проводимостью тока. В среднем данный параметр равен 5 мк. Понижение чувствительности сильно влияет на работоспособность триода. Если рассматривать однофазные неуправляемые выпрямители, то обкладки у них используется с переходником. У многих моделей имеется несколько изоляторов. Также стоит отметить, что выпрямители данного типа не подходят для понижающих трансформаторов. Стабилизаторы чаще всего применяются на три выхода, и предельное напряжение у них не должно превышает 50 В.
Параметры двухфазных устройств
Двухфазные выпрямители производятся для цепей постоянного и переменного тока. Многие модификации эксплуатируются на триодах контактного типа. Если говорить про параметры модификаций, то стоит отметить малое напряжение при больших перегрузках. Таким образом, устройства плохо подходят для силовых трансформаторов. Однако преимуществом устройств считается хорошая проводимость.
Чувствительность у моделей стартует от 55 мВ. При этом тепловые потери незначительные. Компараторы применяются на две обкладки. Довольно часто модификации подключают через один переходник. При этом изоляторы предварительно проверяются на выходное сопротивление.
Трехфазные модификации
Трехфазные выпрямители активно применяются на силовых трансформаторах. У них очень высокий параметр перегрузки, и они способны работать в условиях повышенной частотности. Если говорить про конструктивные особенности, то важно отметить, что модели собираются с конденсаторными блоками. За счет этого модификации разрешается подключать к цепи постоянного тока и не бояться про волновые помехи. Импульсные скачки блокируются за счет фильтров. Подключение через переходник осуществляется при помощи преобразователя. У многих моделей имеется три изолятора. Выходное напряжение при 3 А не должно превышать 5 В.
Дополнительно стоит отметить, что выпрямители этого типа используются при больших перегрузках сети. Многие модификации оснащаются блокираторами. Понижение частоты происходит при помощи компараторов, которые устанавливаются над конденсаторной коробкой. Если рассматривать релейные трансформаторы, то для подключения модификаций потребуется дополнительный переходник.
Модели с контактным компаратором
Управляемые выпрямители с контактным компаратором в последнее время пользуются большим спросом. Среди особенностей модификаций стоит отметить высокую степень перегрузки. Системы защиты в основном применяются класса Р55. Работают устройства с одной конденсаторной коробкой. При напряжении 12 В выходной ток равен не менее 3 А. Многие модели способны похвастаться высокой проводимостью при частоте 5 Гц.
Стабилизаторы довольно часто применяются низкоомного типа. Они хорошо себя показывают в цепи переменного тока. На производстве выпрямители применяются для работы силовых трансформаторах. Допустимый уровень проводимости у них равен не более 50 мк. Рабочая температура в данном случае зависит от типа динистора. Как правило, они устанавливаются с несколькими обкладками.
Устройства с двумя компараторами
Электронные выпрямители с двумя компараторами ценятся за высокий параметр выходного напряжения. При перегрузке в 5 А модификации способны работать без тепловых потерь. Коэффициент сглаживания у выпрямителей не превышает 60 %. Многие модификации обладают качественной системой защиты серии Р58. В первую очередь она призвана справляться с волновыми помехами. При частоте 40 Гц устройства в среднем выдают 50 мк. Тетроды для модификаций используются переменного типа, и чувствительность у них равна не более 10 мВ.
Есть ли недостатки у выпрямителей данного типа? В первую очередь надо отметить, что их запрещается подключать к понижающим трансформаторам. В сети постоянного тока у моделей малый параметр проводимости. Рабочая частотность в среднем соответствует 55 Гц. Под однополюсные стабилизаторы модификации не подходят. Чтобы использовать устройства на силовых трансформаторах, применяется два переходника.
Отличие модификаций с электродным триодом
Управляемые выпрямители с электродными триодами ценятся за высокий параметр выходного напряжения. При низких частотах они работают без тепловых потерь. Однако стоит учитывать, что параметр перегрузки в среднем равен 4 А. Все это говорит о том, что выпрямители не способны работать в сети постоянного тока. Фильтры разрешается применять лишь на две обкладки. Выходное напряжение, как правило, соответствует 50 В, а система защиты используется класса Р58. Для того чтобы подключить устройство, применяется переходник. Коэффициент сглаживания у выпрямителей данного типа составляет не менее 60 %.
Модели с емкостным триодом
Управляемые выпрямители с емкостным триодом способны работать в сети постоянного тока. Если рассматривать параметры модификаций, то можно отметить высокое входное напряжение. При этом перегрузка при работе не будет превышать 5 А. Система защиты используется класса А45. Некоторые модификации подходят для силовых трансформаторов.
В данном случае многое зависит от конденсаторного блока, который установлен в выпрямителе. Как утверждают эксперты, номинальное напряжение многих модификаций составляет 55 В. Выходной ток в системе составляет 4 А. Фильтры для модификаций подходят переменного тока. Коэффициент сглаживания у выпрямителей составляет 70 %.
Устройства на базе канального триода
Управляемые выпрямители с канальными триодами отличаются высокой степенью проводимости. Модели данного типа замечательно подходят для понижающих трансформаторов. Если говорить про конструкцию, то стоит отметить, что модели всегда производятся с двумя коннекторами, а фильтры у них используются на изоляторах. Если верить экспертам, то проводимость при частоте 40 Гц сильно не меняется.
