|
| |
  |
Главная » Книги и журналы 1 ... 10 11 12 13 14 15 16 ... 32 ния, приведены на рис. 4-4, в. Здесь, как и в неуправляемом выпрямителе, благодаря перекрытию токов разных фаз создается падение напряжения из-за наличия индуктивности рассеяния. В результате выпрямленное напряжение на нагрузке и Uq cos а /о а (4-11) где Ха - сосредоточенное индуктивное сопротивление рассеяния обмоток трансформатора анодной цепи.    и 30 во 90 т 150 180   Рис. 4-4. К расчету управляемых выпрямителей с индуктивностью рассеяния обмоток трансформатора. Из уравнения (4-11) следует, что напряжение на нагрузке будет уменьшаться по мере увеличения тока нагрузки и внешние (нагрузочные) характеристики выпрямителя будут иметь вид, показанный на рис. 4-4, г. Вследствие того, что импульсы анодного тока смещены относи-те.льно анодного напряжения тиратрона (вентиля) на угол регулирования а, а в случае перекрытия анодных токов фаз на угол (а -f у) питающая выпрямитель сеть оказывается под воздействием реактивной мощности и коэффициент мощности в сети будет со8фяь^со5 (a + Y)- (4-12) Последний фактор ляемых выпрямителей выпрямителя. является существенным недостатком управ-и тем более ощутим, чем больше мощность Г в. Многофазные однотактные схемы выпрямления Если не считаты:я с цепями управления сеток тиратронов то схема трехфазного однотактного управляемого выпрямителя мало чем отличается от такой же схемы неуправляемого выпрямителя. В этом можно убедиться, сопоставив рис. 4-5, а с рис. 3-2, а. Почти то же самое можно сказать и о других многофазных однотактиых схемах выпрямления управляемых выпрямителей. При активной нагрузке многофазного выпрямителя возможны режимы непрерывного и прерывистого тока, причем один режим  OA OA о   US 90 135 180 Рис. 4-5. Схема однофазного однотактного управляемого выпрямителя и графики напряжений. может переходить во второй при соответствующих углах запаздывания (регулирования), как об этом можно судить по графикам рис. 4-5, б. Переход от режима непрерывного тока к режиму прерывистого тока определяется критическимуглом регулирования: акр = - - где/п - число фаз выпрямления. Если углы регулирования меньше критического их называют м а л ы ми углами регулирования. При таких углах регулирования в режиме непрерывного тока среднее значение выпрямленного напряжения где Uq при а т т Um COS (otdcot Um ~ sin - COS a = UQ cos a, (4-13) --4-Л постоянная составляющая выпрямленного напряжения 0. При больших углах регулирования (а > а^р) и режиме прерывистого тока постоянная составляющая напряжения на нагрузке 0 = -£- I UmCOS(Otd(OtUm 1 - 8Ш (а - - ---\-а т 1 - sin f я \ а 2 sin Поскольку при активном характере нагрузки кривая выпрямленного тока повторяет кривую напряжения, то действительны соотношения: o = ocosa при а<акр; (4-15) 1 - sin а /оа = о-- при а>акр. 2 sin т На основании соотношений (4-14) и (4-15) можно построить регулировочные характеристики для управляемых выпрямителей с любым числом фаз выпрямления (рис, 4-5, в). Как и на другие выпрямители, так и на режим работы многофазных управляемых выпрямителей, оказывают сильное влияние индуктивности, включенные в цепи катодов и анодов вентилей. При этом в цепи катодов действует индуктивность дросселя фильтра, служащая индуктивной составляющей сопротивления нагрузки, а в цепи анодов - индуктивность рассеяния обмоток трансформатора. В выпрямителе с индуктивным фильтром в цепи катода при -Rh и без индуктивности рассеяния обмоток трансформатора (Ха = 0) выпрямленный ток протекает непрерывно, имеет место затягивание процесса протекания тока через вентили и кривая напряжений содержит отрезки с отрицательными значениями, как это показано на рис. 4-6, а. Здесь возможность пропускать ток при отрицательном напряжении на обмотке данной фазы трансформатора вентиль приобретает за счет накопленной энергии в магнитном поле дросселя, как это указывалось выше. При этом выпрямитель работает в режиме непрерывного тока и среднее значение напряжения независимо от числа фаз выпрямления --ha tn с toa 2я \ d(o/ = (/о COS а. (4-16) Если индуктивность дросселя в цепи катода мала, то при больших углах регулирования может настунить режим прерывистого тока, при котором длительность действия каждой фазы становится меньше 2я п. В этом случае каждый вентиль выпрямителя начинает 2я/т     W го 30 ио 50 60 70 Рис. 4-6. К расчету управляемого выпрямителя п сглаживающего фильтра. работать в рел^име однофазного управляемого выпрямителя и среднее значение выпрямленного напряжения т Urn COS (Sit d(xit ---t-a и sin (a + A.) - sin a 2 sin - (4-17) длительность протекания тока каждой фазы. в результате действия индуктивности рассеяния обмоток трансформатора (Хд > 0) искажается форма кривых тока и напряжения (рис. 4-6, б). Показанные здесь импульсы тока неизменной величины обусловлены наличием индуктивности дросселя в цепи нагрузки, а перекрытие токов фаз - действием индуктивности рассеяния. Перекрытие токов фаз приводит к падению выпрямленного напряжения на нагрузке, которое становится равным: = о х.