Основы преобразовательной техники. Б. И. Коновалов, В.С. Мишуров, В. Д. Семенов

		70
U1	U1ф
			2
U2
	U2ф	U2ф
	U2m
UyV1
UyV2
Ud
	U2m
iV1
	I2m
iV 2
		I2m
i1
	I1m
UV1
	2U2m
U2m
U2m
		Рис. 21

71

4. Находим среднее значение выпрямленного напряжения при некотором угле управления тиристорами

Udα Idα Rd 10 6 60 В.

5. Выпрямленное напряжение при активной нагрузке связано с напряжением вторичной обмотки и углом управления тиристорами следующим соотношением:

Udα		0,9U2	(1 cos )
				,	(1)
			2

откуда можно найти угол управления тиристорами.

Обратим внимание на следующее. Если положить 0, что соответствует неуправляемому выпрямителю на диодах, то из (1) получим

Ud0 0,9U2 90 В,

тогда выражение (1) можно переписать в виде

		1 cos
	Udα	Ud0		.	(2)
			2

6. Из (1) находим

1 cos 2Udα

Ud0

arccos 120 1 1,231 рад,

100

что соответствует 180 1,231 70,6 .

7. Для того, чтобы найти ток первичной обмотки, необходимо найти коэффициент трансформации:

ктр U1 I2 220 2,2.

U2 I1 100

8. Действующее значение тока первичной обмотки при чисто активной нагрузке в схеме выпрямителя без потерь

			72
I1	2Id		2 10	7,5 А.
	0,9ктр(1 cos )		0,9 2,2 (1 0,33)

3.8.2 Трехфазный симметричный управляемый мост работает на активно-индуктивную нагрузку. Определить фазное напряжение вторичной обмотки трансформатора, если в нагрузке сопротивление 10 Ом протекает ток 10 А, а угол управления тиристорами равен 60 . Потерями в выпрямителе пренебречь, ток нагрузки считать непрерывным. Представить характерные временные диаграммы токов и напряжений.

1.Формализация задачи.

1.1.Схема — управляемый трехфазный мост (схема Ларионова);

1.2.Нагрузка — активно-индуктивная (Ld Rd , т.к. ток счи-

таем непрерывным);

1.3.Rd 10 Ом;

1.4.Id 10 А;

1.5.= 60

________________________________________________

U2 ? Построить временные диаграммы

2.Схема. Из задачи неясно, как соединены первичные и вторичные обмотки трансформатора — звездой или треугольником. Поэтому для определенности полагаем, что схема соединена по принципу треугольник-звезда.

3.Представляем временные диаграммы токов и напряжений. Поясним ход их построения.

3.1.Строим трехфазную систему фазных напряжений Ua ,

Ub, Uc .

3.2.Отмечаем углы управления тиристорами — VS1, VS2, …, VS6. При этом помним, что угол управления соответствующим вентилем измеряется от точки естественной коммута-

dBыпр.cp

73

ции (ТЕК) соответствующего тиристора до момента включения этого тиристора. Так, для тиристора VS1 интервал его естественной работы — «положительность» фазы А, для VS3 — фазы В, для VS5 — фазы С, для VS4 — «отрицательность» фазы А, для VS6 — фазы В, для VS2 — фазы С.

	TV				Ld
U1л,W1			VS1	VS3	VS5
	U	2,W2				id
			i2a
A
			i2b
					Ud	Rd	Ud
B
			i2c
C
			VS4	VS6	VS2

VS1 VS2 VS3 VS4 VS5 VS6

CУ

Uy

Рис. 22

3.3. Выпрямленное напряжение UdBыпр на выходе тиристор-

ного комплекта (на входе сглаживающего фильтра) равно линейному напряжению вторичных обмоток трансформатора в соответствии с тем, какие тиристоры включены. Среднее значение напряжения U — прямая линия, которая при Ld оп-

ределяет форму тока id Id.

3.4. Так как форма тока Id нагрузки известна, то легко нарисовать токи вентилей — ведь через них протекает ток Id. Однако нужно учесть, что ток в соответствующем тиристоре задержан на угол относительно своей ТЕК. Угол проводимости каждого из

74

тиристоров по-прежнему равен 120 . Момент выключения тиристора определяется углом включения следующего тиристора в катодной или анодной группе.

3.5.Имея диаграммы токов тиристоров легко построить токи вторичных и первичных обмоток трансформатора.

3.6.Обратите внимание, что через 60 управляющий импульс на каждый из тиристоров повторяется. Это необходимо для запуска выпрямителя, когда Id 0 и в режиме прерывистого то-

ка. В этом случае можно управлять тиристорами «длинными» импульсами, как на рис. 23 показано пунктиром.

4. Выпрямленное напряжение (среднее значение) при задан-

ных токе и сопротивлении нагрузки равно
Udα Idα Rd .	(1)

5. Но это же напряжение при индуктивной нагрузке должно быть равно

Udα Ud0 cos .

