Файл: Хайдуков, О. П. Электрооборудование судов учебник.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 15.10.2024

Просмотров: 145

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

мотки трансформатора Тр. На пер­

 

 

вичную

 

обмотку

трансформатора

 

 

подается синусоидальное

 

напряже­

 

 

ние «1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В течение положительной полу­

 

 

волны

напряжения

вторичной

 

об­

 

 

мотки и2

(рис. 27,

б),

когда

анод

 

 

вентиля имеет

положительный

по­

 

 

тенциал по отношению

к

катоду

 

 

(прямое включение), вентиль

бес­

 

 

препятственно пропускает ток. При­

 

 

нимая

во

внимание сделанные

 

до­

 

 

пущения, можно считать,

что

 

на­

 

 

пряжение на нагрузке и0 будет рав­

 

 

но напряжению вторичной обмотки

 

 

и2 (рис. 27, в). Под действием этого

 

 

напряжения в нагрузке

 

протекает

 

 

ток, мгновенное значение

которого

 

 

равно (рис. 27,

г)

 

 

 

 

 

 

 

 

При

наступлении

второй

поло­

Рис. 27. Работа однофазной од-

вины периода, когда вторичное на­

нополупериодной схемы выпрямле­

ния с неуправляемым вентилем:

пряжение меняет свой знак, вентиль

а — схема выпрямления: б — кривая

препятствует прохождению тока

в

напряжения вторичной обмотки транс­

цепи, так как включен

в обратном

форматора; в — кривая выпрямленно­

го напряжения;

г — кривая выпрям­

направлении.

Отсутствие

тока

ленного тока; д

— кривая напряжения

(t’o=0)

означает

и отсутствие

 

на­

вентиля

 

 

 

пряжения на нагрузке («2=0). Поэтому отрицательная полуволна напряжения и2 полностью прикладывается к вентилю {иъ= и 2).

По истечении полного периода напряжение и2 вновь становится положительным, и явления в выпрямителе повторяются. Как вид­ но из рис. 27 в, г, выпрямленные ток i0 и напряжение «0 пульсиру­ ют, т. е. колеблются, не меняя своего направления.

Среднее значение выпрямленного напряжения за период, или, что то же, постоянная составляющая этого напряжения, определя­ ется интегрированием переменного напряжения в пределах полупериода, так как в течение второго полупериода выпрямленное напря­

жение равно нулю:

п

,--

 

 

 

7/0=

§ UzmSinwtdat^

- ^ - 7/ 2 =

0,457/ 2.

70

О

 

вторичной еймотке

где Т/2— действующее

значение напряжения на

трансформатора.

Среднее значение тока через вентиль / ов равно среднему значению

тока в нагрузке /0:

 

 

I

I

— .

1 о в

— * 0

 

51


М а к с и м а л ь н о е зн а ч ен и е

ток а в ен ти л я р ав н о

/ тв

U2т

Т'2 Ut

E l

3,14/0.

R

- Т Г =

* R

 

 

Обратное напряжение, воспринимаемое вентилем, ив характе­ ризуется кривой, построенной на рис. 27, д. Максимальное значе­ ние обратного напряжения равно максимальному значению вторич­ ного напряжения трансформатора:

U обр m — U 2m = 3 , 1 4 U Q.

Однофазная однополупериодная схема выпрямления обладает большими пульсациями выпрямленного напряжения, которые в об­ щем случае характеризуются коэффициентом пульсации kn. Коэф­ фициент пульсации представляет собой отношение амплитуды ос­ новной гармоники выпрямленного напряжения Umm к среднему значению выпрямленного напряжения £/0:

 

 

 

kn = ^ r - .

 

 

(Ю)

 

 

 

 

Ua

 

 

 

Для однофазной однополупериодной схемы коэффициент пуль­

сации Ап =

1,57.

 

 

 

 

 

 

Типовая мощность трансформатора (без вывода)

 

 

 

 

 

Р т = 3,09Р0,

 

 

 

где Р0 = Uо /о — выпрямленная мощность, являющаяся исходной рас­

 

четной величиной при конструировании выпрямителя.

 

____________________________________

Т а б л и ц а 8

 

 

 

 

Схемы выпрямления

 

Параметры

 

однополу­

двухполу-

однофазная

трехфаз­

трехфаз­

 

 

 

периодная

периодная

мостовая

ная

ная

 

 

 

 

 

 

 

мостовая

Число вентилей .................