Есть ли недостатки у данных выпрямителей? Тепловые потери являются слабой стороной модификаций. Многие эксперты отмечают низкую проводимость коннекторов, которые устанавливаются на выпрямители. Чтобы решить проблему, применяются кенотроны. Однако их не разрешается использовать в сети постоянного тока.
Отличие модификаций
Выпрямители на 12 В используются только для понижающих трансформаторов. Компараторы в устройствах устанавливаются с фильтрами. Предельная перегрузка модификаций составляет не более 5 А. Системы защиты довольно часто применяются класса Р48. Для преодоления волновых помех они замечательно подходят. Еще часто применяются преобразовательные стабилизаторы, у которых высокий коэффициент сглаживания. Если говорить про недостатки модификаций, то стоит отметить, что выходной ток в устройствах составляет не более 15 А.
fb.ru
Управляемый выпрямитель В большинстве случаев применения выпрямителей средней
Управляемый выпрямитель В большинстве случаев применения выпрямителей средней и большой мощности приходится решать задачу управления средним значением выпрямленного напряжения Ud. Это обусловлено необходимостью стабилизации напряжения на нагрузке в условиях изменения напряжения питающей сети или тока нагрузки, а также регулирования напряжения на нагрузке с целью обеспечения требуемого режима ее работы (например, при управлении скоростью двигателей постоянного тока). В схеме выпрямителя используются управляемые вентили — тиристоры, в связи с чем выпрямитель называют управляемым. Широкое применение для регулирования напряжения на нагрузке получил фазовый способ, основанный на управлении во времени моментом отпирания вентилей выпрямителя. Момент управления, выраженный в электрических градусах, называют углом управления и обозначают символом α. Отсчет угла управления производится от точки естественной коммутации, в которой на электродах тиристора появляется прямое напряжение. В зависимости от типа источника переменного тока различают однофазные и трехфазные преобразователи (при параллельном соединении – многофазные). Основными параметрами преобразовательной схемы являются число возможных направлений тока и число пульсаций. В зависимости от того, проходит ли ток в вентильной обмотке преобразовательного трансформатора только в одном направлении или в том и другом направлении, различают однонаправленные и двунаправленные схемы. Число пульсаций – это отношение частоты низшей гармоники напряжения в пульсирующем напряжении на стороне постоянного тока преобразователя к частоте напряжения на стороне переменного тока.
Управляемый выпрямитель Регулировочные характеристики Временные диаграммы при активной нагрузке Схема 1Ф1Н2П
Управляемый выпрямитель Регулировочные характеристики Временные диаграммы при индуктивной нагрузке Схема 1Ф1Н2П
Управляемый выпрямитель Регулировочные характеристики Временные диаграммы при индуктивной нагрузке с обратным диодом Схема 1Ф1Н2П
Управляемый выпрямитель А) Б) А) Временные диаграммы при индуктивной нагрузке Б) Временные диаграммы При индуктивной нагрузке с обратным диодом
Управляемый выпрямитель При активной нагрузке форма выпрямленного напряжения и тока совпадают. Из за задержки включения тиристора на угол регулирования напряжение на нагрузке Ud в течение этого времени будет равно нулю. В момент включения возникает характерный для управляемых выпрямителей перепад напряжений. Соответствующие броски напряжений появятся на диаграмме напряжения на тиристоре. Индуктивность препятствует изменению тока в нагрузке. Когда напряжение на аноде тиристора станет равным или меньшим нуля, тиристор должен бы выключится и ток через него прекратится, но поскольку в цепи имеется индуктивность ток в ней не может мгновенно изменится до нуля. Энергия накопленная в индуктивности, препятствует этому изменению и напряжение на индуктивности становится отрицательным, поддерживая включенное состояние тиристора до момента включения следующего тиристора. Включение индуктивности в нагрузку приводит к появлению обратного выброса напряжения и соответственно снижения среднего значения выпрямленного напряжения. Для улучшения характеристик выпрямителя включают обратный диод. При этом убирается обратный выброс и энергия накопленная в индуктивности отдается в нагрузку.
Управляемый выпрямитель При α=0 тогда Пульсации выпрямленного напряжения Переменная составляющая напряжения и тока управляемого выпрямителя увеличивается с увеличением угла регулирования, так как уменьшаются их средние значения. Коэффициент мощности Для управляемых выпрямителей сдвиг фазы напряжения относительно тока пропорционален углу регулирования φ=α. При индуктивном характере нагрузки форма тока в сети принимается прямоугольной. Искажение формы тока в этом случае равно коэффициент мощности , Регулировочная характеристика управляемого выпрямителя Среднее значение выпрямленного напряжения где активная мощность . полная мощность.
