Главная страница
Поиск по модели:
  
Карта сайта
Расписание автобуса 628
Стихи про новый год 5 6 класс
Теория рациональных ожиданий утверждает что
Общая характеристика основных правовых семей
Должностная инструкция техника осеменатора крс
Расписание электричек гатчина балтийская лигово
Инструкция по организации внутриобъектового и пропускного режима
Тильда снежка выкройка
 

Однофазная двухполупериодная схема выпрямления

Страница 7 из 14 3. ОСНОВНЫЕ СХЕМЫ НЕУПРАВЛЯЕМЫХ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ ОДНОФАЗНОГО И ТРЕХФАЗНОГО ТОКА Выпрямителем называется статическое устройство, предназначенное однофазная двухполупериодная схема выпрямления преобразования электрической энергии переменного тока в постоянный 1. Необходимость в таком преобразовании возникает, когда питание потребителя осуществляется постоянным током, а источником электрической энергии является источник переменного тока, например промышленная сеть частотой 50 Гц. Процесс выпрямления осуществляется непосредственно вентильными элементами схемы выпрямления и заключается в том, что нагрузка циклически переключается с одной фазы источника переменного напряжения на другую. В настоящее время разработано и применяется на практике много схем выпрямителей однофазного и трехфазного тока. Выбор той или иной схемы определяется свойствами применяемых вентилей и условиями работы выпрямителя. Следовательно, применение в таком выпрямителе трехфазной нулевой схемы выпрямления на кремниевых диодах позволит затратить меньшее число вентилей три вместо четырехполучить более высокий КПД и снизить габариты выпрямителя см. Учитывая вышесказанное, рассмотрим работу основных схем выпрямления однофазного и трехфазного тока, предполагая вначале для простоты расчетов параметров и облегчения понимания физической сущности процессов в элементах схем, что выпрямитель работает на активную нагрузку и состоит из идеальных вентилей и трансформаторов, в которых можно пренебречь падениями напряжения, а также обратными токами вентилей, индуктивностями и намагничивающим током трансформатора. Основными элементами, параметры которых подлежат расчету в схемах выпрямления, являются вентильные элементы и трансформатор. Исходными данными при расчете служат выпрямленные напряжения Ud и ток ld, а также действующее значение напряжения питающей сети Ux. Выпрямитель представляет собой электрический агрегат, который состоит в общем случае из следующих основных элементов рис. Если выпрямитель управляемый, то в него входит еще узел 6, содержащий систему управления вентилями. Для защиты выпрямителя от повреждений при аварийных режимах в его схему может входить блок защиты и сигнализации 5, а для поддержания с определенной точностью значения Uвых при изменениях напряжения питающей сети Uc и сопротивления нагрузки RH — стабилизатор напряжения или тока. В некоторых случаях в схеме выпрямителя могут отсутствовать отдельные элементы, например фильтр 3 при работе выпрямителя на нагрузку индуктивного характера или силовой трансформатор 1 в случае бестрансформаторного включения выпрямителя, что может иметь место в мостовых схемах выпрямления. Однофазная двухполупериодная схема выпрямления зависимости от количества выпрямленных полупериодов питающего напряжения схемы выпрямления подразделяются на одно полупериодные и двухпопупериодные. По числу фаз первичной обмотки трансформатора выпрямители делятся на однофазные и трехфазные. При небольшой мощности нагрузки до нескольких сотен ватт преобразование переменного тока в постоянный осуществляют с помощью однофазных выпрямителей, питающихся от однофазной сети переменного тока. Такие выпрямители предназначены для питания постоянным током различных устройств промышленной электроники, обмоток возбуждения двигателей постоянного тока небольшой и средней мощности и т. Структурная схема а и кривые напряжений б выпрямителя Сущность процесса выпрямления рассмотрим на примере простейшей однофазной однотактной схемы выпрямления. В этой схеме рис. Ток в цепи нагрузки проходит только в положительные полупериоды, когда точка а вторичной обмотки, к которой присоединен анод