Файл: Белопольский, И. И. Стабилизаторы низких и милливольтовых напряжений.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 29.10.2024
Просмотров: 55
Скачиваний: 0
для сердечников дросселей насыщения (д. н.) материа лов с прямоугольной петлей перемагннчпвапия и при весьма малом активном сопротивлении рабочих обмоток д. и. может рассматриваться как ключевой элемент, пе риодически коммутируемый с частотой, синхронной с ча стотой сети.
Тиристорные стабилизаторы по принципу своего дей ствия аналогичны дроссельным стабилизаторам с д. и. на сердечниках с прямоугольной петлей перемагничивания и принадлежат к классу ключевых стабилиза торов.
Транзисторные стабилизаторы, регулируемые по це пям переменного тока, относятся к стабилизаторам, ре гулирующий элемент которых представляет собой управляемое активное сопротивление. Однако транзи сторы могут использоваться не только в качестве регу лируемых .сопротивлений, но и в ключевом режиме, в инверторах (статических преобразователях постоянно го напряжения в переменное повышенной частоты), вхо дящих в состав стабилизаторов напряжения. В этом случае питание стабилизатора может производиться как от сетей постоянного, так и переменного напряжения (в последнем случае через входной выпрямитель). Не смотря на усложнение схемы, стабилизаторы с инверто рами обеспечивают большой выигрыш как за счет резко го уменьшения размеров и массы трансформатора и фильтра основного выпрямителя при повышении часто-
Рис. 8. Блок-схемы однофазных дроссельных стабилизаторов выпрямленного напряжения.
а — с |
регулятором |
в |
цепи |
переменного напряжения; |
б — с |
регулятором |
в |
цепи |
выпрямителя. |
23
ты питания, так и вследствие возможности исключения трансформатора и сглаживающего фильтра выпрямите ля, питающего стабилизатор от сети переменного тока.
Дроссельные стабилизаторы, как и другие стабили заторы, регулируемые по цепям выпрямленного напря жения, могут выполняться по схемам параллельного и последовательного включения регулирующего элемента относительно нагрузки. Однако на практике преимуще ственно применяется последовательное включение.
Блок-схемы дроссельных стабилизаторов выпрямлен ного напряжения приведены на рис. 8 (при питании от однофазной сети переменного напряжения) и на рис. 9 (при питании от трехфазной сети). В этих схемах, кро ме использованных ранее, приняты следующие обозна чения: Тр— трансформатор, В — вентильная группа, Ф — сглаживающий фильтр.
Схемы рис. 8,а и 9,6 отличаются друг от друга ме стом включения регулирующего элемента (д. н.). При не обходимости получения
РЗ |
|
|
8 |
Ф |
низких |
напряжений и |
||||
~ О— |
- |
Тр |
больших |
токов нагруз |
||||||
|
|
|
|
|
ки следует рекомендо |
|||||
|
УЭ |
а) |
из |
вать |
применение |
-схем |
||||
|
|
|
|
на рис. |
8,а и 9,я, |
что |
||||
о - |
|
В.РЗ |
|
“TL |
объясняется |
|
их |
сле |
||
|
ф |
дующими |
преимуще |
|||||||
Тр |
|
М чл-ч |
|
|||||||
о - |
|
|
|
_ іг |
ствами: |
1) |
в этих схе |
|||
|
|
|
|
|
мах |
меньше |
типовая |
|||
|
|
УЭ |
|
из |
мощность |
|
выпрями |
|||
|
|
|
б) |
|
тельного |
трансформа |
||||
Рис. 9. Блок-схемы трехфазных дрос |
тора, так как через |
|||||||||
сельных |
стабилизаторов |
выпрямлен |
трансформатор переда |
|||||||
ного напряжения. |
|
|
ется |
лишь |
мощность, |
|||||
а —- с регулятором ъ цепи переменного на |
потребляемая |
нагруз |
||||||||
пряжения; |
б — с регулятором |
в цепи вы |
||||||||
прямителя. |
|
|
|
|
кой, а в схемах на рис. |
|||||
мощность, |
|
|
|
8,6 |
и 9,6 — суммарная |
|||||
потребляемая нагрузкой |
и регулирующими |
д. н.; 2) при больших токах нагрузки возникают кон структивные и технологические трудности в процессе из готовления д. н. [Л. 11].
Простейшие „схемы регулирующих элементов (д. и. без обратной связи), приведенные на рис. 8 и 9, на прак тике находят ограниченное применение, так как они тре буют значительной мощности усилительных элементов
24
I
(УЭ). С целью уменьшения мощности управления реко мендуется применять д. и. с внутренней обратной связью, приведенные на рис. 10.