Управляемый выпрямитель Режим работы мостового выпрямителя такой же, что и однофазного выпрямителя с нулевой точкой. Отличие проявляется в форме кривой напряжения на вентилях, которая в мостовой схеме определяется напряжением U2, а в схеме с нулевым выводом – напряжением 2U2, то есть при введении масштабного коэффициента 0,5 кривые напряжения на тиристорах схемы с нулевой точкой будут действительны и для мостовой схемы. По указанной причине тиристоры мостовой схемы следует выбирать на напряжение вдвое меньшее, чем в схеме с нулевой точкой. Форма кривых токов первичной и вторичной обмоток трансформатора в мостовой схеме одинаковы и имеют тот же вид, что и кривая первичного тока в схеме с нулевой точкой. Семейство внешних характеристик управляемого выпрямителя
Управляемый выпрямитель Для разных значений угла регулирования двухполупериодного управляемого выпрямителя получено семейство внешних характеристик. Наличие индуктивности в нагрузке приводит к появлению отрицательного участка выпрямленного напряжения. При угле равном девяносто градусов положительные и отрицательные участки равны и напряжение становится равным нулю. Дальнейшее увеличение угла приводит к изменению полярности выпрямленного напряжения на нагрузке, что в принципе невозможно. Но если в качестве нагрузки представить источник напряжения соответствующей полярности, то дальнейшее увеличение угла регулирования возможно. В этом случае ток будет идти уже от источника через тиристоры в сеть переменного тока. Таким образом, получаем преобразователь постоянного напряжения в переменное – инвертор. В качестве такой специфической нагрузки может быть двигатель постоянного тока, который в определённых условиях может работать как генератор постоянного тока. Например, в электровозах при торможении можно использовать электродвигатель в режиме генератора и использовать энергию торможения для передачи в питающую сеть, а не на нагрев тормозных колодок. В этом режиме инвертирования работа управляемого выпрямителя синхронизирована с питающей сетью, поэтому этот преобразователь называют инвертором, ведомым сетью.
Управляемый выпрямитель Схемы однофазных мостововых управляемых выпрямителей В мостовом выпрямителе с неполным числом управляемых вентилей (несимметричная схема) два вентиля управляемые, а два других – неуправляемые . Режим работы схемы подобен режиму однофазной схемы с нулевым выводом и нулевым диодом. При этом в кривой Ud также отсутствуют участки напряжения отрицательной полярности, а первая гармоника первичного тока имеет фазовый сдвиг относительно напряжения питания, равный
Управляемый выпрямитель Tрёхфазный управляемый выпрямитель с нулевым выводом Схема 3Ф1Н3П
Управляемый выпрямитель При работе трехфазного управляемого выпрямителя с нулевым выводом на активную нагрузку α отсчитывается от момента t0 = 300 . Таким образом, предельный угол управления при активноц нагркзке αПР = 1200 Ток в нагрузке может быть непрерывным, если α ≤ π/6 (300) . Ток через вентиль сдвинут относительно фазного напряжения на α . Если α > π/6 , ток становится прерывистым. Вентиль, включившийся при угле , будет открыт до тех пор, пока напряжение на аноде положительно (напряжение соответствующей фазы больше 0). Среднее выпрямленное напряжение при непрерывном токе нагрузке: U0α = U0 cos α При включении последовательно с нагрузкой дросселя L , причем если wL> (5 — 10)RН кривая i0 сглажена и ток непрерывен кривая сглажена, ток непрерывен даже при α > π/6 . Работа вентиля может проходить некоторое время при отрицательной полуволне напряжения за счёт влияния Э.Д.С. самоиндукции, направленной встречно. Чем больше α , тем меньше uo α . При равенстве положительных и отрицательных значений uo α среднее значение Uo α становится равным нулю. При этом предельный угол регулирования αПР = 900 . Длительность работы вентиля при отрицательном напряжении не может быть больше продолжительности его работы при положительном , так как при u2>0 индуктивность запасает энергию. Поэтому при α = 900 становится прерывистым, а Uo α =0 .
Управляемый выпрямитель Трехфазный управляемый выпрямитель может быть выполнен с неполным числом управляемых вентилей (трехфазные с однотактным управлением ). Предельный угол регулирования для этой схемы при L = 0 (чисто активная нагрузка) αПР = π/3 = 600 Среднее выпрямленное напряжение при непрерывном токе определяется по той же формуле, что и в трёхфазном выпрямителе с нулевым выводом. U0α = U0 cos α = 2,34 U2φ cos α
Управляемый выпрямитель Схема 3Ф2Н6П, с полным числом управляемых вентилей, известная под названием трехфазной мостовой схемы (схема Ларионова) Схема 3Ф1Н6П, с полным числом управляемых вентилей, Трёхфазные схемы с двухтактным выпрямлением
Управляемый выпрямитель Составные выпрямители (12 — пульсные) а) последовательное соединение преобразователей. б) параллельное соединение преобразователей. Находят широкое применение для питания мощных потребителей постоянного тока.
Управляемый выпрямитель Сравнительная оценка схем выпрямления Для выпрямителей важно знать величину мощности постоянного тока P0=U0I0, расходуемой в нагрузке. Но при одной и той же P0 мощность, потребляемая трансформатором выпрямителя из сети будет зависеть от схемы выпрямителя. Поэтому мы говорим о коэффициенте использования трансформатора КТР и коэффициентах использования его первичной и вторичной обмоток К1 и К2 , так как они определяют экономические и энергетические показатели выпрямителя. КТР = P0 / SТР, SТР = S1 + S2, К1 = P0 / S1, S1 = n1 U1 I1, К2 = P0 / S2, S2 = n2 U2 I2, так как n1 может быть не равно n2, то эти коэффициенты могут сильно различаться. Также следует обращатьать внимание на коффициент пульсаций q0
Управляемый выпрямитель При глубоком регулировании напряжения коэффициент мощности выпрямителей снижается до 0.3 0.5, что является существенным недостатком регулируемых вентилей. Повышается коэффициент мощности путём применения специальных схем с искусственной коммутацией тока (корректоров коэффициента мощности). Другим недостатком тиристоров являются большие потери по сравнению с диодами (приблизительно в 2 раза больше). Поэтому при низких выходных напряжениях U0 ≤ 10 В и больших токах тиристоры на стороне постоянного тока применять нежелательно. Их переносят на сторону переменного тока, в первичную цепь трансформатора.