вентиля VI, имеет положительный потенциал относительно точки Ь, к которой через нагрузку присоединен катод. Индекс d используется для обозначения элементов, токов и других величин на стороне постоянного тока. Однофазные выпрямители а — однополупериодная схема; б — двухполупериодная схема; виг—, диаграммы напряжений и токов на элементах схем выпрямления Недостатки этой схемы выпрямления следующие: плохое использование трансформатора, большое обратное напряжение на вентилях, большой коэффициент пульсации выпрямленного напряжения. Достоинства выпрямителя: простота схемы и питающего трансформатора; применяется только один вентиль или одна группа последовательно соединенных вентилей. Данная схема широко применяется для снятия квалификационных параметров силовых диодов и тиристоров, когда в испытуемом вентиле обеспечиваются однополупериодный синусоидальный прямой ток и синусоидальное обратное напряжение. Двухполупериодная однофазная схема со средней точкой представлена на рис. Схема состоит из трансформатора Т, имеющего одну первичную и две последовательно соединенные вторичные обмотки с выводом общей нулевой точки у этих однофазная двухполупериодная схема выпрямления. Свободные концы вторичных обмоток а и b присоединяются к анодам вентилей VI и V2, катоды которых соединяются вместе. Нагрузка Rвключается между катодами вентилей, которые являются положительным полюсом выпрямителя, и нулевым выводом О трансформатора, который служит отрицательным полюсом. Вентили в этой схеме, как и вторичные обмотки трансформатора, работают поочередно, пропуская в нагрузку ток при положительных значениях анодных напряжений и2а и2Ь рис. Анод вентиля V2, так же как вывод b обмотки Ob, в этот полупериод отрицателен по отношению к нулевому выводу О и, следовательно, тока не пропускает. Спустя полупериод, начиная с момента времени t2, процесс повторяется: ток будет проводить вентиль VI, а вентиль V2 выключится и т. Ток id в нагрузке все время течет в одном направлении — от катодов вентилей к нулевой точке О вторичных обмоток трансформатора, и на резисторе Rd появляется выпрямленное пульсирующее напряжение ud, содержащее постоянную и однофазная двухполупериодная схема выпрямления составляющие. Для однофазной нулевой схемы справедливы следующие соотношения между напряжениями, токами и мощностями в отдельных элементах выпрямителя. Однофазная мостовая схема состоит из трансформатора Тс двумя обмотками и четырех диодов VI - V4, соединенных по схеме моста рис. К одной диагонали моста точки 1,3 присоединяется вторичная обмотка, а в другую точки 2, 4 включается нагрузка Rd. Общая точка катодов вентилей VI и V2 является положительным полюсом выпрямителя, а отрицательным—точка связи анодов вентилей V3 и V4. Вентили в этой схеме работают парами поочередно. В положительный полупериод напряжения иг, соответствующая полярность которого обозначена без скобок, проводят ток вентили VI и V3, а к вентилям V2 однофазная двухполупериодная схема выпрямления V4 прикладывается обратное напряжение, и они закрыты. Далее указанные процессы периодически повторяются. Диаграммы токов и напряжений на элементах схемы рис. Однофазный мостовой выпрямитель в — схема включения; б и в — временные диаграммы напряжений и токов на элементах схемы Ток id в нагрузке проходит все время в одном направлении — от соединенных катодов диодов V1 и V2 к анодам диодов V3 и V4. Постоянной однофазная двухполупериодная схема выпрямления тока во вторичной обмотке нет. Следовательно, не будет подмагничивания сердечника трансформатора постоянным магнитным потоком. Ток ii в первичной обмотке трансформатора также синусоидальный. Однофазная мостовая схема: Амплитуда обратного значения на вентилях в 2 раза меньше, чем в нулевой схеме. Вдвое меньше напряжение число витков вторичной обмотки трансформатора при однофазная двухполупериодная схема выпрямления значениях напряжения Ud. Трансформатор имеет обычное исполнение, так как нет вывода средней точки на вторичной обмотке. Однофазная двухполупериодная схема выпрямления мощность трансформатора на 25% меньше, чем в нулевой схеме, следовательно, меньше расходуется