<< < предыдущая 1 2 3 4 5 6 / 6 6

1. Принцип действия трехфазной нулевой схемы выпрямления.

Дата: 2025-05-01; Просмотры: 2

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

2. Что означает фазность схемы m = 3?

3. Как определить и чему равно максимальное обратное напряжение вентиля в трехфазной нулевой схеме выпрямления?

4. В режиме неуправляемого выпрямителя, в каких параметрах проявляется разница при работе выпрямителя на активную и индуктивную нагрузку?

5. В чем особенность в работе трансформатора и соотношений для его параметров для трехфазной нулевой схемы?

6. В чем отличие режимов непрерывных и прерывистых токов и в каких параметрах выпрямителя это учитывается ?

7. При α ≠ 0 в каких параметрах проявляется разница при работе выпрямителя на активную и индуктивную нагрузку?

8. Отличия в регулировочных характеристиках при активном и индуктивном характере нагрузки.

9. Объяснить зависимость угла сдвига фаз тока и напряжения и коэффициента мощности первичной цепи от угла управления α.

4. ТРЕХФАЗНАЯ МОСТОВАЯ СХЕМА ВЫПРЯМЛЕНИЯ

Трехфазная мостовая схема выпрямления известна также под именем «Схема Ларионова» приведена на рис.4.1. Схема является наиболее распространенной в области средних и больших мощностей.

1. Работа схемы при активном характере нагрузки в режиме α = 0

Схему можно рассматривать как состоящую из двух трехфазных нулевых схем выпрямления. Вентили В₁ ,В₃ , В₅ образуют катодную группу, В₂ ,В₄ , В₆ - анодную.

В катодной группе в любой момент времени работает один из вентилей, тот, в фазе которого напряжение наиболее положительное. Потенциал φ_m на выходе этой группы равен верхней огибающей кривой фазных напряжений (Рис.4.2) вторичной обмотки трансформатора.

Анодная группа представляет собой инвертированную нулевую схему выпрямления. Она формирует потенциал точки n . Т.к. в этой группе в любой момент включенным является вентиль, к которому приложено наиболее отрицательное напряжение, потенциал φ_n равен нижней огибающей кривой фазных напряжений.

Напряжение в нагрузке равно разности потенциалов точек m и n и равно линейному напряжению вторичной обмотки трансформатора.

u_d (t) = φ_m - φ_n = u _2Л

Каждая фаза в течение периода работает дважды: один раз с вентилем в катодной группе , второй - с вентилем анодной группы. Таким образом, схема классифицируется как трехфазная двух-полупериодная (q = 2) , а фазность схемы m = pq = 3x2= 6 .

Частота пульсаций выпрямленного напряжения f = m f ₁ = 6 f ₁.

Коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения = 0,57.

Если перенести начало координат, то

u_d = U _2Л _m sin ωt = U ₂ sin ωt = U ₂ sin ωt

Среднее значение выпрямленного напряжения

Параметры вентилей

- среднее значение тока вентиля

- максимум тока вентиля

- действующее значение тока вентиля

- максимальное обратное напряжение вентиля

U _{обр.макс.} = U _Л _m = U ₂ = = = 1,05 U_d

Параметры трансформатора

- напряжение вторичной обмотки

- Действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора

I ₂ = I_B = 0,817 I_d

- Габаритная мощность трансформатора

2. Режим α ≠ 0 при активном характере нагрузки .

Точками естественной коммутации вентилей катодной группы являются точки пересечения положительных напряжений фаз. Естественная коммутация вентилей анодной группы соответствует пресечению отрицательных напряжений в фазах. Эти точки соответствуют нулям линейных напряжений. Эти точки являются точками отсчета углов управления тиристорами (Рис.4.4).

При углах управления α ≤ 60^o - режим непрерывных токов (Рис.4.5).

При α > 60^o - режим прерывистых токов.

Среднее значение выпрямленного напряжения в режиме непрерывных токов

где : .

Для режима прерывистых токов

3. Работа схемы при индуктивном характере нагрузки в режиме.

При ток, поддерживаемый ЭДС самоиндукции, остается неизменным i_d = I_d = Const .

