книги / Электропитание устройств связи

где этой кривой соответствует зависимость при q>=0.

Для двухтактных схем выпрямления (мостовых однофазной и трехфазной, схем удвоения и умножения напряжения) действую­

щее значение тока вторичной обмотки в V 2 раз больше, чем в однотактных, т. е. / 2 = ]/~ 2 (/0/m)D.

Действующее значение тока первичной обмотки определяется различными соотношениями в зависимости от схемы выпрямления. В двухтактных схемах выпрямления (мостовой однофазной и трех­ фазной, в схеме удвоения напряжения) ток первичной обмотки отличается от тока вторичной обмотки в коэффициент трансфор­ мации п, т е. 1\ = 12/пу где n = W\/w2.

В однотактных схемах выпрямления, у которых число фаз вто­ ричной обмотки равно числу фаз первичной (однополуперйодная схема и трехфазная с выводом нулевой тонки), во вторичной об­ мотке трансформатора ток протекает в одном направлении и по­ мимо переменной составляющей содержит постоянную, которой в кривой тока первичной .обмотки нет. Поэтому действующее значе­ ние така первичной обмотки

Л =(!/«) = т (1о/т)Г&- 1.

В однотактных схемах выпрямления, у которых число фаз вто­ ричной обмотки вдвое больше, чем число фаз первичной обмотки (двухполупериодная с выводом средней точки, шестифазная с вы­ водом нулевой точки), число импульсов тока в первичной обмот­ ке вдвое больше числа импульсов тока вторичной обмотки и, сле­

fi= (l/n )fa V 2 = (l/n ) {I0lm )D V2.

Габаритная мощность первичной, вторичной обмоток и транс­

131

где F — параметр, зависящий

от угла отсечки 0 и являющий­ ся функцией расчетного пара­ метра А (рис. 6.21).

Если в схеме выпрямления максимальное значение така оказалась больше допустимого для выбранного типа вентиля, то необходимо выбрать вен­ тиль -с большей допустимой амплитудой тока или вклю­ чить параллельно несколько вентилей.

Наибольшее обратное на­ пряжение, которое может быть /приложено к вентилю, зависит от схемы выпрямления. Для

однополупериодной и двухполупериодной с выводом нулевой точки схем выпрямления

Utобр/л ^0 “Ь ^ 2т и0{1 + V2B).

При сбросе нагрузки выпрямленное напряжение повышается до

В трехфазной схеме выпрямления /вентиль находится под об­ ратным напряжением, равным амплитуде линейного напряжения,

т. е. t/06pm= ]/"3]/~2 £/2 = 2,44 5£/0) в трехфазной мостовой схе­ ме — t/06pm= 1,22 UQB. В схемах умножения напряжения вентили

находятся под обратным напряжением, равным удвоенному значе­

Для переменной составляющей выпрямленного напряжения на выходе -выпрямителя имеются две параллельные ветви (конденса­ тор и нагрузка), причем для первой гармоники /переменной состав­ ляющей емкостное сопротивление конденсатора много меньше со­ противления нагрузки (хс = 1//жоС<С^н). Поэтому переменная со­

ставляющая тока замкнется в основном через конденсатор, и ам­ плитуду пульсации выпрямленного напряжения можно определить ло амплитуде первой гармоники переменной составляющей тока (Лит), т. е. U0im=Ioimxc = Io\m/nudC, так кж для высших гармоник

сопротивление конденсатора еще меньше, -чем для первой.

Через конденсатор за один /период изменения тока питающей сети проходит тп импульсов тока длительностью 20, следовательно,

амплитуда первой гармоники тока

132

Подставив значения U2m из (6.11) и выражая емкость конден­

сатора С в микрофарадах, после интегрирования и подстановки амплитуды первой гармоники тока определим амплитуду пульса­ ции напряжения:

где Н — коэффициент, зависящий как от угла отсечки 9, так и от

кость конденсатора, необходимую для получения заданной пуль­ сации, т. е. С=Н/Кп\Гф.

