Главная » Книги и журналы

1 ... 6 7 8 9 10 11 12 ... 22

CicB UaB Uj,c U-BC в/ ca

0 O-BT

Рис. 5-6. Форма кривой выпрямленного напряжения зыпримителя (см. рис. 5-4, а) при угле открывания тиристоров. я/3<:ав<йя.

Uab Uec Uba ce /ss

0 ag/a

UcB tiAB Uac Ubc Uba ca cb Uab

. -. - --V .---\ , \ .---- --

Рис. 5-7. Форма кривой выпрямленного напряжения для выпрямительной схемы, приведенной на рйс. 5-4,6, при угле открывания тиристоров 0<о(в<я/3 (а) и л/3<:ав <<2я/3 (б).

ео 30 izorpad

Рис. 5-8. Регулировочные ха-. рактеристики регулируемых выпрямителей.

1,г

0,6 0,3

пуль с
		А
	/у
				о-в

о 30 60 90 120 град

Рис. 5-9. Зависимости коэффициента пульсаций напряжения на входе сглаживающего фильтра от угла открывания тиристоров.

ния тиристоров , д. Наибольший ток диода Дбл соответствует режиму 1/ . аке. ih.mhh И н.ыакс

Зависимости коэффициента пульсаций /Спульс = f~o/ в.с (где - амплитудное значение основной гармоники перемен-

ной составляющей. напряжения иа входе сглаживающего фильтра) от а в приведены на рис. 5-9. Кривая / иа рис. 5-9 относится к однофазным регулируемым выпрямителям (рис. 5-1), кривые 2 к 3 - к трехфазным. Кривая 2 соответствует выпрямителю по рис. 5-4, а, кривая 3 - выпрямителю по рис. 5-4, б.

Нетрудно видеть, что с увеличением угла открывания тиристоров в регулируемом выпрямителе коэффициент пульсаций резко возрастает. Поэтому расчет фильтра следует производить при мак-. симальном значении ц^с- Д* уменьшения пульсаций напряжения на входе фильтра регулируемые выпрямители приходится усложнять за счет введения в них дополнительных силовых элементов! Ниже приведены некоторые схемы усовершенствованных регулируемых выпрямителей, нашедшие весьма широкое распространение в технике электропитания устройств автоматики и радиоэлектронной аппаратуры.

Рис. 5-10. Усовершенствованные рхевдь) однофазных регулируемых выпрямителей.

Рассмотрим принцип действия регулируемого однофазного выпрямителя, схема которого показана на рис. i5-10,c. Временные диаграммы токов и напряжений для данной схемы приведены на рис. 5-11.

Пусть, например, в начальный момент времени ((of=0) напряжение на вторичной обмотке трансформатора Тр проходит через свое нулевое значение, а его полярность при этом такова, что в выпрямителе открывается диод Дг (диод Дь, тиристоры Ду и Дi закрыты). Напряжение со вторичной обмотки Тр поступает на вход сглаживающего фильтра через диод /?2 вплоть до момента со<=ав, когда происходят подача упрэвляюш.его1 импульса к тиристору Д\ и его открывание. За счет натряжения на секции вторичной обмотки Тр ранее открытый диод Дг закрывается, а напряжение на входе фильтра скачком увеличивается.

Тиристор Ду находится в открытом состоянии до конца рассматриваемого полупериода напряжения питания. После смены его полярности происходят открывание диода Дз и закрывание тиристора Д]. В дальнейшем процессы в схеме данного выпрямителя периодически повторяются. При максимальном напряжении питания t/вт макс sin О t тиристоры Ду И Д4 тока нб проводят (ав=я), а напряжение на входе сглаживающего фильтра равно:

Г

Рис. 5-11. Временные Диаграммы токов и напряжений для выпрямительной схемы на рис. 5-10, а.

в т макс

(5-5)

При минимальном напряжении питания (/gm мин sin cof тиристоры Ду и Д4 проводят ток в течение всего полупериода переменного напряжения (Од =0), диоды Дг и Дз закрыты, а напряжение на входе фильтра равно:

2 г/в

(5-6)

В общем случае, когда значение напряжения питания лежит внутри диапазона, ограниченного его минимальным, и максимальным значениями, среднее значение напряжения на входе фильтра определяется выражением [10]

tB.cp =

Щ + 2 2 + 2

COS в

(5-7)

Из выражений (5-6) и (5-7) вытекает закон регулирования, т. е. зависимость, связывающая требуемое значение Ов, при котором сохраняется неизменное напряжение на нагрузке, с относительным напряжением питания вп = t/в m/t/в т ъшв.

cos Ов =

2 (а 2 + w\) 2w2+w2

8п W2

(5-8)

Зависимости от при различных значениях

SpB

приведены на рис. 5-12.

Ш2 + И12

Рис. 5-12. Зависимости угла открывания тиристоров в усовершенствованных выпрямителях от параметра Еп.