 

1

2

4

3

6

Среднее значение выпрям­

0,45 U2

0,9 U2

0,9 U2

 

 

ленного напряжения Uо

. •

1,171/2

2,331/г

Обратное напряжение

 

 

 

 

2,09

1,045

Uобр m на один выпрямитель

3,14 t / 0

3,141/в

1,57 {/о

Среднее значение тока / 0в

 

 

 

 

 

выпрямителя.........................

 

0 ,5 /о

0,5 / 0

0,33 /о

0 ,3 3 / 0

Амплитудное значение тока

 

 

 

 

 

выпрямителя / т в .................

 

3,14 /*

1,57 /о

1 ,5 7 /о

1,21 /о

1,045/о

Частота / 0г основной гар­

 

 

 

 

 

моники выпрямленного нап­

 

 

 

 

 

ряжения .................................

 

 

/ с

2 /с

2 /с

3/с

6 / с

Коэффициент пульсаций kn

1,57

0,67

0,67

0,25

0,057

Действующее значение на­

 

 

 

 

 

пряжения Ui

вторичной об­

2,22 Uо

1,11 Ua

 

0,855 0,4281/0

мотки ..........................................

 

 

1,1 1 1/0

Типовая

мощность

Р т

 

 

 

1,37 Р 0

 

трансформатора .....................

 

3,09 Р а

1,48 Р а

1,23 Ро

1,045Р0

52


Основные величины,

характери­

 

 

 

 

 

 

зующие работу данной схемы

вы­

 

 

 

 

 

 

прямления и рассматриваемых да­

 

 

 

 

 

 

лее схем, приведены в табл. 8.

 

 

 

 

 

 

 

Однофазная однополупериодная

 

 

 

 

 

 

схема выпрямления с управляемым

 

 

 

 

 

 

вентилем (рис. 28, а). При включе­

 

 

 

 

 

 

нии в однофазную однополупериод-

 

 

 

 

 

 

ную схему выпрямления

управляе­

 

 

 

 

 

 

мого вентиля (тиристора) УВ мож­

 

 

 

 

 

 

но регулировать среднее

 

значение

 

 

 

 

 

 

тока

через нагрузку

путем

сдвига

 

 

 

 

 

 

момента подачи импульсов управле­

 

И

И

 

А

 

ния относительно

начала положи­

 

 

шЬ

тельной полуволны

напряжения

«2

 

II'

title

П ПГ^

 

 

&-01!

 

 

(рис. 28, б). Задерживая момент по­

 

 

 

 

 

 

дачи

отпирающего

 

импульса

на

 

L°ofШ1К

/ШК

ajt

угол а, называемый углом отпира­

 

 

 

 

 

 

ния вентиля или углом регулирова­

 

 

 

 

 

 

ния

выпрямителя,

можно

как бы

 

а°и'

\

A

 

изменять

момент

подключения

на­

 

 

 

 

-+ ^ “2

f

 

грузки к питающему

напряжению.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для двух

значений угла

а

(аь а 2)

 

f t ПК

/""Ж

wt

кривые выпрямленного напряжения

 

 

 

 

 

 

и тока будут иметь вид,

приведен­ Рис. 28.

Работа однофазной одно-

ный на рис. 28, в, г.

Зависимости

полупериодной схемы

выпрямле­

ния с управляемым вентилем:

средних значений выпрямленных на­

в

схема

выпрямления;

б — кривая

пряжения

и тока

от угла

отпира­

форматора; в — кривые выпрямленно­

ния описываются следующими соот­

напряжения вторичной обмотки транс­

го

напряжения

и тока

(*1=30°); г

ношениями:

 

 

 

 

 

кривые

выпрямленного напряжения и

 

 

 

 

 

тока (аг=12о°)

 

 

 

 

Lro= -Jr* ^

 

 

 

 

 

*

.1 ± cosа Un\

 

 

 

^

а

 

 

 

 

 

 

2

 

 

Изменение угла отпирания оказывает влияние на коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения и тока, на форму токов на­ грузки, вентиля, трансформатора, а также на соотношение их дей­ ствующих, средних и максимальных значений.

Однофазная двухполупериодная схема выпрямления.

Схема

(рис. 29, а)

представляет собой объединение двух уже рассмотренных

однофазных

схем,

включенных на общую нагрузку. Полуобмотки

вторичной обмотки

трансформатора включены так, что напряжения

на их зажимах иА и «в находятся в противофазе (рис. 29, б).

В пер­

вую половину периода, когда напряжение иА положительно,

откры­

вается вентиль В1, и ток нагрузки протекает под действием напря­

жения цА .

Вентиль В2 при этом заперт, и ток через него не проходит.