3.1. Для режима α = 0

I_Вср = = 0,33 I_d;

I_Bm = I_d ;

Действующие значения токов вторичной и первичной обмоток трансформатора

: /

Мощности обмоток и типовая мощность трансформатора

S₁ = S₂ = S_T = 3U₂I₂ = P_d = 1,05 P_d

3.2. В режиме α ≠ 0

При любых α ток имеет непрерывный характер. При этом в режимах

α > 60^o возникают интервалы в которых напряжение в нагрузке отрицательное ( Рис.4.7 ). Это связанно с тем, что ЭДС самоиндукции в нагрузке не позволяя прерваться току поддерживает работающий вентиль открытым до момента включения очередного вентиля своей группы.

Среднее значение выпрямленного напряжения для всех α

4. Регулировочная характеристика

Графики зависимости выпрямленного напряжения от угла управления (регулировочная характеристика) для активной и индуктивной нагрузок приведены на рис.4.8.

5. Сравнение основных трехфазных схем выпрямления.

В таблице 5.1. приведены значения параметров нагрузки, вентилей и трансформатора характеризующие трехфазную нулевую и трехфазную мостовую схемы выпрямления.

Таблица 5.1.

	Нулевая схема	Мостовая схема
Параметры нагрузки
Выпрямленное напряжение	U_d =	U_d =
Коэффициент пульсаций	к_П =0,25	к_П =0,057
Частота пульсаций	f_П =3	f_П =6
Параметры вентилей
Среднее значение тока тиристора	I_B_ср = 0,33 I_d	I_B_ср = 0,33 I_d
Максимальное значение тока тиристора	I_Bm = 0,707 I_d	I_Bm = 0,707 I_d
Действующее значение тока тиристора	I_B =0,58 I_d	I_B =0,58 I_d
Максимальное обратное напряжение	U_{обр.макс.} = 2,1U_d	U_{обр.макс.}=1,05 U_d
Максимальное прямое напряжение в выключенном состоянии тиристора	U_{обр.макс.} = 2,1U_d	U_{обр.макс.}=1,05 U_d

Параметры трансформатора
Напряжение вторичной обмотки	U ₂ = 0,855 U_d₀	U ₂ = 0,427 U_d₀
Коэффициент трансформации
Действующее значение тока вторичной обмотки	I₂ =0,577 I_d	- I₂ = 0,816 I_d
Действующее значение тока вторичной обмотки	0,471 I_d	0,816I_d
Габаритная (типовая) мощность трансформатора	S_T = 1,35 P_Hmax	S_T = 1,05 P_Hmax

5. Экспериментальные исследования

5.1. Цели эксперимента:

-исследование режимов работы трехфазной мостовой схемы выпрямления при активной и активно-индуктивной нагрузке в режимах неуправляемого (α=0) выпрямителя и тиристорного преобразователя;

-измерение параметров нагрузки, вентилей и трансформатора в указанных режимах;

- изучение работы в тех же параметров при различных углах управления.

5.2. Схема эксперимента.

5.3. Исследование режима активной нагрузки

5.3.1. Неуправляемый выпрямитель

a) При изменении сопротивления нагрузки R замерить:

- выпрямленное напряжение U_d и силу выпрямленного тока I_d ;

- напряжение U₁, ток и мощность фазы первичной обмотки трансформатора.

Результаты измерений записать в табл.5.2.

Таблица 5.2.

	U_d В	I_d А	U₁ В	А	Вт	P_d Вт	P₁ Вт	S₁ ВА	η
R=1600 Ом
R=1000 Ом
R= 400 Ом
R=100 Ом

Активная P ₁ и полная мощности S ₁ , коэффициент полезного η действия и коэффициент мощности χ вычисляются по формулам

, , , .

б) Для нагрузки R =100 Ом зарисовать осциллограммы U₁ и , затем осциллограммы выпрямленного напряжение U_d и тока I_d ,

в) построить график внешней характеристики U_d = f ( I_d )

5.3.2. Управляемый выпрямитель.

a) При изменении угла управления α, для сопротивлений нагрузки R = 100 Ом и 1600 Ом замерить U_d, I_d , U₁, и . Результаты занести в табл.5.3.