х = Uq cos а - /о . (4-18) Уравнение (4-18) описывает внешнюю характеристику выпрямителя. При практическом использовании описанных схем управляемых выпрямителей трудно сглаживать пульсации тока и напряжения в нагрузке. Процесс сглаживания, пульсаций в многофазных управляемых выпрямителях обычно анализируется в следующем порядке. Пусть, например, имеется трехфазный однотактный управляемый выпрямитель; график выходного напряжения выпрямителя показан на рис. 4-6, б. Коэффициенты ряда Фурье для такого напряжения можно определить, представляя его в виде синусоидальной функции с координатами: r/ = sin x 1 /л я , \ т COS--h а И начало координат совпадает с точкой (о/ = ---+сс, где а - угол регулирования. Коэффициенты ряда Фурье для этой функции при углах регу лировання О ~ будут; Лй = - \ COS 1---fa) Wikxdx - - sm-sina  = -\cos--[~a co$kxax =---sm-cosa  ml n m mk-1* Отсюда амплитуды k-ii гармоники выпрямленного напряжения будут: и и,УЖТМ= Um - sin cosa Vl + тЧ tg a; (4-19) коэффициент пульсации частота пульсации = /c и & -- порядковый номер гармоник на которых определяется величина пульсации. Б в. Ю. Рогннский Если углы регулирования к .>i о 11-,ч.,дс,. liiX ОТ т 71 . п ДО --f. т то верхний предел интегрирования будет /п и коэффициенты ряда Фурье равньп А  - + <xj sin kxdx т mkcos - sm ATj В \ COS f-- + oc] COS kxdx я 1тЧ\- 1) sin ~ - Ob] + COS kxi Соответственно этим коэффициентам получаются значения Uf и Вычисленные значения коэффициентов пульсации Кпа -- разных значений углов регулирования (запаздывания) и чисел фаз выпрямления приведены в табл. 4-1, откуда Таблица 4-1
следует, что для получения меньшего коэффициента регулирования /(р, т. е. для уменьшения выходного напряжения выпрямителя, необходимо увеличивать угол регулирования а. В свою очередь, с увеличением угла регулирования (расширением пределов регулирования) увеличивается пульсация и требуется сложный сглаживающий фильтр. Если учесть, что сглаживающие фильтры, начинающиеся с емкости, непригодны в сочетании с управляемыми выпрямителями, поскольку угол отсечки тока вентиля определяется не столько управляющим напряжением, сколько конденсатором фильтра, то станет очевидным затруднение в сглаживании пулы:аций напряжения на нагрузке. В управляемых выпрямительных устройствах приходится применять LC-фильтры, начинающиеся с дросселя. Усложнение такого фильтра сводится к тому, что при одном и том же допустимом коэффициенте пульсации напряжения на нагрузке потребуется для управляемого выпрямителя значительно большая величина CL чем CqLq для неуправляемого выпрямителя. Соотношение этих величин, как можно показать, будет - V1 + km tg2 а, (4-20) рде k - порядковый номер гармоники, по которой определяется коэффициент пульсации. Графическая зависимость соотношения (4-20) показана на рис, 4-6, г. § 4-3. МЕТОДЫ УПРАВЛЕНИЯ ТИРАТРОННЫМИ ВЫПРЯМИТЕЛЯМИ Управлениетиратронными выпрямителями осуществляется двумя основными способами, а именно: изменением фазы переменного напряжения постоянной амплитуды и изменением величины напряжения, подаваемого на управляющую сетку тиратрона. Первый способ часто называется фазовым методом управления, а второй - амплитудным методом управления. Иногда осуществляется также амплитудно-фазовый метод управления. В этом случае на постоянное напряжение смещения накладывается переменное напряжение, сдвинутое по фазе относительно анодного напряжения выпрямителя. I Все способы управления выпрямителем осуществляются по-раз- ному. В маломощных выпрямителях для этих целей применяются емкостные и индуктивные фазовращатели (рис. 4-7). В схемах рис. 4-7, а-б необходимый сдвиг фазы напряжения достигается изменением сопротивления R, При этом, как видно из приведенных там же векторных диаграмм, а = arctg или a = arctg. В схеме рис. 4-7, в регулирование момента зажигания тиратрона достигается изменением напряжения, снимаемого с фазосдвигаю-щего /?