- •Курс лекций по дисциплине: «Электропитание устройств железнодорожной автоматики, телемеханики и связи»
- •Часть 2
- •Содержание
- •6. Преобразователи постоянного напряжения (ппн) и частоты (пч)
- •6.1 Принцип действия однотактного инвертора
- •6.2 Двухтактный инвертор
- •6.3 Особенности работы полупроводниковых триодов и силовых трансформаторов в ппн
- •6.4 Ппн в виде мультивибратора с индуктивными связями
- •6.5 Ппн с усилителем мощности и защитой от перегрузки
- •6.6 Ппн на тиристорах
- •6.7 Преобразователь частоты (пч) 50/25 Гц
- •7. Выпрямительные устройства
- •7.1 Типы вс
- •7.2 Параметры вс при работе на активной нагрузке
- •7.3 Схема однофазного однополупериодного выпрямления
- •8.1 Индуктивный фильтр
- •8.2 Емкостной фильтр
- •8.9 Активный фильтр типа фэ
- •8.10 Активный фильтр типа фш
- •9. Особенности работы ву при емкостной реакции нагрузки
- •10. Особенности работы схемы выпрямления при индуктивной реакции
- •11. Особенности работы выпрямительной схемы на аб (работа на противо эдс)
- •12. Управляемые выпрямители
- •12.1 Управляемый выпрямитель на тиратроне
- •12.2 Управляемые выпрямители на тиристорах
- •12.3 Управляемый выпрямитель на тиристорах с управляющим импульсным сигналом
- •13. Импульсные стабилизаторы
7.2 Параметры вс при работе на активной нагрузке
U1I1; U2I2 – действительные значения напряжения и тока первичной и вторичной обмоток силового трансформатора.
U0,I0 – постоянная составляющая.
Напряжение на нагрузке u описывается рядом Фурье:
где ,
p=1, 2 – число полупериодов,
q=1, 2, 3, 6 – число фазовых обмоток трансформатора.
Коэффициент пульсации, равный отношению значения i-ой гармоники на постоянную составляющую: . Так как по высшим гармоникам коэффициент пульсации меньше, то на практике его считают только по первой гармонике:
.
Обратное напряжение Uобр – максимальное напряжение, возникающее на вентиле в процессе работы.
Коэффициент использования трансформатора:
, , ,
где , а .
7.3 Схема однофазного однополупериодного выпрямления
Определим закон изменения тока в первичной обмотке силового трансформатора. Для этого составим уравнение Кирхгофа (для первичной обмотки):
,
где r1 – активная составляющая сопротивления первичной обмотки,
W1 – число витков в первичной обмотке трансформатора,
Ф – магнитный поток в сердечнике силового трансформатора.
Преобразуем данное выражение:
,
а потом проинтегрируем его:
,
, , т.к. магнитный поток Ф у трансформатора не зависит от величины нагрузки.
Тогда, чтобы уравнение выполнялось . Из чего следует, что постоянная составляющая в трансформаторе не передается из вторичной обмотки в первичную.
Построим график изменения тока первичной обмотки силового трансформатора, считая, что коэффициент трансформации n=1, а токи первичной и вторичной обмотки будут в противофазе.
Тогда .
, (коэффициент пульсации),
, .
Данная схема обладает высокой пульсацией, малым коэффициентом использования силового трансформатора. За счет постоянной составляющей происходит подмагничивание сердечника, поэтому данная схема применяется очень редко, только в высоковольтных схемах, где диоды имеют высокую стоимость.
7.4 Мостовая схема двухполупериодного выпрямления однофазного тока
, , ,
Напряжение , т.к. оно подключено к двум вентилям.
Данная схема получила наибольшее распространение.
7.5 Схема однополупериодного выпрямления трехфазного тока
В течение 1/3 периода работает всегда одна фаза, та у которой на фазовом зажиме будет наибольший потенциал по отношению к нулевой точке. Для выделенной третьей части периода работает одна фаза и ток протекает по цепи.
Определим постоянную составляющую:
, ,
(напряжение между линейными проводами),
,
7.6 Схема двухполупериодного выпрямления трехфазного тока
Для любой шестой части периода работают две фазы, те у которых между фазными зажимами наибольшая разница потенциалов.
, , ,
, .
Данная схема обладает наименьшей пульсацией, высоким коэффициентом трансформации и поэтому она получила наибольшее распространение в трехфазных выпрямителях.
8. Сглаживающие фильтры
Основной параметр сглаживающих фильтров – коэффициент сглаживания:
,
где - коэффициент пульсации на выходе выпрямительной схемы при ее нагрузке на активном сопротивлении;
- коэффициент пульсации на реальной нагрузке при наличии фильтра.
Сглаживающие фильтры бывают одноэлементные (L или С), двухэлементные (Г-образные, LC- и RC- фильтры), фильтры с резонансными контурами. Все эти фильтры – пассивные. Применяют также и активные транзисторные фильтры.