Управляемый выпрямитель В настоящее время управляемые выпрямители охватываются цепью обратной связи (ОС). Структурная схема такого устройства: В – управляемый выпрямитель СФ – силовой фильтр СУ – сравнивающее устройства ИОН – источник опорного напряжения УПТ – усилитель постоянного тока Подобным образом может быть введена ОС в схему с регулированием на стороне первичной обмотки. При изменении или по цепи ОС происходит автоматическое регулирование таким образом, что поддерживается постоянным. Такие устройства называются тиристорные стабилизаторы.
Инверторы ведомые сетью Инвертор предназначен для преобразования постоянного тока в переменный. Различают два типа инверторов: ведомые сетью (зависимые) и автономные (независимые от сети). Первые (зависимые) инверторы отдают энергию из цепи постоянного тока в сеть переменного, которая используется для управления работой тиристоров при коммутации. Частота инвертирования равна частоте сети. В автономных инверторах энергия из источника постоянного тока передается в нагрузку, не имеющую других источников переменного напряжения. Частота инвертирования определяется только схемой управления В зависимых преобразователях часто чередуется режимы инвертирования и выпрямления, когда один и тот же преобразователь может работать и в выпрямительном и инверторном режимах. Например, если управляемый выпрямитель работает на двигатель при наборе скорости движения. Энергия на двигатель поступает из сети переменного тока. При торможении преобразователь включают в режим инвертирования, а двигатель в режим генератора. Энергия от двигателя передается в сеть переменного тока.
Инверторы ведомые сетью Однофазный инвертор с нулевой точкой
Инверторы ведомые сетью Работа инвертора в выпрямительном режиме была рассмотрена выше. При углах регулирования девяносто градусов выходное напряжение выпрямителя при индуктивном характере нагрузки станет равным нулю. Дальнейшее увеличение угла не изменит выходное напряжение. Если вместо двигателя включить генератор, поддерживающий ток в дросселе, процессы будут описываться теми же выражениями, полученными для управляемого выпрямителя. Но при этом произойдет качественное изменение энергетических процессов. Если раньше, в выпрямительном режиме, напряжение на нагрузке было положительным и энергия из сети отдавалась в нагрузку, то в инверторном режиме, напряжение на генераторе отрицательное и энергия передается от него в сеть переменного тока. Диаграммы тока первичной обмотки трансформатора в режиме выпрямления и инвертирования отличаются по фазе. В режиме выпрямления напряжение и ток в первичной обмотке совпадают по фазе. В режиме инвертирования фазы противоположны, что соответствует передаче энергии от генератора в сеть. Инвертор характеризуется углом опережения β = π — α. Заменяем в уравнениях внешней характеристики управляемого выпрямителя угол управления на угол опережения α=π-β и получим соответствующие выражения для режима инвертирования.
Инверторы ведомые сетью Внешнюю характеристику инвертора иногда изображают, принимая выходное напряжение преобразователя положительным. Это напряжение называют собственной противо ЭДС инвертора. Собственная противо ЭДС инвертора складывается из напряжения на генераторе и напряжения коммутации -∆Ux. Характеристикой надежности инвертора ведомого сетью служит величина послекоммутационного угла -δ, в течение которого к выключающемуся тиристору приложено обратное напряжение. Для восстановления запирающих свойств тиристору необходимо некоторое время δmin = ω*tвыкл, в течение которого нельзя прикладывать прямое напряжение. Это время и определяет величина послекоммутационного угла.
Инверторы ведомые сетью Для надежной работы инвертора требуется, чтобы β ≥ γ+δmin. Если время на восстановление запирающих свойств будет недостаточным, произойдет явление, называемое опрокидыванием инвертора, когда оказываются включенными одновременно оба тиристора. Подставив в систему уравнений внешней характеристики δ = β-γ , получим Входная и ограничительная характеристики инвертора Зависимость входного постоянного напряжения (собственной противо ЭДС) от тока является входной характеристикой инвертора. Ограничительная характеристика определяет входное напряжения, при котором невозможно опрокидывание инвертора. Ограничительная характеристика представляет зеркальное отражение внешней характеристики, гарантирует минимальный заданный угол восстановления запирающих свойств тиристора.
РЕВЕРСИВНЫЕ ВЕНТИЛЬНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ РЕВЕРСИВНЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ Многие области техники и в первую очередь электропривод требуют источников, которые могли бы реверсировать не только напряжение, но и ток в нагрузке, что требует уже четырёхквадрантных внешних характеристик. Для этого вентильный преобразователь, несмотря на свою «вентильность», должен быть способен пропускать через себя постоянный ток любого направления, аналогично традиционным для энергетики другим источникам постоянного напряжения типа электромашинного генератора постоянного тока или аккумулятора. Подобный регулируемый реверсивный источник может быть получен на базе двух базовых вентильных преобразователей, включённых таким образом, чтобы обеспечить протекание тока нагрузки в обоих направлениях. Эта система получила название реверсивного вентильного преобразователя (РВП).
