Преобразование электроэнергии. Схемы выпрямления. Принцип действия и основные соотношения. Сложные нулевые схемы выпрямления. Теория работы мостовых схем выпрямления, страница 4

В зависимости от назначения или типа преобразователя и технологи­ческих требований некоторые части из числа показанных на рис. 3 мо­гут отсутствовать, например, согласующий трансформатор или в нерегу­лируемых преобразователях система управления и регулирования. Преоб­разовательные установки практически всегда являются комбинацией уст­ройств информационной электроники и силовой электроники. Устройст­ва информационной электроники обеспечивают формирование достаточно мощных импульсов для включения тиристоров или силовых транзисторов, получение требуемых электрических характеристик преобразователя, оп­ределяемых технологическим режимом, и в ряде случаев осуществляют определенные защитные функции как самого преобразователя, так и свя­занных с ним элементов, например, нагрузки. Блоки питания обеспечи­вают энергией устройства информационной электроники.

2. Схемы выпрямления. Принцип действия и основные

соотношения

2.1. Структурная схема и классификация выпрямителей

Выпрямителем называется статический преобразователь электрической энергии переменного тока в постоянный ток. Структурная схема выпрямителя приведена на рис. 4.

Рис. 4. Структурная схема выпрямителя

На рис. 4 цифрами обозначено:

1 – преобразовательный трансформатор (Т), служащий для согласования входного и выходного напряжения;

2 – блок полупроводниковых вентилей (UZ), осуществляющий функцию выпрямления переменного тока;

3 – выходной или сглаживающий фильтр (Z);

4 – блок нагрузки (R_d и X_d);

5 – блок системы управления (СУ) или системы автоматического регулирования (САР) в случае управляемого выпрямителя;

6 – блок сигнализации и защиты (БСЗ).

На практике в зависимости от назначения выпрямителя отдельные блоки могут отсутствовать.

Выпрямители классифицируют:

1)  по мощности;

2)  по напряжению;

3)  по числу фаз первичной обмотки трансформатора;

4)  по схеме выпрямления;

5)  по возможности регулирования выходного напряжения.

По мощности выделяют выпрямители:

– маломощные (единицы киловатт);

– средней мощности (десятки киловатт);

– большой мощности (выше 100 кВт).

Подобное разделение в количественном отношении носит, конечно, условный характер.

По напряжению выделяют выпрямители:

– низкого напряжения (до 250 В);

– среднего напряжения (до 1000 В);

– высокого напряжения (выше 1000 В).

По числу фаз первичной обмотки трансформатора выделяют выпрямители:

– однофазные;

– трехфазные.

Чем больше число фаз выпрямителя, тем меньше содержание высших гармоник как в кривой выпрямленного напряжения, так и в токе, потребляемом выпрямителем из питающей сети.

По схеме выпрямления различают выпрямители:

– однофазные (однополупериодный с одним диодом, двухполупериодный нулевой, двухполупериодный мостовой);

– трехфазные (нулевые простые и сложные, мостовые простые и сложные, последовательного и параллельного типов).

По возможности регулирования различают выпрямители:

– нерегулируемые (неуправляемые);

– регулируемые (управляемые).

Иногда выпрямители классифицируют по числу пульсаций m в кривой выпрямленного напряжения u_d за период питающего напряжения T = 2 π     (рис. 5).

Рис. 5. Кривые выпрямленного напряжения u_d для различных

схем выпрямления (б-е) за период питающего напряжения u₁ (а)
2.2. Основные  параметры выпрямителей. Допущения, принимаемые

 при анализе и эксплуатационные характеристики

При расчете параметров основных элементов, входящих в выпрямитель, и для сравнения их при различных схемах выпрямления с целью выбора оптимальной, исходными величинами являются:

I_dном – номинальный выпрямленный ток, соответствующий наибольшему рабочему току выпрямителя;

U_dном – номинальное выпрямленное напряжение при указанном токе I_dном, соответствующее номинальному напряжению приемников;

U_с (U₁) – линейное напряжение питающей сети, подводимое к сетевой (первичной) обмотке трансформатора;

m₁ – число фаз питающей системы;

U_d0 – среднее значение выпрямленного напряжения при холостом ходе;

m – число пульсаций в кривой выпрямленного напряжения u_d за период (T = 2π) питающего напряжения u₁.

Условия работы вентильных плеч характеризуются следующими параметрами: