работу схемы можно проследить по временным диаграммам, приведенным на рис. 3.4 для режима активно-индуктивной нагрузки без учета коммутации вентилей (g=0). Когда ток пропускает первый вентиль из верхней группы, имеющий наиболее высокий потенциал анода, работают поочередно два вентиля из нижней группы, имеющие наиболее низкие потенциалы катодов. В момент, определяемый точкой J1 (рис. 3.4, а), вместо шестого вентиля вступает в работу второй, а первый продолжает работать еще одну шестую часть периода до момента, определяемого точкой J2. Затем вступает в работу третий вентиль, вместе с ним работает второй и в точке J3 вступает в работу четвертый. Каждый из вентилей работает одну треть периода. Токи трех пар вентилей образуют в течение периода выпрямленный ток Id (рис. 3.4, в). Выпрямленное напряжение udв этой схеме описывается кривой линейного (междуфазного) напряжения u2л (рис. 3.4,б). Пульсации кривой udсоответствуют шестикратной частоте по отношению к частоте переменного тока ( пульсность схемы р=2m=6).
Среднее значение выпрямленного напряжения в мостовой схеме на холостом ходе вычисляется по формуле
Ud0 = 2.34U2 . (3.7)
Таким образом, величина выпрямленного напряжения Ud0в мостовой схеме в 2 раза больше, чем при трехфазной схеме с выводом нулевой точки трансформатора.
Среднее значение анодного тока вентиля
Обратное напряжение в данной схеме (рис. 3.4, г) определяется линейным напряжением, так как в непроводящую часть периода неработающие вентили присоединены к двум фазам трансформатора через работающие.
Амплитуда обратного напряжения на диоде
(3.8)
Ток во вторичной обмотке трансформатора, равный сумме токов в вентилях, присоединенных к данной фазе, является чисто переменным током. Действующее значение этого тока
(3.9)
Форма первичного тока повторяет форму вторичного тока, поэтому отношение этих токов определяется коэффициентом трансформации k
(3.10)
Типовая мощность трансформатора
ST = 1,05 Pd. (3.11)
Достоинствами мостовой схемы являются:
1) малая величина отношения обратного напряжения на вентиле к величине Ud0, что означает хорошее использование вентиля по обратному напряжению;
2) малая величина амплитуды переменной составляющей в кривой выпрямленного напряжения;
3) малая величина отношения типовой мощности трансформатора к мощности в цепи постоянного тока, что повышает коэффициент использования трансформатора;
4) отсутствие потока вынужденного подмагничивания.
К недостаткам мостовой схемы Ларионова относятся:
а) удвоенное число вентилей по сравнению с трехфазной нулевой схемой;
б) вентили должны иметь раздельные катоды.
2.3. Внешняя характеристика выпрямителя
Среднее значение выпрямленного напряжения Udуменьшается при увеличении выпрямленного тока Id. В данной работе исследуется зависимость Ud = f(Id), называемая внешней характеристикой.
На ход внешней характеристики мощного выпрямителя оказывает влияние индуктивность рассеяния трансформатора, активное сопротивление его обмоток, характер нагрузки, внутреннее сопротивление вентилей.
В большинстве схем выпрямителей падение напряжения на вентилях относительно мало и не зависит от тока. наибольшее влияние на ход внешней характеристики оказывают процессы коммутации тока в фазах трансформатора, обусловленные влиянием индуктивности рассеяния.
Если пренебречь индуктивностью рассеяния обмоток трансформатора, можно считать коммутацию тока в вентилях и фазах трансформатора мгновенной. В этом случае кривые анодных токов ограничены вертикальными прямыми. В связи с наличием индуктивности рассеяния трансформатора ток в цепи заканчивающего работу вентиля не может мгновенно спадать к нулю, а в цепи вентиля, вступающего в работу, ток не может мгновенно нарасти от нуля до полной величины. Практически изменение тока в фазах происходит постепенно, в течение определенного промежутка времени определяемого углом g, который называют углом коммутации или углом перекрытия.
В течение угла коммутации gобмотка, к которой присоединен вентиль, где ток спадает к нулю, отдает энергию, накопленную в магнитном поле потока рассеяния трансформатора, а обмотка, к которой присоединен вентиль, где ток возрастает, накапливает энергию. Ток id в период коммутации остается неизменным благодаря значительно индуктивности в цепи выпрямленного тока Ld.
Величина угла коммутации gдля нулевой и мостовой схем выпрямления рассчитывается одинаково
,
(3.12)
где Х2m – индуктивное сопротивление рассеяния обмоток трансформатора, приведенной ко вторичной стороне.
Напряжение udна нагрузке в период коммутации, которая присоединена параллельно к коммутирующим фазам, уменьшается. среднее значение снижения напряжения, возникающего вследствие затягивания тока в фазах трансформатора
Внешняя характеристика выпрямителя в диапазоне рабочих токов представляет собой прямую линию, описываемую уравнением
, (3.12)
где N – число вентилей одновременно обтекаемых током (для нулевых схем N = 1, для мостовых – N= 2);
ΔUпр – среднее значение падения напряжения на отрытом вентиле;
R2m – активное сопротивление обмоток трансформатора, приведенной ко вторичной стороне.
Для мощных выпрямителей обычно не учитывают падение напряжения на открытых вентилях и активном сопротивлении обмоток трансформатора. тогда формула (3.12) упрощается
.
(3.13)
Для проведения исследований нулевой и мостовой схем выпрямления используется лабораторный стенд, схема передней панели которого представлена на рис. 3.5.
3.Порядок выполнения работы.
В работе необходимо провести исследование трехфазных нулевого и мостового выпрямителей в следующем порядке:
3.1. Собрать на панели стенда нулевую схему выпрямителя. Для этого тумблер SA7 необходимо установить в нижнее положение.
3.2. Измерить значение фазного напряжения вторичной обмотки трансформатора на холостом ходе и рассчитать величину выпрямленного напряжения.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.