РЕВЕРСИВНЫЕ ВЕНТИЛЬНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ Схемы тиристорных реверсивных трёхфазных нулевых преобразователей
РЕВЕРСИВНЫЕ ВЕНТИЛЬНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ Схемы тиристорных реверсивных трёхфазных мостовых преобразователей
present5.com
Однофазные управляемые выпрямители
Простейшей схемой выпрямителя является однофазная однополупериодная схема. Выпрямители, позволяющие регулировать величину выпрямленного напряжения в заданных пределах, называются управляемыми. Регулировать величину выпрямленного напряжения можно двумя принципиально различными способами:
1. Изменять каким-либо способом величину подводимого к выпрямителю напряжения (например, с помощью автотрансформатора, ступенчато регулируемых трансформаторов, дросселей насыщения и др.).
2. Использовать в выпрямителях свойства управляемых вентилей (с полной или частичной управляемостью).
Наибольшее распространение в технике получили управляемые выпрямители, относящиеся ко второй группе. Их рассмотрению и будет посвящен данный раздел.
2.1. Однополупериодный управляемый выпрямитель
Простейшая схема однофазного однополупериодного управляемого выпрямителя представлена на рис. 4.1а. Трансформатор Т играет двойную роль: он служит для подачи на вход выпрямителя напряжения U2, соответствующего заданной величине выпрямленного напряжения Ud и обеспечивает гальваническую развязку цепи нагрузки и питающей сети.
В качестве силового вентиля в этой схеме выпрямления используется тиристор (вентиль с частичной управляемостью). Принципиально здесь можно использовать полностью управляемый вентиль (транзистор или двухоперационный тиристор), свойства последних позволяют их использовать только в вентильных преобразователях сравнительно небольшой мощности. Преобразователи средней и большой мощности обычно строятся на тиристорах.
а) б)
Рис. 4.1. Схемы однофазных управляемых выпрямителей
Как известно, для перевода тиристора в проводящее состояние необходимо выполнение одновременно двух условий: наличие положительного потенциала на аноде относительно катода Uак; наличие в цепи управления тока iу, достаточного для включения тиристора при данной величине Uак. Формирование тока управления осуществляется специальным устройством (системой управления) (СУ). В дальнейшем во всех схемах управления вентильных преобразователей система управления будет подразумеваться, но на рисунках изображаться не будет.
Благодаря односторонней проводимости тиристора ток в цепи нагрузки будет протекать только в течение одной половины периода напряжения на вторичной обмотке трансформатора, что определяет и название этой схемы. Соотношения между основными параметрами найдем при следующих допущениях:
1. Активным и индуктивным сопротивлениями обмоток трансформатора пренебрегаем.
2. Нагрузка имеет чисто активный характер.
3. Тиристор VS идеальный.
4. Током намагничивания трансформатора пренебрегаем.
5. Напряжение обмотки трансформатора синусоидально:
u2 = .
Пусть в положительный полупериод напряжения u2система управления СУ формирует сигнал на включение тиристора со сдвигом по фазе на угол α относительно точки 0. Тогда при допущениях, принятых ранее, ток в нагрузке будет протекать на интервале (α…π) под действием выпрямленного напряжения Ud(рис. 4.2б).
В точке π тиристор закроется, так как полярность напряжение u2 изменится на противоположную, и снова тиристор сможет открыться только в точке (2π+α) (рис. 4.2б), когда система управления снова подаст сигнал на его включение.
Рис. 4.2. Временные диаграммы
Постоянная составляющая выпрямленного н при этом
.
Угол α, на который запаздывает включение тиристора VS относительно точки естественной коммутации, называется углом управления или углом включения тиристора.
Из рис. 4.2вследует, что в управляемом выпрямителе к тиристору, кроме обратного (запирающего) напряжения, прикладывается еще и прямое напряжение на участке [0…(2π + α)]:
Uа max= .
В частном случае, при α = 0 все электромагнитные процессы управляемых выпрямителей и основные расчетные соотношения аналогичны для соответствующих схем неуправляемых выпрямителей.
2.2. Двухполупериодный управляемый выпрямитель со средней точкой
Простейшая схема однофазного двухполупериодного управляемого выпрямителя с нулевым выводом (со средней точкой) представлена на рис. 4.1б.
На рис. 4.3 приведены временные диаграммы напряжений, поясняющие работу однофазного управляемого выпрямителя со средней точкой при чисто активной нагрузке и угле управления a=450.
Здесь u2a, u2b, − напряжения на вторичной стороне трансформатора;
uy1, uy2 − напряжения на управляющих электродах тиристоров VS1 и VS2;
uda − выпрямленное напряжение на нагрузке;
uv1 − напряжение на тиристоре VS1.
При изменении угла a будет изменяться время работы тиристоров и соответственно величина выпрямленного напряжения, среднее значение которого будет определяться выражением
,
где Ud0 − напряжение холостого хода при a=0.