В регулируемом выпрямителе, схема которого изображена иа рис. 5-10,6, открывание тиристора Дх приводит к закрыванию ди-. ода Дз, а открывание тиристора Дг - к закрыванию диода Да- Как' и для предыдущей схемы, при каждом открывании очередного тиристора напряжение на входе сглаживающего фильтра увеличивается иа значение напряжения секции tOg вторичной обмотки силового трансформатора Тр. Закрывание тиристоров по-прежнему происходит в моменты прохождения напряжения питания через свое нулевое значение.

Для регулируемого выпрямителя, схема которого приведена на рис. 5-10, в, в начале каждого рабочего полупериода ток нагрузки протекает через диод Дх и один из диодов Дг или Дз в зависимости от полярности напряжения питания. При открывании очередного тиристора (Д4 или Дъ) дополнительный диод Дх закрывается, а напряжение на входе сглаживающего фильтра возрастает.

в регулируемом выпрямителе, схема которого изображена на рис. 5-10, е, при закрытых тиристорах Дз и д4 ток нагрузки поочередно протекает через -диоды Дг и д5 или д1 и Де в зависимости от полярности питающего напряжения. Открывание тиристора Дз в такой схеме приводит к закрыванию диода Ди а открывание тиристора д4 - к закрыванию диода Да. В обоих случаях в момент открывания соответствующего тиристора напряжение иа входе фильтра увеличивается на значение напряжения на секции вторичной обмотки ш2 трансформатора Тр. Форма напряжения на входе фильтра С/в по-прежнемуимеет вид, показанный на рис. 5-11.

Устройство, схема которого приведена на рйс. 5-10, д, гак же как и схема на рис. 5-10, а, содержит нерегулируемый выпрямитель Дх-д4 и два тиристора Дъ и Де- При открывании тиристора Дб происходит закрывание диода Дз, при открывании тиристора Де - закрывание диода д4. В обоих случаях напряжение на входе сглаживающего фильтра (см. кривую С/в на рис. 5-11) увеличивается.

Сравнение некоторых схем, приведенных на рис. 5-10, по га--баритной мощности силового трансформатора при 0<ав<я выполнено в [10]. На рис. 5-13 приведены графики, характеризующие

2,4 2,2

Zft 1,8 7,6

				к
			У

Рис. 5-13. Зависимости габаритной мощности силового трансформатора выпрямителя Ягаб от параметра для усовершенствованных выпрямительных схем.

1,2 1,4 1,Б 1,8 г,о г,г

эффективность - использования силового трансформатора в схемах, изображенных иа рис. 5-10, о (кривая /), 5-10,6 (кривая 2) и 5-10,6 (кривая S). В качестве независимого параметра е при построении, графиков на рис. 5-13 выбрано значение отношения чисел витков вторичных обмоток силового трансформатора =

Как следует из рис. 5-13, наилучшим использованием силового трансформатора при е^, <2 характеризуется схема, изображеииая на рис. 5-10,6, наихудшим - схема, приведенная на рис. 5-10, а. Основные формулы для расчета указанных схем [10] приведены в табл. 5-3.

Для схем, изображенных на рис. 5-10, коэффициенты пульсаций напряжения на входе сглаживающего фильтра одинаковы. Их

Таблица 5-3 Основные формулы для расчета регулируемых выпрямителей

Схема выпрямителя

Среднее значение тока через

диоды и тиристоры (максимальное значение)

т.ср ~

~ Д.ср

Максим а львое значение обратного напряжения

на диодах t/gp

Максимальное значение прямого лапрЯження на тиристорах

пр.м

Максимальное значение обратного напряжения на тиристорах

обр.м

Рис. 5-10,а

t/н

Я(8; + 1)

8п

я(е;-1)

8п

г/нпКе;

8п

Рис. 5-10,6

f/н

Рис. 5-ia,a

я (e -l)

максимальные значения для 2-й и 4-й гармоник приведены в функции параметра е' на рис. 5-14. График I относится ко 2-й гармонике, частота которой превышает частоту питающего иапря-

Рис. 5-14. Зависимости коэф- фнцнента пульсаций наприжения на входе сглаживающего фильтра усовершенствованных выпрямителей от параметра

0,Б 0,4

О

fnyj7i,c

7,г 7,4 1,е 7,8 г,о

жения в 2 раза, график 2 - к 4-й гармонике, частота которой в 4 раза выше частоты питающего напряжения. При определении коэффициентов пульсаций напряжения на входе сглаживающего фильтра следует иметь в виду, что для схемы на рис. 5-10, в 6=2, а

для схемы на рис. 5-10,г 6* = {w -f iww + Щ)

Наряду с усовершенствованными однофазными регулируемыми выпрямителями (см. рис. 5-10) в [10, 11 и др.] описаны аналогич-

4 Зак 260

ные схемы трехфазных регулируемых выпрямителей. Некоторые из таких схем изображены на рис. 5-15. Здесь, как и в схемах, приведенных на рис. 5-10, открывание очередного тиристора приводит к закрыванию соответствующего диода и увеличению напряжения на входе сглаживающего фильтра. Для выпрямителя с обмотками, соединенными в зигзаг, полностью исключена возможность подмагничивания сердечника трансформатора. -

Ориентировочные формы кривой напряжения на входе сглаживающего фильтра для рассматриваемых трехфазных регулируемых выпрямителей изображены на рис. 5-1€.