меди и железа, меньше будут однофазная двухполупериодная схема выпрямления и масса. Данная схема выпрямителя может работать и без трансформатора, если напряжение сети Д подходит по значению для по лучения необходимого напряжения Ud и не требуется изоляции цепи выпрямленного тока от питающей сети. Питание постоянным током потребителей средней и большой мощности производится от трехфазных выпрямителей, применение которых снижает загрузку вентилей по току, уменьшает коэффициент пульсации и повышает частоту пульсации выпрямленного напряжения, что облегчает задачу его сглаживания. Для лучшего уяснения принципа выпрямления трехфазного тока и режимов работы элементов выпрямителей вначале рассмотрим трехфазную схему с нулевым выводом. Трехфазный выпрямитель с нулевой точкой: в — схема соединения обмоток трансформатора и вентилей; б — г — диаграммы напряжений и токов на элементах Из временной диаграммы на рис. Работающий вентиль прекращает проводить ток тогда, когда однофазная двухполупериодная схема выпрямления его анода становится ниже общего потенциала катодов, и к нему прикладывается обратное напряжение. Переход тока от одного вентиля к другому коммутация тока происходит в момент пересечения кривых фазных напряжений точки а, б, в и г на рис. Напряжение ud на выходе однофазная двухполупериодная схема выпрямления в любой момент времени равно мгновенному значению напряжения той вторичной обмотки, в которой однофазная двухполупериодная схема выпрямления открыт, и выпрямленное напряжение представляет собой огибающую верхушек синусоид фазных напряжений игф трансформатора Для трехфазной нулевой схемы выпрямления характерны следующие соотношения между напряжениями, токами и мощностями в отдельных элементах выпрямителя. Среднее значение выпрямленного напряжения при холостом ходе когда на выходе выпрямителя включен только вольтметр 22 где Сзф — действующее значение фазного напряжения на вторичной обмотке трансформатора. Коэффициент пульсаций напряжения на выходе выпрямителя Трехфазная мостовая схема выпрямления. Выпрямитель в данной схеме состоит их трансформатора, первичные и вторичные обмотки которого соединяются в звезду или треугольник, и однофазная двухполупериодная схема выпрямления диодов, которые разделены на две группы рис. Общая точка связи анодов является отрицательным полюсом для внешней цепи. Нагрузка подключается между точками соединения катодов и анодов вентилей, т. Катодная группа вентилей повторяет режим работы трехфазной нулевой схемы. В этой группе вентилей в течение каждой трети периода работает вентиль с наиболее высоким потенциалом анода рис. В анодной однофазная двухполупериодная схема выпрямления в данную часть периода работает тот вентиль, у которого катод имеет наиболее однофазная двухполупериодная схема выпрямления потенциал по отношению к общей точке анодов. Вентили катодной группы открываются в момент пересечения положительных однофазная двухполупериодная схема выпрямления синусоид точки а, б, в и г на рис. При мгновенной коммутации тока в трехфазной однофазная двухполупериодная схема выпрямления схеме в любой момент времени проводят ток два вентиля — один из катодной, другой из анодной группы, при этом любой вентиль одной группы работает поочередно с двумя вентилями другой группы, соединенными с разными фазами вторичной обмотки рис. Иными словами, проводить ток будут те два накрест лежащих вентиля выпрямительного моста, между которыми действует в проводящем направлении наибольшее линейное напряжение и2п. Трехфазная мостовая схема выпрямителя: а — схемр соединения элементов; 6 — е — временные диаграммы напряжений и токов Таблица 1. Следует отметить, что нумерация вентилей в данной схеме не носит случайный характер, а соответствует порядку их вступления в работу при условии соблюдения фазировки трансформатора, указанной на рис. Ток id в нагрузке все время проходит в одном направлении. Контур тока нагрузки при открытых вентилях VI и V6 показан на схеме рис. В течение однофазная двухполупериодная схема выпрямления интервала времени одновременно протекают токи во вторичных обмотках, расположенных на разных стержнях