Зависимость Uda=ƒ(a) называется регулировочной характеристикой. Регулировочная характеристика рассматриваемой схемы для случая чисто активной нагрузки представлена на рис. 4.4.
При увеличении тока нагрузки Id выходное напряжение Uda выпрямителя будет уменьшаться вследствие падения напряжения на активном сопротивлении обмоток трансформатора и открытом тиристоре.
Зависимость Uda=ƒ(Ida) называется внешней характеристикой управляемого выпрямителя. Например, на рис. 4.5 приведены внешние характеристики при разных значениях a, наклон которых остается постоянным, т.к. потери напряжения в выпрямителе не зависят от угла управления α.
Рис. 4.3. Временные диаграммы
| Рис.4.4. Регулировочная характеристика | Рис. 4.5. Внешние характеристики |
Похожие статьи:
poznayka.org
Работа трехфазного мостового выпрямителя: принцип, схемы, характеристики
Рассматриваемый выпрямитель (рис. 4.26) широко используется в устройствах большой мощности.
Опишем работу выпрямителя при подключении его к активной (рис. 4.26, а) и активноиндуктивной (рис. 4.26, б) нагрузке. Изучаемый выпрямитель подобен рассмотренному однофазному мостовому, но получает питание от трехфазного источника напряжения, содержит 6 тиристоров, представляет собой достаточно сложную систему и вследствие этого более труден для анализа.
Так как тиристоры Th Т2 и Т3 соединены катодами, принято говорить, что они составляют катодную группу тиристоров. Тиоисторы 74, Т5 и Г6, соединенные анодами, составляют анодную группу.
В однофазном мостовом выпрямителе каждый тиристор может проводить ток в паре с единственным тиристором и таких пар всего две. В трехфазном мостовом выпрямителе каждый тиристор может проводить ток в паре с одним из двух тиристоров противоположной группы. К примеру, тиристор Г, может проводить ток или в паре с тиристором Г5, или в паре с тиристором Г6. Вследствие этого имеется 6 пар тиристоров, совместно проводящих ток нагрузки.
Основная трудность при анализе выпрямителя состоит в том, чтобы определить, какая пара тиристоров находится во включенном состоянии или может в нем находиться (т. е. может быть включена импульсами управления). Подобные проблемы типичны для всех электронных устройств, содержащих нелинейные и, в частности, работающие в ключевом режиме элементы. При анализе таких устройств очень полезно выявить их характерные особенности, сужающие круг возможных сочетаний режимов работы элементов и упрощающие определение токов и напряжений.
Укажем такие особенности для рассматриваемой схемы.
— Не могут быть включены два тиристора одной группы (так как их проводящее состояние обеспечило бы протекание под действием соответствующего линейного напряжения очень большого обратного тока одного из тиристоров, что невозможно для исправного прибора).
— Если имеется пара включенных тиристоров, то напряжение ивых равно определенному линейному напряжению, причем возможны 6 вариантов:
Например, при включенных тиристорах Г, и Т5 ивых = = иаЬ а при включенных тиристорах Т4 и Т2 ивых = — иаЬ
Пусть в некоторый момент времени при включенной одной паре тиристоров ивых = и{ Тогда не может быть включена другая пара, для которой ивых = и2ии2< и{ (иначе это соответствовалооы включению тиристора, находящегося под обратным напряжением, что невозможно). Отсюда следует, что в рассматриваемой схеме исключено скачкообразное уменьшение напряжения ивых (ордината точки временной диаграммы напряжения ивых не может совершать скачки вниз). Но скачкообразное увеличение напряжения ивых вполне возможно.
Второе следствие этой особенности рассматриваемого выпрямителя состоит в том, что в случае, когда все тиристоры непрерывно получают импульсы управления (и таким образом выполняют функции диодов), в некоторый момент времени во включенном состоянии будет находиться та пара приборов, которая обеспечит наибольшее значение напряжения ивых (иначе, по крайней мере, на одном тиристоре этой пары создавалось бы существенное прямое напряжение).
Если тиристоры работают в режиме диодов (или если анализируется неуправляемый трехфазный мостовой выпрямитель, кратко рассмотренный выше), для выявления включенных в заданный момент времени приборов достаточно:
- по временным диаграммам выбрать из трех (uab, иЬс, иса) одно линейное напряжение, имеющее максимальное по модулю значение;
- выделить в трехфазной схеме однофазную мостовую, питающуюся выбранным напряжением;
- определить два прибора (из четырех), которые открываются выбранным напряжением.
Пример использования алгоритма.
Работа выпрямителя на активную нагрузку при нулевом угле управления. В рассматриваемом случае тиристоры выполняют функции диодов (и результаты анализа применимы также к неуправляемому выпрямителю). Рассмотрим временные диаграммы (рис. 4.27), характеризующие работу схемы. Через Um обозначено амплитудное значение линейных напряжений uab, иЬс, иса (общим обозначением всех линейных напряжений является иЛ). Ось абсцисс разделена на отрезки, каждому из которых присвоен номер, обозначаемый через л.