с о

Wa а Wa

Mr Al As Пп

t<LAl ,

Рис. 5-15. Усовершенствованные схемы трехфазных регулируемых выпрямителей..

Рис. 5-16. Ориентировочные формы кривой выпрямленного напряжения иа входе фильтра усовершенствованного трехфазного регулируемого выпрямителя.

Кривая на рис. 5-16, а соответствует случаю малых углов открывания

где

кривая на

тиристоров Оп = arctg

выпрямителя: О^Ов-1 -f 2 Ш2/Ш2

рис. 5-1.6,6 -случаю 2 я

рис. 5-16, в - случаю я/3 Ов- + Оп-

в^я/З; кривая на

5-2. Практические схемы регулируемых выпрямителей

Для управления моментом открывания тиристоров в регулируемых выпрямителях разных типов широкое практическое применение получили маг- нитные усилители. В этом случае обеспечивается сравнительно крутой фронт управляющего импульса, появляется воз-мож1ю-ть значительного усиления по мощности сравнительно маломощных управляющих сигналов постоянного и переменного токов, обеспечивается несколько электрически изолированных входов и выходов.

В качестве одной из возможных схем управления тиристорами рехулируемого выпрямителя на рис. 5-17 приведена схема с магнитным усилителем {МУ). Магнитный усилитель выполнен по дифференциальной схеме с выходом на постоянном токе. Рабочая цепь магнитного усилителя питается от сети через

Рис. 5-17. Управление тиристорами регулируемого выпрямителя с по1ощью магнитного усилителя.

4* Зак. гьо

разделительный трансформатор 7 р2. До момента насыщения сердечника МУ по его рабочей цепи протекает ток холостого хода МУ, который замыкается через резистор Ri и R2. Сопроти)злення этих резисторов выбирают таким образом, чтобы падение напряжения на них от тока холостого хода МУ не приводило к откры- ванию тиристоров Д2 и Д^.

После насыщении сердечника МУ в цепи управляющего электрода одного из тиристоров появляется ток, который ограничивается резистором R3. Сопротивление резистора Rg выбирают из условия, чтобы ток управляющего электрода тиристора не превосходил своего предельно допустимого значения. Питание трансформатора Тр2 осуществляется от сети переменного тока через ограничитель на диодах Дю-Д13, кремниевом стабилитроне Дд и резисторе Ri. Наличие такого ограничителя обеспечивает постоянство амплитуды управляющего тока при из.мененин угла открывания тиристоров и стабилизацию напряжения питания МУ.

Рис. 5-18. Схема однофазного стабилизирующего выпрямителя с магнитным усилителем в цепи обратной связи.

На рис. 5-18 приведена полная схема простейшего однофазного стабилизирующего выпрямителя. Здесь однофазный выпрямитель, выполненный по схеме с выводом нулевой точки вторичной обмотки силового трансформатора на тиристорах Д1 и Дг, управлнется магнитным усилителем МУ, на вход которого подается управляющий сигнал с выхода выпрямителя. Дроссель Дрх и цепочка R-Су

служат для уменьшения высокочастотных помех в кривой выходного напряженил. Диод Д5 играет роль блокирующего диода; он проводит ток при выключенных тиристорах Rl и Дг, обеспечивая электрический контур, по которому замыкается ток дросселя Дрг.

Обмотка управления магнитного усилителя подключена к вы-, ходу выпрямителя через резисторы и которые обеспечивают . плавную регулировку тока в обмотке управления. Обмотка смещения МУ (И) см) питается стабилизированным напряжением, снимаемым со стабилитрона Де- Включенный последовательно с этой обмоткой резистор Rs определяет ток в обмотке смещения, а следовательно, смещение характеристики МУ относительно оси ординат. Конденсатор Сг, шунтирующий обмотку смещения МУ, предназначен для исключения автоколебании в схеме стабилизированного выпрямителя и повышения устойчивости его работы.

Ток в обмотке управления магнитного усилителя зависит от выходного напряжения выпрямителя. При увеличении последнего этот ток увеличивается, что приводит к увеличению угла открывания очередного тиристора и соответствующему уменьшению выходного напряжения выпрямителя. При уменьшении этого напря-

Рис. 5-19. Схема усовершенстваванного однофазного стабилизирующего выпрямителя с магнитным усилителем.

1 ... 6 7 8 9 10 11 12 ... 22