С-моста. Совместное действие обоих напряжений на время протекания тока через тиратрон иллюстрируется графиками, Ь рис, 4-7, г. Рассмотренные способы регулирования выпрямленного напряжения изменением момента зажигания тиратрона обеспечивают хорошие результаты, ecyin управляющее напряжение является импульсом ограниченной длительности с крутым фронтом волны. При использовании, например, ti. ..ийдальлы1и импульса управляющего напряжения возможно запаздывание или опережение устанавливаемого угла запаздывания (регулирования). Ю    Рис. 4-7. Схемы емкостных и индуктивных фазовращателей управ ляемых выпрямителей малой мощности В мощных управляемых выпрямителях применяются баее сложные установки, чем описанная, для выработки управляющего напряжения импульсного характера. Эти установки представляют независимые от выпрямителя конструкции. § 4-4. УПРАВЛЯЕМЫЕ ВЫПРЯМИТЕЛИ С ЭЛЕКТРОННЫМИ ВЕНТИЛЯМИ В управляемых выпрямителях с электронными вентилями регулирование тока в нагрузке достигается за счет изменения сопротивления вентиля путем воздействия на потенциал управляющей сетки. Здесь процесс регулирования сводится к непосредсгвенному изменению тока через вентиль. В этом случае электронная лампа используется как нелинейное регулируемое сопротивление, величина которого резко меняется в зависимости от потенциала управляющей сетки. Управляемые выпрямители с электронными лампами, как правило, маломощные с небольшими значениями к. п. д. Они могут быть успешно использованы с емкостными фильтрами и различными стабилизаторами постоянного тока; для них не требуются сложные устройства источников импульсных сигналов управления. На рис. 4-8, а приведена двухфазная однотактная схема управляемого выпрямителя с двойным триодом и П-образным сглаживающим фильтром. Вспомогательный выпрямитель с вентилем В служит источником управляющего напряжения, величина которого регулируется сопротивлением R от нуля до -Е,г. На рис. 4-8, б приведено семейство статических характеристик одного из триодов Лх. При = О на триоде падает напряжение и ток через триод равен f, а при смещении -Eg на лампе падает  Sf-   + 200 100
О 20 40 60 80 ма Рис. 4-8. Схемы электронных управляемых выпрямителей и их характеристики напряжение Е^ и ток равен /а. Таким образом, путем изменения смещения на сетках лампы при неизменном напряжении на обмотках трансформатора молено регулировать ток в нагрузке от до /д, создавая на нагрузке падение напряжения в заданных пределах. В случае необходимости вспомогательный выпрямитель с вентилем В можно использовать так, чтобы менять управляющее напряжение от Е^ до -Е^у расширяя этим пределы регулирования напряжения на нагрузке. При этом лампа Лх должна быть такой, чтобы падение напряжения на ней было относительно мало, а допустимая мощность рассеяния на аноде достаточной. В известной мере этим требованиям удовлетворяют электроннолучевые тетроды. На рис. 4-8, в показана схема управляемого выпрямителя с электроннолучевыми тетродами и использованием в качестве управ-ляющего напряжения части выходного напряжения выпрямителя, снимаемого с переменного сопротивления R. Такой управляемый выпрямитель обладает нагрузочной характеристикой (рис. 4-8, г, кривая /). Эта характеристика имеет падающий характер и во многих случаях может оказаться неудовлетворительной. Для улучшения внешней характеристики выпрямителя испаяьзуют дополнительную часть схемы с транзистором Г, являющуюся стабилизатором напряжения. Воздействие такого стабилизатора на характе- А 8 с    Рис. 4-9. Схемы многофазных электронных управляемых выпрями1елеи ристику сводится к тому, что она падает менее круто (рис. 4-8, г, кривая 2). Для наглядности там же показана нагрузочная характеристика выпрямителя при отсутствии стабилизатора - кривая 3. Улучшение нагрузочных характеристик выпрямителя и стабилизатора достигается также при включении в схему рис. 4-8, б(точкиа- б) сеточного смещения = (14 16) е. При этом нагрузочная характеристика становится пологой и ток через лампу можно регулировать в широких пределах. На рис. 4-9, а показана одна из возможных схем многофазного управляемого выпрямителя с электронными лампами. Здесь также можно исключить вспомогательный выпрямитель с вентилем В и в качестве управляющего напряжения испатьзовать часть выходного напряжения выпрямителя. Подобную схему можно создать и на электроннолучевых тетродах, применив стабилизатор постоянного тока. 1 ... 10 11 12 13 14 15 16 ... 32 |