' Наиболее часто в дроссельных однофазных стабили заторах используются схемы по рис. 10,а. В трехфазных стабилизаторах применяются схемы по рис. 10,6—г. Схема рис. 10,6 представляет собой комбинацию трех схем рис. 10,а, включенных в трехфазную сеть. Схема рис. 10,е, предложенная в [Л. 12], по своим характери стикам лишь незначительно отличается от схемы 10,6, однако она позволяет уменьшить вдвое число вентилей в цепях рабочих обмоток д. н., и поэтому ее применение является вполне оправданным.
В трехфазных стабилизаторах, выполненных по схе мам рис. 10,6, 0, наблюдается значительная асимметрия токов, потребляемых из сети. В схеме рис. 10,а, предло-
Рис. 10. Схемы дроссельных регуляторов.
а— однофазный д. н. |
с внутренней обратной |
связью; б— трехфазный |
д. н. |
|||
с внутренней обратной |
связью; в — трехфазный |
одновентнльный д. |
н. |
с вну |
||
тренней обратной связью; |
а —трехфазный д. |
н. |
с комбинированной |
внутрен |
||
ней и внешней обратными |
связями. |
|
|
|
|
женной в [Л. 13], осуществляется автоматическое вырав нивание этих токов. Одна из фаз питающей сети в дан ной схеме (фаза, содержащая д. и. с самонасыщением) является опорной; рабочий ток этой фазы после вы прямления используется для питания обмоток внешней обратной связи д. и. двух остальных фаз, благодаря чему и происходит выравнивание рабочих токов во всех фазах.
25
Основными достоинствами дроссельных стабилизато ров по сравнению с транзисторными линейными стаби лизаторами являются: 1) меньшие масса и объем, осо бенно при повышенной частоте питающей сети; 2) вы сокая надежность, обусловленная большей надежностью регулирующего элемента (д. н.), по сравнению с тран зисторами; 3) возможность построения стабилизаторов на большие токи нагрузки, что особенно важно для рас сматриваемой области применения.
К недостаткам дроссельных стабилизаторов следует отнести: 1) большую инерционность (т. е. худшие ди намические свойства), в результате чего схема с запаз дыванием реагирует на быстрые изменения тока на грузки и напряжения сети; 2) больший уровень пульса ций выпрямленного напряжения, вызванный инерцион ностью схемы и существенными искажениями формы питающих напряжений и их асимметрией; 3) низкий ко эффициент мощности, обусловленный потреблением из сети реактивной мощности дросселями насыщения.
Таким образом, дроссельные стабилизаторы напря жения можно рекомендовать для получения низких на пряжений при больших токах (до сотен ампер) и по вышенных частотах питания в тех случаях, когда не предъявляются высокие требования к величинам пуль сации выпрямленного напряжения и к динамическим свойствам стабилизаторов.
Практические схемы дроссельных стабилизаторов на пряжения и методы их инженерного расчета приведены в [Л. 4, 5, 11, 12].
Перейдем к рассмотрению особенностей построения
ик свойствам тиристорных стабилизаторов. Так же как
ив дроссельных, в применяемых на практике схемах тиристорных стабилизаторов используется последова тельное относительно нагрузки включение регулирую щих элементов (тиристоров).
Блок-схемы тиристорных стабилизаторов, питающих
ся от однофазных сетей переменного напряжения, приве дены на рис. 11, а от трехфазных — на рис. 12.
Схемы рис. 11,а и в по своим качествам близки к схе мам дроссельных стабилизаторов напряжения, приве денным на рис. 8,а и б. Основным недостатком этих схем является значительное искажение формы переменного напряжения, подаваемого на выпрямитель. Однако с по мощью тиристорных коммутаторов-регуляторов можно
26
резко уменьшить эти искажения, применив ступенчатое регулирование переменного напряжения (см. рис. 11,6). Сущность этого способа регулирования заключается в том, что для стабилизации выходного напряжения используются как регулирование путем изменения мо-
а)
Рис. 11. Блок-схемы однофазных тиристор ных стабилизаторов выпрямленного напря жения.
Q — с. регулятором в цепи переменного напряже ния; б — с регулятором-коммутатором в цепи пе ременного напряжения; в — с регулятором в цепи выпрямителя.
мента включения тиристоров, так и переключение с од ного отвода трансформатора на другой. Поэтому в дан ной схеме не требуются большие величины углов регу лирования, что приводит к меньшим искажениям формы выходного напряжения.
