Расчет параметров основных элементов силовых схем выпрямителей однофазного питания

1.2. Расчет параметров основных элементов силовых схем выпрямителей однофазного питания

На рис.1.4 изображена диаграмма токов и напряжений на элементах однофазной нулевой схемы (см. рис. 1.2).

Диаграмма приведена для случая, когда коммутация имеет мгновенный характер (=0, =0), выпрямленный тоr идеально сглажен (0) и равен . Угол запаздывания отпирания вентилей по отношению к точкам их естественной коммутации, в дальнейшем просто угол отпирания, равен . Коэффициент трансформации  силового трансформатора принят равным единице.

Рис. 1.4. Диаграммы токов и напряжений в однофазной нулевой схеме

Выпрямленная ЭДС  на нагрузке преобразователя или постоянная составляющая мгновенного значения выпрямленной ЭДС  в соответствии с рис.1.4 равна

,            (1.1)

где  - амплитуда фазной ЭДС вторичной обмотки трансформатора;  - действующее значение фазной ЭДС вторичной обмотки трансформатора;  - текущий угол ( - круговая частота питающей сети;  - текущее время). Входящий в (1.1) параметр

                                      (1.2)

представляет собой максимальное значение средней выпрямленной ЭДС, соответствующее углу отпирания =0.

Рассматриваемые далее параметры однофазной нулевой схемы не зависят от угла отпирания  и определяются на основании рис.1.4 следующим образом.

Среднее значение тока через вентиль схемы равно

,                            (1.3)

где  - мгновенное значение тока через любой из вентилей.

Действующее значение тока вторичной обмотки , равное действующему значению тока вентиля, определяете» по формуле:

.                       (1.4)

Действующее значение тока первичной обмотки , равно

                     (1.5)

где  - мгновенное значение фазного тока первичной обмотки.

Полная мощность вторичной двухфазной обмотки трансформатора с учетом (1.2) и (1.4) равна

,                    (1.6)

где - максимальная активная мощность идеально сглаженного тока , потребляемого нагрузкой.

Полная мощность первичной обмотки трансформатора с учетом (1.2) и (1.5) равна

.                     (1.7)

Типовая мощность силового трансформатора с учетом (1.6) и (1.7) равна

.                       (1.8)

Максимальное напряжение на вентилях схемы  равно амплитуде линейной ЭДС вторичной обмотки

.                                 (1.9)

Угол проводимости вентилей  в однофазной нулевой схеме равен 180 электрическим градусам.

На рис.1.5 приведена диаграмма токов и напряжений на элементах однофазной мостовой схемы (см. рис. 1.6).

Диаграмма приведена для случая, когда ток нагрузки идеально сглажен и коммутация мгновенна, т.е. , , =1.

На основании данной диаграммы выпрямленная ЭДС на нагрузке равна

,            (1.10)

где  - амплитуда ЭДС вторичной обмотки трансформатора;  - действующее значение НДС вторичной обмотки .

Значение входящей в соотношение (1.10) максимальной выпрямленной ЭДС , рассчитывается по формуле:

.                                    (1.11)

Рассматриваемые далее параметры однофазной мостовой схемы не зависят от угла .

Среднее значение тока через вентиль определяется путем усреднения кривой мгновенного значения тока вентиля  на периоде ее повторяемости, равном ,

.                                     (1.12)

Действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора определяется как среднеквадратичное значение мгновенного тока вторичной обмотки  на периоде его повторяемости, равном в однофазной мостовой схеме . Оно рассчитывается по следующей формуле:

.                  (1.13)

Рис. 1.5. Диаграммы токов и напряжений в однофазной мостовой схеме

Действующее значение тока первичной обмотки

.               (1.14)

Полная мощность вторичной обмотки трансформатора с учетом (1.13) и (1.11) равна

.                                 (1.15)

Полная мощность первичной обмотки с учетом (1.14) и (1.11) равна

.                 (1.16)

Типовая мощность силового трансформатора с учетом (1.15) и (1.16) равна

.                                  (1.17)

Максимальное напряжение на вентилях в однофазной мостовой схеме равно амплитуде ЭДС вторичной обмотки трансформатора

.                                    (1.18)

Угол проводимости вентилей в однофазной мостовой схеме равен 180 электрическим градусам.

Использование вышеперечисленных формул для расчета схем выпрямителей однофазного питания можно рассмотреть на следующих примерах.

Рис. 1.6. Однофазная мостовая схема