- •Введение
- •Тема 1. Силовые полупроводниковые вентили и их характеристики
- •Тема 2. Неуправляемые выпрямители
- •З адача 2-1
- •Задача 2-13.
- •Коэффициент трансформации трансформатора . Форма тока i1 изображена на рис.2-25 г. Действующее значение этого тока
- •Задача 2-15.
- •Задача 2.16. В схеме рис.2-31 дано: ; ; ; . Вычислить действующее значение тока в первичной обмотке трансформатора i1. Построить кривую изменения этого тока.
- •Задачи по разделу «Неуправляемые выпрямители» для самостоятельного решения
Задача 2-13.
В схеме рис.2-24 вычислить длительность проводящего состояния вентилей и действующее значение первичного тока трансформатора, если ; внутреннее сопротивление аккумулятора ; Трансформатор и вентили считать идеальными.
Р ешение: ЭДС на вторичной обмотке трансформатора: изображена на рис.2-25. Выпрямленное напряжение изображено на рис.2-25 б. Очевидно, что на интервале , и, следовательно, вентили выпрямителя будут закрыты, так как потенциалы катодов их будут более высокими, чем потенциалы анодов. И лишь в точке , называемой углом включения вентиля, когда , вентили выпрямителя откроются и по аккумулятору будет протекать ток . Интервал проводящего состояния вентилей закончится в точке , определяющей угол выключения вентилей, когда снова , и в течение интервала вентили выпрямителя будут закрыты. Затем на участке вентили выпрямителя снова будут проводить ток , который по вторичной обмотке трансформатора будут протекать в противоположном направлении по сравнению с предыдущим полупериодом (рис2-25 в) Далее процесс повторяется. Координату точки найдем из условия:
, (2-40)
Отсюда: . Координата точки находится как
.
Длительность проводящего состояния вентилей
.
Исходя из равенства намагничивающих сил первичной и вторичной обмоток трансформатора
(2-41)
где w1 и w2 - числа витков обмоток трансформатора.
Отсюда: .
Коэффициент трансформации трансформатора . Форма тока i1 изображена на рис.2-25 г. Действующее значение этого тока
Задача 2-14.
В трехфазном мостовом выпрямителе на рис.2-26 случайно перепутаны местами начало и конец вторичной обмотки фазы А. Построить кривую выпрямленного напряжения на нагрузке Rd и вычислить на сколько процентов постоянная составляющая этого напряжения будет отличаться от постоянной составляющей выпрямленного напряжения исправного выпрямителя; построить кривую обратного напряжения на вентиле B3. Вентили и силовой трансформатор считать идеальными.
Р ешение: Фазные э.д.с. вторичных обмоток трансформатора изображены на рис.2-27 а сплошными линиями. На интервале наибольший положительный потенциал будет в фазе
b. Наибольший отрицательный потенциал – в фазе С. Поэтому на этом интервале открыты вентили В3 в катодной группе и В2 в анодной группе, через которые к нагрузке приложено линейное напряжение ebc. На рис.2-27 в это напряжение построено следующим образом: э.д.с. e2 и e2c пересекаются в точках и . Поэтому в этих точках разность пересекает ось абсцисс. Амплитуда этого напряжения в раз больше амплитуды фазных э.д.с. e2b и e2c. В точке фазные э.д.с. e2b и e2c сравнялись друг с другом, а затем потенциал фазы a становится больше, чем потенциал фазы b, и следовательно откроется вентиль В1, в катодной группе. Но как только вентиль В1 откроется, положительная потенция фазы покажется приложенным к катоду вентиля В3, а к аноду вентиля В3 приложен потенциал фазы b тоже положительный, однако меньший, чем в фазе a. Поэтому вентиль В3 оказывается под закрывающим напряжением eba и закрывается, а открытым остается в катодной группе только вентиль B1, а в анодной группе остается открытым вентиль В2, к катоду которого приложен наименьший потенциал на рассматриваемом интервале – потенциал фазы С. Через эти вентили к нагрузке прикладывается линейное напряжение eac. Это напряжение построено на рис 2-27 б аналогично напряжению ebc, но с учетом того, что амплитуда этого напряжения меньше амплитуды ebc в раз, т.к. э.д.с. фазы a e2a сдвинута относительно э.д.с. фазы b и фазы c не на 120o, как было бы в исправном выпрямителе, а на 60o (рис.2-28).
Т акое положение будет сохранятся на интервале . В точке э.д.с. фазы С e2c сравняется с э.д.с. фазы b e2b, а затем э.д.с. фазы b становится ниже потенциала фазы с, в результате чего в анодной группе вентилей откроется вентиль B6, на катоде которого будет наинизший потенциал. Но как только вентиль В6 откроется, через него к аноду ранее открытого вентиля B2 окажется приложенным наинизший потенциал фазы b, в то время как потенциал катода В2 определяется более высоким потенциалом фазы С. Поэтому в точке вентиль В2 закрывается под действием запирающей разности потенциалов между анодом и катодом ecb, а открытым остается в анодной группе только вентиль В6. В катодной группе в это время по-прежнему проводит ток вентиль В1. Поэтому, начиная с точки , напряжение на нагрузке определяется напряжением eab, которое построено на рис.2-27 б аналогично напряжению eac.
Такое положение будет сохраняться до точки , где э.д.с. фазы c e2c станет больше э.д.с. фазы а e2a, в результате чего в катодной группе откроется вентиль В5, а вентиль B1, проводивший ток ранее, закроется и напряжение на нагрузке будет определяться линейным напряжением еcb и т.д. Алгоритм переключения вентилей выпрямителя представлен на рис.2-27 б. Сплошной линией изображена форма напряжения на нагрузке. Очевидно, что период повторяемости пульсаций напряжения на нагрузке равен . Поэтому постоянная составляющая выпрямленного напряжения
(2-42)
Поскольку, как видно из рис.2-27 б, два последних слагаемых одинаковы, то
(2-43)
Мгновенное значение этих э.д.с.:
(2-44)
(2-45)
где Е2 – действующее значение фазных э.д.с. на вторичной обмотке трансформатора.
Подставляя функции ebc и eac в подынтегральные выражения, находим Ed:
.
Если бы выпрямитель имел правильное соединение обмоток, то, как известно из теории трехфазного мостового выпрямителя, .
Если принять эту величину за 100%, то снижение выпрямленного напряжения произошло на или на 28.21 %.
Обратное напряжение на вентиле В3 (рис.2-27 г) строим следующим образом. Вентиль B3 в соответствии с алгоритмом включения (рис.2-27 в) открыт на интервале и поэтому разность потенциалов между анодом и катодом открытого идеального вентиля равна 0.
В точке открывается вентиль В1, а вентиль B3 закрывается и напряжение на нем находится как разность потенциалов анода, потенция которого определяется потенциалом фазы b e2b и катода, потенциал которого на интервале работы вентиля B1 определяется потенциалом фазы a e2a, а на участке , где работает вентиль В5 - потенциалом фазы С – e2c. Поэтому на интервале обратное напряжение вентиля В3 представляет собой напряжение eba, а на интервале - напряжение ebc. В точке вентиль B3 снова открывается и напряжение между анодом и катодом вентиля В3, снова становится равным 0. Далее процесс повторяется.