Схемы трехфазных тиристорных стабилизаторов, при веденные на рис. 12, аналогичны соответствующим схе
27
мам рис. |
11 и к ,н'им сле |
дует отнести ©се, что бы |
|
ло оказано выше об одно- |
|
фазиых |
ста билизатор ах |
|
|
|
данного |
типа. |
приведен |
||||||
|
|
|
■Оценивая |
||||||||
|
|
|
ные на рис. |
11 |
і-і 12 схемы |
||||||
|
|
|
■стабилизаторов |
с |
точки |
||||||
|
|
|
зрения применения их для |
||||||||
|
|
|
получения |
низких |
напря |
||||||
|
|
|
жений и больших токов, |
||||||||
|
|
|
следует |
|
рекомендовать |
||||||
|
|
|
для этой цели применение |
||||||||
|
|
|
■схем рис. |
11,а |
и 12,а |
при |
|||||
|
|
|
малых |
пределах |
измене |
||||||
|
|
|
ния входного напряжения |
||||||||
|
|
|
и схем рис. |
11,6 и 12,6— |
|||||||
|
|
|
при |
больших |
|
пределах |
|||||
|
|
|
изменений |
|
входного |
на |
|||||
|
|
|
пряжения и более высо |
||||||||
|
|
|
ких требованиях к вели |
||||||||
|
|
|
чинам .пульсации. |
|
|
||||||
|
|
|
Примциниалыгые элек- |
||||||||
|
|
|
трические |
|
схемы |
тири |
|||||
|
|
|
сторных |
регулирующих |
|||||||
|
|
в) |
элементов ' приведены на |
||||||||
Рис. 12. Блок-схемы трехфазиых |
рис. |
13. |
Наиболее |
про |
|||||||
стая |
схема |
|
(рис. |
|
13,а) |
||||||
тиристорных |
стабилизаторов вы |
состоит |
из |
двух |
|
вен |
|||||
прямленного |
напряжения. |
|
|||||||||
а — с регулятором |
в цепи переменного |
тильных |
элементов, |
но |
|||||||
напряжения; б — с |
регулятором-комму- |
для |
ее |
осуществления |
|||||||
татором в цепи переменного напряже |
|||||||||||
ния; в — с регулятором в цепи выпря |
требуется |
|
преобразова |
||||||||
мителя. |
|
|
тельное устройство управ |
||||||||
|
|
|
ления |
|
ПЭ |
с |
гальвани |
чески развязанными цепями управления тиристорами. Кроме того, тиристоры как в прямом, так и в обратном направлении должны быть рассчитаны на полное на пряжение сети. .Схема регулятора по рис. 13,6 состоит из четырех диодов и одного тиристора. Ее достоинством является защищенность тиристора выпрямительными диодами от воздействия обратного напряжения, а также простота схемы управления. Промежуточное место меж ду рассмотренными схемами занимает схема регулятора по рис. 13,ß, в которой тиристоры также защищены от
28
Рис. 13. Схемы тиристорных регуляторов.
а — однофазный |
регулятор с встречно-параллелыіым включением тиристо |
|||||||||
ров; |
б —однофазный |
регулятор |
с |
включением |
тиристора |
в |
диагональ |
|||
диодного моста; |
в — однофазный |
регулятор |
с |
тиристорами, |
шунтирован |
|||||
ными диодами; |
г —трехфазиый регулятор с встречно-параллельным вклю |
|||||||||
чением тиристоров; |
а — трехфазный |
регулятор |
с тиристорами, |
шунтиро |
||||||
ванными диодами; |
е — трехфазный регулятор |
с тиристорами, |
соединенны |
|||||||
ми |
в треугольник; |
ж — однофазный |
управляемый выпрямитель; |
з — трех |
||||||
фазный управляемый |
выпрямитель. |
|
|
|
|
|
воздействия обратного напряжения, а управление ими может осуществляться от одного, общего для двух тири сторов, преобразовательного устройства. Применение этой схемы является наиболее целесообразным в одно фазных регулирующих элементах.
При питании от трехфазных сетей переменного на пряжения могут применяться РЭ по рис. 13,г—е. Из этих схем наиболее простой по управлению тиристорами является схема рис. 13Д
В схемах плавно-ступенчатого регулирования наибо лее часто применяются элементы по рис. 13,а, в. Количе ство элементов определяется числом ступеней и фаз.
Электрические схемы однофазных и трехфазных РЭ в тех случаях, когда тиристоры используются также и в качестве выпрямительных диодов, приведены соответ ственно на рис. 13,оіс и з.
К достоинствам тиристорных стабилизаторов по сравнению с дроссельными стабилизаторами следует от нести большое быстродействие и лучшие динамические характеристики и лучшие удельные характеристики объемов и масс, в особенности при более низких часто тах питающей сети.
Недостатками тиристорных стабилизаторов являют ся сложность схем управления тиристорами и наличие помех, создаваемых при коммутации тиристоров как
29