На временной диаграмме напряжения ивых для каждого отрезка указано совпадающее с ним линейное напряжение, а на временной диаграмме тока ieblx — совпадающий с ним ток включенной пары тиристоров. Обратимся к отрезку с номером 1. На этом отрезке максимальным по модулю является напряжение иЬс
Однофазный выпрямитель, питающийся напряжением иЬс, образуют тиристоры Т2, Г3, Г5, Т6. Так как иЬс < О, открыты тиристоры Т4 и Т5 причем аналогично выполняется анализ для других отрезков.
Частота пульсаций (частота основной гармоники пульсаций) напряжения ивых в 6 раз больше частоты напряжения питающей сети, что сильно облегчает их фильтрацию. Приведем основные соотношения, характеризующие рассматриваемый режим. Среднее значение Ucp выходного напряжения:
где U — действующее значение линейного напряжения.
Регулировочная характеристика выпрямителя при работе на активную нагрузку
Угол управления а для каждого тиристора отсчитывается от момента включения соответствующего диода неуправляемого выпрямителя (по существу это справедливо и для рассмотренного однофазного мостового, и для других управляемых выпрямителей).
Как следует из последнего выражения, при а = 2л/3
Используя полученные выражения, изобразим регулировочную характеристику графически (рис. 4.28, сплошная линия).
Работа выпрямителя на активноиндуктивную нагрузку при угле управления я/3 рад (60 эл. град.) (рис. 4.29). При построении временных диаграмм предполагалось, что индуктивность LH достаточно велика и ток нагрузки практически постоянный. Регулировочная характеристика выпрямителя при работе на активно-индуктивную нагрузку.
Наличие индуктивности обеспечивает режим непрерывного тока.
Отсюда следует, что при а = л/2, Ucp = 0. Дадим графическое изображение регулировочной характеристики (рис. 4.28, пунктир).
pue8.ru
Управляемые выпрямители.
Принцип действия УВ основан на изменении угла задержки отпирания силового ключа по отношению к моменту времени естественной компенсации. За момент естественной компенсации обычно принимают момент отпирания неуправляемого силового ключа (диода), который соответствует моменту прохождения положительной полуволны входного напряжения через 0. Изучение принципа действия УВ начнём с рассмотрения однофазного однополупериодного УВ, работающего на однофазную нагрузку с сопротивлением (схема такого выпрямителя приведена на рис.6., графического приложения, также на рис. 6. представлены диаграммы, поясняющие принцип действия однофазного однополупериодного выпрямителя). Пусть сопротивление нагрузки чисто активное, т.е.: .
Если момент отпирания тиристора Т соответствует моменту естественной коммутации, то выходной ток выпрямителя будет иметь форму показанную на рис 6в граф. приложения
Если же управляемые импульсы подавать с некоторым запаздыванием относительно момента естественной коммутации, при этом запаздывание ωt=α , то выходной ток прими вид (см. рис 6в граф. приложения).
При этом выходное напряжение , так же будет повторять форму тока. При этом среднее значение выпрямленного напряжения будет определяться величиной среднего значения напряжения Ud0 при α=0, которое равно , где U-действующее значение синусоидального напряжения. Величина выходного напряжения будет зависеть от Ud0 и от α=ωt-угол управления выпрямителя. В случае, когда нагрузка чисто активная:
, тогда зависимость среднего значения выходного напряжения Ud от угла управления α, которое носит название регулировочная характеристика будет иметь следующий вид:
Рис.14
Рассмотрим работу такого выпрямителя на активно-индуктивную нагрузку. Отличительная особенность заключается в том, что за счёт энергии запасённой в индуктивности нагрузки, ток при подаче отпирающего импульса имеет форму, несколько отличающуюся от синусоиды. В момент прохождения синусоиды ч/з 0, т.е. при подаче отрицательного напряжения, ток будет прерываться не сразу, а с некоторым запаздыванием, в результате на кривой выходного напряжения будут появляться области отрицательной полярности. При этом, чем больше индуктивность сопротивления нагрузки, тем больше энергия запасённая в ней и тем больше области отрицательной полярности в кривой выходного напряжения. Если сопротивление нагрузки имеет чисто индуктивный характер, т.е. zн=Lн , то ток через нагрузку практически не прерывается имея при этом форму близкую к прямоугольной, а среднее значение выходного напряжения уменьшается и при этом уравнение регулировочной характеристики примет вид:
Здесь — среднее значение выходного напряжения н6е управляемого (диодного) выпрямителя (т.е. при ).
— угол управления, соответствующий моменту, подачи управляющего импульса на силовой ключ.
Эта характеристика будет иметь вид.
Рис.15
Т.о. для того чтобы изменить скорость вращения ЭД необходимо уменьшить на зажимах якоря напряжение, что достигается увеличением угла управления .
При этом необходимо отметить одну весьма важную особенность: ток во вторичной обмотке согласующего трансформатора при активной нагрузке будет практически совпадать с напряжением, а, следовательно, отставать по фазе от входного напряжения на угол управления .
