ОПТ Коновалов Мишуров Семенов
.pdf
|
|
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-
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