магнитной системы см. Выпрямленное напряжение ud в этой схеме описывается верхней частью кривых междуфазных линейных напряжений рис. Ординаты кривой "обр Для вентиля VI показаны на рис. Максимальное значение обратного напряжения на вентиле в трехфазной мостовой схеме равно амплитуде линейного напряжения вторичной обмотки трансформатора, т. При открытом состоянии однофазная двухполупериодная схема выпрямления вентилей выпрямительного моста другие четыре вентиля закрыты приложенным к ним обратным напряжением. Выпрямленный ток id при работе на чисто активную нагрузку полностью повторяет кривую напряжения ud см. Соотношения между напряжениями и токами в трехфазной мостовой схеме приведены на табл. Шестифазная схема со средней точкой представлена на рис. Питание схемы осуществляется через трехобмоточный трансформатор Т, на каждом стержне которого расположены три обмотки: по одной первичной, которые соединены в треугольник и подключены на ~ Uc. Начала обмоток обозначены точками. В результате такого однофазная двухполупериодная схема выпрямления звезды фазных напряжений иа1, иь. Как и в трехфазной нулевой схеме см. Как видно из рис. Коммутация тока с вентиля на вентиль происходит в моменты пересечения синусоид фазных напряжений вторичных обмоток трансформатора Кривая выпрямленного напряжения ud в этой схеме описывается верхней частью синусоид фазных напряжений и2 ф. Ординаты кривой ообр для вентиля VI показаны штриховкой. Шестифазный выпрямитель со средней точкой: а — схема соединения элементов; б - векторная диаграмма напряжений обмоток трансформатора; в - е - временные диаграммы напряжений и токов Трехфазная схема с нулевой точкой: Схема простая. Число вентилей в 2 раза меньше, чем в мостовой или шестифазной нулевых схемах. Меньше потери в вентилях, так как в данной схеме ток id протекает через один диод, а в мостовой — последовательно через два диода. Трехфазная мостовая схема: Обратное напряжение, прикладываемое к вентилям, в 2 раза меньше, чем в трехфазной и шестифазной нулевых схемах, и вентили следует выбирать однофазная двухполупериодная схема выпрямления напряжение, близкое к Ud Напряжение число витков вторичной обмотки вдвое меньше, чем в трехфазной, и в 1,73 раза, чем в шестифазной нулевых схемах, но сечение провода соответственно в 1,41 и в 2 раза больше. Нет вынужденного намагничивания сердечника трансформатора и нормальное исполнение обмоток. Габаритная мощность трансформатора на 30% меньше, чем в трехфазной, и на 48% меньше, чем в шестифазной нулевых схемах, ток первичной обмотки имеет форму синусоиды. Схема допускает соединение первичных и вторичных обмоток трансформатора звездой и треугольником. Она может быть применена и без трансформатора. Шестифазная нулевая схема: При соединении первичной обмотки трансформатора в треугольник поток вынужденного намагничивания практически не возникает. Частота основной гармоники переменной составляющей выпрямленного напряжения, как и в мостовой схеме, в 2 раза выше, а коэффициент пульсации напряжения ud почти в 4,5 раза меньше, чем в трехфазной нулевой схеме. Преимущества трехфазной схемы с нулевой точкой проявляются в случае, если главным требованием является однофазная двухполупериодная схема выпрямления выпрямителя или используется блок трех вентилей с общим катодом. При применении полупроводниковых вентилей преимущества имеет мостовая схема, которая может работать непосредственно от сети, если напряжение Ut подходит по значению для получения нужного Ud и не требуется изоляция от питающей сети цепи выпрямленного тока. Шестифазная схема с нулевой точкой в связи с наличием трансформатора с двумя вторичными обмотками уступает мостовой схеме. Это обстоятельство позволяет уменьшить число установленных вентилей однофазная двухполупериодная схема выпрямления получить более высокий КПД выпрямителя см. Следовательно, для первой схемы выпрямления нужно применить вентили на 100, а для второй — на 50 А.



 
003757
В освоении новой техники Вы поступаете так:
изучаете инструкцию
просите кого-нибудь помочь
полагаетесь на интуицию
© 2005 — 2016 «stroiprokat173.ru» Документы на все случаи!