Если сопротивление нагрузки практически равно индуктивному, то ток через силовой ключ и нагрузку практически не прерывается (рис.7б). При этом область отрицательной полярности может стать чрезмерно большой, что приведёт к уменьшению выходного напряжения, следовательно при работе на чисто индуктивную нагрузку однофазные однополупериодные выпрямители не применяются. Кроме того, существенное влияние на работу двигателя оказывает наличие пульсаций выходного напряжения выпрямителя, что влияет на увеличение потерь мощности в двигателе. Для сглаживания пульсаций применяют выходные фильтры, используют в качестве выпрямителей многофазные выпрямители. При этом величина будет зависеть от числа полупериодов выпрямителя, а также от числа фаз. Обычно оба эти фактора сводят к одному термину, который носит название «Эквивалентное число фаз» (например для 3х фазного однополупериодного выпрямителя, для 3х фазного двухполупериодного) для однофазного однополупериодного выпрямителя для однофазного двухполупериодного выпрямителя: .
Первая гармоника выходного тока, протекая через вторичную обмотку согласующего трансформатора, будет отставать по фазе от вторичного напряжения на угол управления . Известно, что ток первичной обмотки трансформатора связан со вторичным только коэффициентом трансформации, следовательно угол сдвига фаз между напряжением первичной обмотки трансформатора, которое равно напряжению питающей сети и — током первой гармоники будет практически равен :
При работе на чисто индуктивную нагрузку, обычно применяют двухполупериодные выпрямители чаще всего мостовые. Рассмотрим работу на активно-индуктивную нагрузку однофазного двухполупериодного мостового выпрямителя (рис.9).
Здесь две вторичные полуобмотки входного трансформатора с напряжением и соответственно с силовыми ключами и образуют плечи моста; в диагональ моста включена активно-индуктивная нагрузка с активным сопротивлением и индуктивностью .
Напряжение снимается с зажимов нагрузки.
Если напряжение нагрузки чисто активное, то диаграммы тока, протекающих через силовые ключи и могут быть представлены в виде рисунков 7в и 7г графического приложения. На рис. 7д. показана диаграмма тока в первичной обмотке входного трансформатора. Сопротивление нагрузки (на схеме активно-индуктивное) включается в диагональ моста между катодами силовых ключей , и так называемой нулевой точкой вторичной обмотке трансформатора.
Принцип работы схемы:
Силовые ключи и попеременно находятся в открытом и закрытом состоянии. Отпирание силовых ключей производится подачей управляемого импульса на управляющий электрод одного из ключей. Второй силовой ключ в этот момент запирается отрицательным напряжением через открытую цепь первого. Например, в момент времени силовой ключ — в открытом состоянии, — в закрытом. В момент времени соответствующий , где — угол управления, подаётся отпирающий импульс на . В результате отпирается, а через открытую цепь на подаётся отрицательная полуволна входного напряжения, в результате чего запирается и т.д. Ток протекает через открытый силовой ключ и сопротивление нагрузки. При чисто активном характере нагрузки (рис7в, 7г). На рис. 7г. показан ток во вторичной обмотке трансформатора. Нетрудно убедиться, что он имеет прямоугольную форму и отстаёт по фазе от входного напряжения на угол . Для увеличения коэффициента мощности и для уменьшения областей отрицательной полярности в кривой выходного напряжения сопротивление нагрузки шунтируется с помощью так называемого нулевого диода. При наличии нулевого диода большая часть тока нагрузки под действием запасённой энергии будет протекать не через сеть, а через нулевой диод, при этом уменьшится область отрицательной полярности выходного напряжения и становится меньше угла , следовательно, увеличивается .
К отличительной особенности двухполупериодных УВ относится влияние на их работу индуктивной составляющей сопротивления входного трансформатора. За счёт индуктивности трансформатора и энергии, запасенной в ней в момент подачи на один из силовых ключей отрицательной полуволны входного напряжения, он запирается не мгновенно, а с некоторым запаздыванием. В результате, в течение некоторого периода времени в открытом состоянии находятся оба силовых ключа, которые образуют короткозамкнутый контур и в течение этого времени среднее значение напряжения нагрузки . Этот период называется «интервал коммутации» (см.рис.11). На рисунке: 11аграфического приложения — в кривой выходного напряжения , кроме областей отрицательной полярности, соответствующей углу управления присутствуют так же области, длительность которых равна интервалу коммутации .
На рис.11б – ток через нагрузку, при чисто индуктивном характере , а на рис.11в,г ток, протекающий через силовые ключи. Как видно из рис. в и г на протяжении интервалов коммутации оба силовых ключа открыты. Т.о. наличие интервала коммутации приводит к падению среднего значения напряжения на нагрузке . Величина этого снижения напряжения носит название «Среднее коммутационное снижение за период» и обозначается .С учётом этого уравнения для будет иметь вид:
при этом может быть выражено:
С учётом этого, уравнение зависимости выходного напряжения двухполупериодного выпрямителя от выходного тока имеет вид:
где — эквивалентное индуктивное сопротивление трансформатора ( включает в себя влияние первичной и вторичной обмотки и влияние сердечника). При этом внешняя характеристика может быть представлена:
Рис.16
На рис.13д. показана диаграмма тока во вторичной обмотке входного трансформатора. Нетрудно убедиться, что при отсутствии «нулевого» диода угол сдвига фаз между входным напряжением и током первой гармоники будет составлять:
Одним из основных недостатков расмотренных УВ является наличие пульсаций в кривой выходного напряжения. Для уменьшения пульсаций, кроме использования двухполупериодных схем выпрямителя, прнименяют многофазные (трехфазные).
Похожие статьи:
poznayka.org