(2)

6. Выпрямленное напряжение при 0 для трехфазного мостового выпрямителя

Ud0		U2	.	(3)
	0,43

7. Подставляем (1) и (3) в (2) и получаем

Idα Rd U2 cos , 0,43

откуда

	U2		0,43Id	Rd		0,43 10 10	86	В.
				α
			cos			cos60

			75
TEK	Ua	Ub	Uc
Ud	TEK
				UdB	Id
				СР
UyV1
UyV 2
UyV 3
UyV 4
UyV5
UyV 6
id
	Id
iV1
iV 2
iV 3
iV 4
iV 5
iV 6

Рис. 23

76

3.8.3 Определить величину тока, протекающего в активноиндуктивной нагрузке с сопротивлением 5 Ом, подключенной к выходу трехфазного управляемого выпрямителя с нулевой точкой и нулевым диодом. Фазное напряжение вторичной обмотки трансформатора 100В, угол управления тиристорами равен 60 . Потерями в выпрямителе и трансформаторе пренебречь. Представить характерные временные диаграммы напряжений и токов.

1.Формализация задачи.

1.1.Схема — трехфазная нулевая (схема Миткевича) с нулевым диодом, управляемая;

1.2.Нагрузка — активно-индуктивная (т.к. соотношение Ld Rd

не задано, то определяемся с целью упрощения Ld Rd );

1.3.Rd 5 Ом;

1.4.Ld ;

1.5.60 ;

1.6.Ur 0; Ux 0; U0 0

_____________________________________________

Id ? Построить временные диаграммы.

2. Схема выпрямителя. Не указана схема соединения первичных обмоток трансформатора. Принимаем схему звездазвезда.

U1л	,W1	TV	U	2	,W
A					2	iV1	VS1		Ld
								id
						i	VS2
B						V2
						iV 3	VS3	iV0
C										Rd
								ud0	VD0
							VS1 VS2	VS3

CУ

Uy

Рис. 24

		77
3. Прокомментируем построение временных диаграмм на
рис. 25.
TEK	U2a	U2b	U2c	U2a
UУV1				t
UУV2				t
UУV3				t
iV1				t
iV0				t
iV2				t
iV3				t
uV0				t
				Ud
				t
		Рис. 25

3.1.Так как выпрямитель однополупериодный с нулевым диодом, то строим только «положительную» часть трехфазной системы фазных напряжений.

3.2.От ТЕК откладываем угол управления 60 , равный углам управления соответствующих тиристоров.

78

3.3. При допущении Ld ток вентилей идеально сгла-

жен. Угол проводимости вентилей изменяется от =120 при

=0 до =0 при =150 .

3.4.При переходе фазного напряжения через нуль соответствующий тиристор выключается, а для обеспечения протекания непрерывного тока нагрузки включается «нулевой» диод.

3.5.При этом сумма углов проводимости тиристора Vi и

диода V0 равна 120 .

3.6. Напряжение на нулевом диоде UV0 представляет собой «положительные» части соответствующих фазных напряжений.

Ана нагрузке Rd действует его постоянная составляющая Udα.

4.Среднее значение выпрямленного напряжения управляемого трехфазного выпрямителя с нулевой точкой и нулевым диодом определяется по выражению для активной нагрузки:

Udα	cos ,					при		0 30 ;
	1									(1)
Udα
Ud0					1 cos				,	при 30 150 .
	3					6

5. Среднее значение выпрямленного напряжения при 0 равно

				Ud0			3	6U2						3	6 100					117 В.			(2)
								2
															2
6. Подставляя (2) в (1) при 30 , получаем
Udα	Ud0	1													117
						1 cos													1 cos				67,5 В.
									6
		3										3			3						2

7. Тогда среднее значение тока нагрузки при угле управления 60 определится как

Idα Udα 67,5 13,5 А.

Rd 5

79

3.9Задачи по инверторам, ведомым сетью (зависимым инверторам)

3.9.1 Однофазный инвертор, ведомый сетью (зависимый инвертор), собранный по схеме с нулевой точкой вторичной обмотки трансформатора, имеет следующие параметры:

напряжение вторичной обмотки — 150 В; индуктивность рассеяния фазы трансформатора — 1,6 10–3 Гн; угол опережения — 25 ;

время восстановления запирающих свойств тиристора не более

30010 6 сек.

Нарисовать структурную схему инвертора, принципиальную схему силовой цепи и характерные временные диаграммы, определить предельное значение инвертируемого тока.

1. Сделаем основные допущения и доопределения.

В задаче не определены: активное сопротивление трансформатора — принимаем его равным нулю; не указана частота и напряжение сети — для определенности принимаем U1 220 В, fc 50 Гц; величину индуктивности дросселя в цепи постоянного тока принимаем бесконечно большой Ld .

2. Тогда задача формализуется следующим образом:

Схема — однофазная, двухполупериодная, со средней (нулевой) точкой;

U1 220 В;

U2 150 В;

L Sтр 1,6 10 3 Гн;

rтр 0;

25 ;

tвосст 300 10 6 сек.

fc 50 Гц

____________________________________________________________

Id ? Привести схему инвертора и временные диаграммы

пред