Коммутация тока и внешние характеристики однофазных управляемых выпрямителей
В выпрямителях средней и большой мощности возрастает влияние э.д.с., создаваемых в первичной и вторичной обмотках трансформатора их магнитными потоками рассеяния.
Повышение роли индуктивностей рассеяния сказывается на процессе перехода тока нагрузки с одного тиристора на другой (процесс коммутации). В маломощных выпрямителях ввиду относительной малости индуктивностей рассеяния обмоток трансформатора, указанный переход тока протекает за короткий интервал времени. Коммутацию тока в этих выпрямителях считают мгновенной и не учитывают. В выпрямителях же средней и большой мощности интервал коммутации, характеризуемый углом 
, может занимать довольно значительную часть длительности рабочих процессов. Коммутационные процессы здесь оказывают существенное влияние на работу, показатели и характеристики выпрямителя. Влияние индуктивностей рассеяния обмоток трансформатора 
, 
, а при более точных расчётах – и индуктивности питающей сети 
, учитывается суммарной индуктивностью.
= + ( + )(
) 
(или суммарным индуктивным сопротивлением 
), приведенной к вторичной обмотке трансформатора.
Процесс коммутации, а также его влияние на показатели и характеристики выпрямителя рассмотрим вначале для однофазной схемы с нулевым выводом. Поскольку неуправляемый выпрямитель является частным случаем управляемого при 
= 0, анализ проводится для управляемого выпрямителя. При = 0 все полученные соотношения действительны для неуправляемого выпрямителя. Нагрузка принимается активно-индуктивной с 
∞.
|
|
|
Временные диаграммы, поясняющие влияние коммутационных процессов в схеме выпрямителя, приведены на (рис. 164 б – е).
Влияние проявляется в том, что при подаче отпирающего импульса на очередной тиристор индуктивные сопротивления 
и 
затягивают процесс уменьшения до нуля тока проводившего тиристора и нарастания до значения 
тока тиристора, вступающего в работу (рис. 164 д). В результате, на интервале коммутации в проводящем состоянии одновременно находятся оба тиристора выпрямителя (тиристоры Т1 и Т2 на рис. 164 а). Эти тиристоры создают короткозамкнутый контур для последовательно соединённых вторичных обмоток трансформатора с суммарным напряжением 2 
и сопротивлением + . Если считать = , то к каждому из этих сопротивлений прикладывается напряжение . Напряжение на нагрузке 
при учёте угла коммутации определяется выражением:
Рис. 164.Электромагнитные процессы в схеме УВ
. (3)
Уравнение (3) описывает внешние характеристики управляемого выпрямителя. Для различных значений угла управления они представляются семейством параллельных прямых (9.4.6). Наклон характеристик зависит от величины приведенного к вторичной обмотке трансформатора суммарного реактивного сопротивления 
. Выпрямителю, выполненному на диодах (неуправляемый выпрямитель), соответствует внешняя характеристика со значением = 0. Здесь же пунктиром показаны внешние характеристики управляемого выпрямителя без учёта коммутации. Эти характеристики построены по уравнению 3.2. Они представляют собой прямые параллельные оси тока.
|
|
|
Коммутационные явления в схеме управляемого выпрямителя приводят к возрастанию фазового сдвига потребляемого тока относительно напряжения питания. Фазовый сдвиг первой гармоники потребляемого тока 
(1) растёт пропорционально углу коммутации и составляет
.
Кривая напряжения на тиристоре (см. рис. 9.4.5 в) отличается от аналогичной кривой увеличением интервала его проводимости на время коммутации. С учётом угла к тиристору при запирании прикладывается скачок обратного напряжения равный 
.
Рис. 165. Внешние характеристики однофазного УВ
Коммутационные процессы в однофазном подобны процессам в однофазной схеме с нулевой точкой. Особенность заключается в том, что на этапе коммутации в проводящем состоянии находится одновременно все четыре тиристора.
|
|
|
Уравнение внешних характеристик мостовой схемы записывается в виде:
. (4)
Первая гармоника потребляемого тока (1) в мостовой схеме также сдвинута в сторону отставания относительно напряжения питания на угол .
31.3 Трёхфазные управляемые выпрямители
Трёхфазные управляемые выпрямители строятся по схемам с однополупериодным выпрямлением (рис. 9.4.9 а) и двухполупериодным выпрямлением (рис. 166 б) [1, 10, 18].
Трёхфазная мостовая схема получила преимущественное применение при построении управляемых выпрямителей трёхфазного тока. Анализ схемы выпрямителя (рис. 166 б) проведём для активно-индуктивной нагрузки с обратным диодом вначале при 
= 
= 
= 0, а затем укажем их влияние.
Особенность работы управляемого выпрямителя заключается в задержке на угол моменте отпирания очередных тиристоров относительно точек естественного отпирания (рис. 167).
Влияние изменения угла на кривую . Поскольку в трёхфазной мостовой схеме выпрямлению подвергается линейное напряжение, кривая состоит из участков линейных напряжений вторичных обмоток трансформатора.
При изменении угла в диапазоне от 0 до 60 
(рис. 167) переход напряжения с одного линейного напряжения на другое осуществляется в пределах положительной полярности участков линейных напряжений.
|
|
|
Рис. 166. Трёхфазные управляемые выпрямители
Рис. 167. Напряжение на выходе трёхфазного мостового УВ
При > 60 в кривой выходного напряжения появляется пауза. Напряжению = 0 теперь будет отвечать значение угла = 120 .
Зависимость среднего значения выпрямленного напряжения от угла (регулировочная характеристика) при 
60 определяется выражением
, (5)
где 
= 2,34 
.
Участок регулировочной характеристики на интервале 
находится из выражения
, (6)
Регулировочная характеристика трёхфазного мостового выпрямителя, построенная по выражениям 5, 6
Кривые анодных токов тиристоров и тока потребления так же, как и в схеме однофазного управляемого выпрямителя отличаются от синусоиды. Амплитуда обратного напряжения на тиристоре равна 1,045 . Это величиной определяется не только обратное напряжение, но и возможное значение амплитуды прямого напряжения на тиристоре при регулировании угла .
Рис. 168. Регулировочная характеристика трёхфазного мостового выпрямителя
Коммутация токов, обусловленная наличием индуктивности в цепи питания, протекает так же, как и в схемах однофазных выпрямителей. Коммутационные падения напряжения сказываются на форме кривой напряжения и уменьшения его среднего значения 
, которое для трёхфазной схемы определяется из уравнения
, (7)
где - напряжение, определённое из (5), либо (6) без учёта коммутации.
Соотношение (7) является уравнением внешних характеристик трёхфазного управляемого выпрямителя.
Дата добавления: 2016-01-05; просмотров: 83; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!