При анализе схем важную роль играет соотношение индуктивного Xd и активного Rd сопротивлений нагрузки.
Лабораторные работы 1, 2
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОСТЫХ НУЛЕВЫХ СХЕМ ВЫПРЯМЛЕНИЯ
Цель работы: изучить электромагнитные процессы в простых нулевых схемах выпрямления; определить соотношения между током и напряжением на элементах схем; исследовать режимы работы трансформаторов и вентилей; выявить достоинства и недостатки схем.
Принципиальная нулевая m-пульсовая схема выпрямления приведена на рис. 3. В такой схеме вентильные обмотки трансформатора соединяются в «звезду» или «зигзаг» с доступной нулевой точкой О, образующей отрицательный полюс системы выпрямленного напряжения. Число обмоток может быть кратным числу фаз первичной обмотки. К каждому фазовому выводу вторичной обмотки подключен вентиль. Точка объединения катодов вентилей К образует положительный полюс системы выпрямленного напряжения.
Фазовые напряжения вторичной обмотки образуют симметричную систему векторов с углом между ними δ, равным 2π/m.
В нулевых схемах в каждый момент времени открыт тот вентиль, потенциал анода которого максимален. Так как вентили схемы работают поочередно, то кривая выпрямленного напряжения ud огибает максимальные вторичные фазные напряжения, а число пульсаций ее равно числу фаз вторичной обмотки: m = m2. Продолжительность одной пульсации и проводящего состояния вентилей составляет 2π/m.
Рис. 3. Принципиальная m-пульсовая нулевая схема выпрямления
Для рассматриваемых схем среднее значение выпрямленного напряжения при х.х. определяется по формуле:
(1)
В реальных схемах индуктивное сопротивление в цепи выпрямленного тока Хd = ∞ (этот режим обусловлен индуктивным сопротивлением тяговых двигателей, рельсовых цепей, контактной сети и сглаживающих реакторов). В этом случае кривые токов вентилей и тока нагрузки абсолютно сглажены, поэтому
(2)
Значение IV.ср определяет тип и число параллельно соединенных в плече вентилей. Максимальное значение обратного напряжения на вентиле равно линейному напряжению вентильных обмоток трансформатора:
(3)
Это напряжение определяет класс и число вентилей, соединенных в схеме последовательно.
Режим работы трансформатора выпрямителя определяется напряжением обмоток (U1 и U2) и током в них (I1 и I2). Продолжительность работы вентильной обмотки трансформатора определяется числом фаз, а ток в ней протекает в одном направлении:
(4)
Ток первичной обмотки
(5)
где kТ – коэффициент трансформации трансформатора,
(6)
b – коэффициент пропорциональности, зависящий от схемы.
Степень использования материалов трансформатора и его габариты определяются типовой (расчетной) мощностью:
(7)
Основным недостатком простых нулевых схем является значительная типовая мощность, т. е. плохое использование трансформатора.
Простые трехфазные нулевые схемы выпрямления с числом пульсаций m = 3 и m = 6 приведены на рис. 4, а и 5, а соответственно. Временные диаграммы электромагнитных процессов в них (рис. 4, б-ж и 5, б-ж) построены при мгновенной коммутации тока вентилями, т. е. принято, что индуктивное сопротивление вентильной обмотки Хв = 0.
Реальный нагрузочный режим работы выпрямителя от рассмотренного выше отличается тем, что коммутация мгновенно происходить не может (рис. 4, з-и).
Продолжительность процесса коммутации зависит от параметров выпрямителя и характеризуется углом коммутации, определяемым по выражению:
(8)
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.