Во вторую

половину периода, когда положительным становится на­


°)

UB1

пряжение «в > открывается вентиль В2,

и ток нагрузки протекает под действи­

 

 

 

 

ем напряжения «в . В результате вы­

 

 

прямленный ток io и выпрямленное на­

 

 

пряжение Wo не имеют перерывов, как

 

 

в однополупериодной схеме (рис. 29,

в, г), но коэффициент пульсаций оста­ ется весьма значительным (ka=0,67).

Среднее значение

выпрямленного

напряжения

выпрямителя

равно

 

П

 

 

U 0 =

^ U 2m sin u )tchd =

 

 

о

 

 

2У2

и 2= 0,9£/2,

 

К

 

где U2 — действующее значение напря­

жения

на половине вторичной

обмотки трансформатора.

Среднее значение

выпрямленного

тока нагрузки равно

 

 

двухполупериодной схемы вы­ прямления:

а — схема выпрямления; б — кри­ вые напряжений полуобмоток тран­

сформатора;

в — кривая

выпрям­

ленного напряжения;

г — кривая

выпрямленного

тока;

д — кривая

напряжения вентиля

 

Через каждый вентиль протекает ток в два раза меньше:

I — _L /

JOB--- — 1О-

Максимальные значения тока нагрузки, тока через вентили и вторичную обмотку равны и составляют

/ от = / тв = / 2т =

= 1,57 / 0.

Обратные напряжения на вентилях в двухфазной схеме дости­ гают величины, равной удвоенному максимальному значению на­ пряжения полуобмотки (рис29, д)

if обр т = 2£/2т= 2 1^2 U2 = 3,147/о-

Расчетная мощность трансформатора (без вывода)

■Рт= 1Д8 Я0.

При равных выпрямленных мощностях в однофазной двухполу­ периодной схеме выпрямления требуется трансформатор с расчет­ ной мощностью в 2—2,5 раза меньшей, чем в однофазной однопо- лупериодной-схеме.

54


Однофазная двухполупериодная схема выпрямления с управ­ ляемыми вентилями (тиристорами) дает возможность благодаря задержке момента отпирания вентилей регулировать в широком диапазоне средние значения и напряжения на нагрузке, а также величину выпрямленной мощности:

Uo= -^-(1 -fcosa) Uа; 7о = ~ ; P0 = UDI0.

Однофазная мостовая схема выпрямления. Схема (рис. 30, а)

состоит из однофазного трансформатора, включенных в мост четы­ рех выпрямителей, через которые получает питание нагрузка. Во время положительной полуволны напряжения и2 (рис. 30, б) от­ крыты вентили В1 и ВЗ, и ток нагрузки протекает через обмотку трансформатора и указанные вентили. В следующий полупериод открываются вентили В2 и В4, и ток нагрузки протекает через трансформатор в обратном направлении. В нагрузке же в обоих случаях направление тока не изменяется. Кривые выпрямленных тока t'o и напряжения п0 имеют такой же вид, как в однофазной двухполупериодной схеме выпрямления (рис. 30, в, г). Поэтому средние, максимальные и действующие значения этих величин оп­ ределяются по тем же формулам, что и для однофазной двухполу­ периодной схемы выпрямления. В этих формулах U2 — действую­ щее значение напряжения вторичной обмотки трансформатора.

Обратные напряжения на вентилях мостовой схемы равны на­ пряжению вторичной обмотки трансформатораМаксимальное зна­ чение обратного напряжения составляет (рис. 30, (?)

и обр т = U2m — К 2 U2

= 1,57 U0,

т. е. в 2 раза меньше, чем в однофазной

двухполупериодной схеме

выпрямления. Это является одним из достоинств мостовой схемы. Расчетная мощность трансформатора (без вывода)

ЯТ=1,23Я 0.

В однофазной мостовой схеме расчетная мощность трансформа­ тора меньше, чем в рассмотренных уже однофазных схемах.

Однофазная мостовая схема выпрямления с управляемыми вен­ тилями имеет те же пределы регулирования выпрямленного тока /о, напряжения U0 и мощности Ро, что и однофазная двухполупе­ риодная схема. При этом для управления режимом работы одно­ фазной мостовой схемы достаточно, чтобы в парах вентилей В1, ВЗ и В2, В4 (рис. 27, а) было лишь по одному управляемому вен­

тилю.

Трехфазная схема выпрямления. Схема (рис. 31, а), предложен­ ная акад. В. Ф. Миткевичем, питается от трехфазной цепи через трехфазный трансформатор, вторичная обмотка которого соединен­ на в звездуВентили включаются последовательно с каждой фазой

вторичной обмотки трансформатора, а нагрузка

между нейт­

ральными точками М н N обмотки и вентилей.

 

55