Глава 4. Преобразователи переменного напряжения при постоянной частоте
4.1 Однофазные регуляторы переменного напряжения
Изменение мощности, подводимой к потребителям
переменного тока промышленной частоты, осуществляют с помощью регулируемых
преобразователей переменного напряжения (рис. 4.1). Основными элементами
такого регулятора являются встречно-параллельно включенные тиристоры и
.
Тиристоры могут быть заменены симистором.
В зависимости от способа управления преобразователем (закона формирования управляющих импульсов для отпирания тиристоров) возможны два способа регулирования: фазовый и широтно-импульсный.
Рис. 4.1 Однофазный регулятор переменного напряжения |
Рис. 4.2 Временные диаграммы регулятора переменного напряжения с активной нагрузкой |
При фазовом регулировании изменяют фазу импульсов относительно момента естественного отпирания вентилей, при этом также регулируется длительность подключения нагрузки к питающей сети (рис. 4.2). Этот способ позволяет получить более плавную и быстродействующую регулировку мощности и используется в сварочных аппаратах, для регулирования освещения, управления асинхронными двигателями.
Рассмотрим работу регулятора напряжения с фазовым
управлениям при активной нагрузке (). При положительной
полуволне напряжения сети
тиристор
оказывается под обратным напряжением и
пропускать ток не может. Тиристор
находится под прямым напряжением
и отпирается в момент
(рис. 4.2), при этом нагрузка
подключается к сети и
. Напряжение
возрастает скачком, ток повторяет форму
напряжения. В момент
полярность напряжения сети
меняется, ток спадает до нуля и тиристор
запирается.
До отпирания
напряжение и ток в нагрузке отсутствуют.
При подаче в момент
управляющего импульса на
, он отпирается, напряжение на нагрузке
вновь становится равным напряжению сети
. В момент
происходит
запирание
. При работе
,
мощность передается из сети в нагрузку.
При запертых тиристорах мощность от сети не потребляется.
Регулировочная характеристика преобразователя
переменного напряжения представляет собой зависимость действующего значения
напряжения на нагрузке от угла отпирания тиристоров
:
, (4.1)
здесь
- действующее значение фазной ЭДС сети.
При увеличении угла управления интервал передачи
мощности от сети к нагрузке уменьшается, мощность в
нагрузке падает. Регулировочная характеристика преобразователя переменного
напряжения
при активной нагрузке приведена на рис.
4.3.
Рис. 4.3. Регулировочные характеристики регулятора |
Если
нагрузка активно-индуктивная (), то индуктивность нагрузки
препятствует резким изменениям тока и затягивает длительность протекания тока
через тиристор
. На рис. 4.1 приведены временные
диаграммы напряжений и токов в преобразователе при
, где
.
В момент управляющий импульс
подается на
, он открывается, на нагрузке
устанавливается напряжение
и начинает нарастать
ток нагрузки
. На интервале
мощность
передается из сети в нагрузку и частично запасается в индуктивности. В момент
напряжение сети изменяет свой знак, но индуктивность
задерживает уменьшение тока. Ток
продолжает протекать через нагрузку и
тиристор
, достигая нулевого значения спустя
интервал
. Интервал проводимости тиристоров увеличивается
на угол
, т.е.
.
Начиная с момента
направления напряжения и тока в
нагрузке противоположны, т.е. индуктивность цепи нагрузки отдает накопленную
энергию. В момент
энергия в индуктивности
исчерпана, ток
=0. До включения
следует бестоковая пауза (режим
прерывистого тока). В момент
управляющий импульс
подается на вентиль
, на интервале
энергия снова передается из питающей сети
в нагрузку. При увеличении угла управления
интервал,
на котором энергия передается в нагрузку, будет уменьшаться и действующее
значение напряжения на нагрузке будет снижаться.
|
Рис. 4.4. Временные диаграммы регулятора с индуктивностью в цепи нагрузки |
Действующее значение напряжения на нагрузке, определяемое по формуле
,
в относительных единицах дает
(4.2)
Для
определения может быть использовано уравнение:
. (4.3)
При
начало импульса тока через один тиристор
совпадает с концом импульса тока через второй и бестоковая пауза в нагрузке
исчезает
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.