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

напряжения, а соответственно и на величину его среднего значения. При этом с ростом угла а происходит уменьшение среднего значе­ ния выпрямленного напряжения U0. При а = 90° в рассматривае­ мой схеме По становится равным 0, и выпрямитель считается пол­

Преобразование постоянного тока в переменный (инвертирова­ ние). Преобразование постоянного тока в переменный может осу­ ществляться с помощью статических преобразователей-инверторов. Работа инверторов основана на использовании управляемых вен­ тилей— ионных (тиратроны, “Экситроны, игнитроны) и полупровод­ никовых (тиристоры), а также полупроводниковых триодов (тран­ зисторы) в ключевом режиме. Изменение направления тока в на­ грузке при питании от сети постоянного тока достигается в инвер­ торе соответствующим чередованием замкнутого и разомкнутого состояния вентилей. Управляемые вентили играют роль ключей — переключателей тока,' каждые полпериода изменяющих его направ­ ление в нагрузке.

Возможны два принципиально различных режима работы ин­ верторов.

Зависимый, или ведомый сетью, инвертор преобразует энергию постоянного тока и отдает ее в сеть переменного тока большой мощ­ ности (по сравнению с мощностью инвертора). Имеющиеся в сети мощные источники определяют частоту, величину и форму кривой

60

В качестве примера рассмотрим работу автономного однофазно­ го мостового инвертора, схема которого приведена на рис. 34, а. Инвертор состоит из четырех управляемых вентилей, например, тиристоров В1—В4. Как ионные, так и полупроводниковые управ­ ляемые вентили имеют неполную управляемость, т. е. с помощью управляющего электрода можно лишь включить, но нельзя выклю­ чить их. Для запирания проводящего вентиля необходимо какимлибо образом прервать прохождение тока через него, для чего нужно подать и в течение определенного интервала, называемого временем восстановления управляемости, поддерживать нулевое или отрицательное напряжение на его аноде относительно катода. Именно для этих целей и служит коммутирующий конденсатор С,

61

сов, подаваемых на управляющие электроды тиристоров, задается системой управления (СУ).

Допустим, что в момент времени tx включается пара вентилей В1 и В2, рабочий ток I при этом распределяется между конденсатором (ic ) и нагрузкой (iR ). Конденсатор заряжается (кривая ис , рис. 34,6), приобретая потенциалы, указанные на схеме без скобок.

Падение напряжения на вентилях В1 и В2 равно нулю (рис. 34, в). Напряжение на нагрузке hr и напряжения на невключенных вентилях ВЗ, В4 (рис. 34, г) повторяют по форме напряже­ ние ис- Через полпериода рабочей частоты в момент времени ti схе­ ма управления посылает импульсы на открытие вентилей ВЗ и В4. На весьма короткое время все четыре вентиля оказываются откры­ тыми, и конденсатор разряжается по трем направлениям: через вентиль В1 и включившийся вентиль ВЗ навстречу рабочему току i; через включившийся вентиль В4 и вентиль В2 навстречу рабоче­ му току г; через нагрузку. Разряд конденсатора на источник по­ стоянного тока исключается, так как этому препятствует дроссель L с большой индуктивностью. Под действием тока разряда и обрат­ ных напряжений вентили В1 и В2 практически мгновенно закры­ ваются, входной ток /0 переключается на вентили ВЗ и В4, и ток i течет теперь в обратном направлении. Конденсатор перезаряжает­ ся, приобретая потенциалы (показанные на рис. 34, а в скобках), и тем самым подготавливаются условия для осуществления комму­ тации в следующий полупериод, когда в момент времени t3 ток i должен перейти с вентилей ВЗ и В4 на вентили В1 и В2.

Хотя форма кривой напряжения на нагрузке uR и кривой тока i (см. рис. 34, б) существенно отличается от синусоидальной, можно сказать, что ток i опережает напряжения uR на некоторый угол р, так как нагрузка R, С носит в целом активно-емкостный характер.

Втечение времени, характеризуемого углом р, конденсатор С под­ держивает на аноде закрывающегося вентиля отрицательное на­ пряжение (см. рис. 34, в), необходимое для восстановления управ­ ляемости тиристора.

Рассмотренный автономный инвертор называют параллельным, так как коммутирующая емкость включена параллельно нагрузке.

Впоследовательных инверторах конденсатор включается с нагруз­ кой последовательно.

Существуют также и другие способы осуществления коммутации управляемых вентилей.

Многофазные схемы автономных инверторов позволяют полу­ чить на выходе напряжения, близкие по форме к синусоидальным.

Применение автономных инверторов на судах возможно в схе­ мах электроснабжения потребителей переменного тока от резерв­ ных или аварийных источников постоянного тока, в схемах питания сетей повышенной частоты, питания высокоскоростных асинхрон­ ных двигателей, частотного регулирования синхронных и асинхрон­ ных двигателей, индукционного нагрева, люминесцентного осве­ щения.

62

Глава IV

Усилители

§ 12. Электромашинные усилители (ЭМУ)

Усилителем называется устройство, в котором посредством сигнала малой мощности (входная величина Рвх) управляют срав­ нительно большой мощностью (выходная величина РВЫх). При этом выходная величина является функцией входной величины, а усиле­ ние происходит за счет энергии внешнего источника (рис. 36).

По виду управляемой энергии усилители можно разделить на электрические, пневматические, гидравлические, механические.

Рассматриваемые в данной главе электрические усилители в свою очередь подразделяются на электронные, тиратронные, полу­ проводниковые, сегнетоэлектрические, магнитные и электрома­ шинные. Первые пять являются статическими, а электромашин­ ные — вращающимися усилителями.

В усилителях используется устройство, чувствительное к изме­ нениям входной величины и управляющее энергией источника пи­ тания. В электронных усилителях таким устройством является электронная лампа, в полупроводниковых — полупроводниковый

элемент и т. д.

Усилители характеризуются коэффициентами усиления по току ki, напряжению ku и мощности kp, а также инерционностью или быстро­ действием.

Коэффициенты усиления при установившемся режиме определя­ ются следующими выражениями:

Быстродействие усилителя определяется временем переходного процесса от одного режима работы усилителя к другому. При боль­ шом быстродействии усилитель обладает малой инерционностью. На судах наибольшее применение нашли электромашинные, маг­ нитные, электронные и полупроводниковые усилители.

64