Таблица 5.3.

R Ом			Ud В	Id А	Pd Вт	P₁ Вт	S₁ ВА
R= 100	Режим непрерывных токов	0^о
		30^о
		60^о
	Режим прерывистых токов	90^о
	Режим прерывистых токов	120^о
R= 1600	Режим непрерывных токов	0^о
		30^о
		60^о
	Режим прерывистых токов	90^о
	Режим прерывистых токов	120^о

Вычислить и записать в табл.5.3. значения P ₁ , S _{1 ,} χ , .

б) Для нагрузки R =100 Ом зарисовать осциллограммы выпрямленного напряжение U_d и тока I_d , и затем осциллограммы и U₁.

в) Построить на графике регулировочную характеристику выпрямителя U_d = f(α) при сопротивления нагрузки R=1600Ом.

г) Построить по двум точкам графики семейства внешних характеристик Ud = f ( I_d ) для углов α=0^о ,30^о ,60^о ,90^о .

д) Построить энергетические характеристики P_d=f( ); P₁=f( );

5.4. Исследование режима активно-индуктивной нагрузки.

5.4.1. Неуправляемый выпрямитель

a) При изменении сопротивлениях нагрузки R замерить:

- выпрямленное напряжение U_d и силу выпрямленного тока I_d ,

- напряжение U₁, ток и мощность фазы первичной обмотки трансформатора.

Результаты измерений записать в табл.5.4.

Таблица 5.4.

R Ом	Ud В	Id А	U₁ В	А	Вт	Pd Вт	P₁ Вт	S₁ ВА	η
1600
1000
400
100

, , , .

в) построить график внешней характеристики U_d = f ( I_d )

5.4.2. Управляемый выпрямитель

a) При изменении угла управления α , для сопротивления нагрузки R=100 Ом замерить U_d , I_d , U₁, и . Результаты занести в табл.5.5.

Таблица 5.5.

R Ом	α	Ud В	Id А	Pd Вт	P₁ Вт	S₁ ВА
100	0^о
	30^о
	60^о
	90^о
	120^о

Вычислить и записать в табл.5.5. значения P ₁ , S _{1 ,} χ , .

б) Для нагрузки R =100 Ом зарисовать осциллограммы выпрямленного напряжение U_d и тока I_d , и затем осциллограммы и U₁ для углов α=0^о ,30^о ,60^о ,90^о ,120^о .

в) Построить на графике регулировочную характеристику выпрямителя U_d = f( ) при сопротивления нагрузки R=100 Ом.

г) Построить по двум точкам графики семейства внешних характеристик Ud = f ( I_d ) для углов α=0^о ,30^о ,60^о ,90^о .

д) Построить энергетические характеристики P_d=f( ); P₁=f( );

Контрольные вопросы.

1. Объяснить принцип работы схемы в неуправляемом режиме при активной нагрузке.

2. Показать, что фазность исследуемой схемы равна 6 и какие параметры выпрямителя зависят от этой величины.

3. Особенности работы схемы в неуправляемом режиме при индуктивном характере нагрузки.

4. Сравнение параметров и свойств трехфазных мостовой и нулевой схем.

5. Как определить и чему равно максимальное обратное напряжение вентилей?

6. В чем отличие режимов непрерывных и прерывистых токов и в каких параметрах выпрямителя это учитывается ?

8. Отличия в регулировочных характеристиках при активном и индуктивном характере нагрузки.

Список литературы

1. Руденко В.С., Сенько В.И., Чиженко И.М. Основы преобразовательной техники: Учебник для вузов.-2-е изд.-М : Высш.школа, 1980.-424с

2. Розанов Ю.К. Основы силовой преобразовательной техники – М. : Энергия, 1979.-392с.

4. Основы силовой электроники пер. с англ. Маслова В.В. М , Техносфера, 2006.

5. Лукин А.В. и др. Преобразователи напряжения силовой электроники М. Радио 2004

<< < предыдущая 1 2 3 4 5 6 / 6 6