Внешняя характеристика выпрямителя (,£/0= ,/(/0)) при U\ —

=const позволяет определить изменение выпрямленного напряже­ ния Af/о, вызванное изменением тока нагрузки, напряжение холо­ стого хода f/отх, ток короткого замыкания /0кз и внутреннее сопро­ тивление выпрямителя г0. Так как Uo/,U2m=cosQ и /о/(£/2т/М =

133

В кенотронных выпрямителях мощность потерь в вентиле включает также и мощность, расходуемую на питание накала (£/Нак/нак) вентилей. Потери в вентиле от прямого тока ДРв^0,5/)2/ Ср^/П.

Сопротивление фазы выпрямителя, складывающееся из прямо­

134

его уменьшении возникает эдс самоиндукции, направленная сог­ ласно с эдс вторичной обмотки м2, в результате чего длительность работы фазы увеличивается и составляет 20 + р. Индуктивность рассеяния изменяет также форму импульса тока и уменьшает его амплитуду.

Изменение тока через вентиль во времени определяется из сле­ дующего уравнения:

Ls, ~ + i a r ф = и ш s i n (/ + т)со — U0,

a t

136

решение которого имеет следующий вид:

ток трансформатора незначительно влияют на параметры выпря­ мителя и ими можно пренебречь. Влияние индуктивности рассея­ ния (проявляется в (высоковольтных выпрямителях тем сильнее, чем больше их мощность, в выпрямителях с вентилями, имеющими малое сопротивление в /прямом направлении (германиевые и крем­ ниевые), при повышенных частотах (400 Гд и выше). Поэтому в выпрямителях небольшой мощности, работающих от сети с час­ тотой тока 50 Гц, обычно индуктивности рассеяния не учитываются. При достаточно большой мощности или при работе от сети с по­ вышенной частотой «пренебрежение индуктивностью рассеяния при­ водит к существенным ошибкам.

Если при отсутствии индуктивностей рассеяния расчетный параметр А является функцией только угла отсечки Л= = f(0), то при наличии индуктивности рассеяния {Ь&ФЩ этот па­

раметр становится зависимым не только от угла отсечки, но и от угла ф. Поэтому все коэффициенты В , D, F , Н , определяющие со­

отношения для напряжений и токов обмоток трансформатора и вентиля, а также пульсации напряжения становятся зависимыми не только от расчетного параметра Л, но и от угла ф. Зависимо­ сти коэффициента В, D, F от параметра А для различных значений

угла ф «приведены на рис. 6.19—6.21, а зависимости коэффи­ циента Я при частоте тока сети 50 и 400 Гц для различного числа

ф. Если на выходе выпрямителя включен источник эдс, то выпря­ митель работает подобно случаю нагрузки емкостного характера.

136

6.6. РАБОТА НА НАГРУЗКУ ИНДУКТИВНОГО ХАРАКТЕРА

При работе многофазного (на примере трехфазной схемы) однотакгного выпрямителя на нагрузку RH, последовательно с кото­

рой включен дроссель (рис. 6.28а) с достаточно большой индук-

определяться этой индуктивностью. Если принять индуктивность

на активную нагрузку, имеет форму огибающей зависимостей эдс

Так как ток в нагрузке го не претерпевает изменений во вре­

мени (при /?п= const), то и напряжение на нагрузке постоянно и равно

Uo = Uгт (min) sin (я/m)

Очевидно, что при бесконечно большой индуктивности дрос­ селя переменная составляющая кривой выпрямленного напряже­ ния будет приложена к зажимам дросселя Так же как и при ак­ тивной нагрузке коэффициент пульсации KnK=UokmlU0= = 2/[(kmV-l]

137

Частота основной гармоники выпрямленного напряжения (ча­ стота пульсации) равна mfc.

Каждая фаза вторичной обмотки трансформатора работает в течение периода один раз и длительность работы фазы состав­

Таким образом, коэффициент формы кривой тока вторичной обмотки трансформатора при работе выпрямителя на нагрузку

индуктивного характера Kf = h ! h р = V т . Это выражение показы­

вает, что с увеличением числа фаз выпрямления действующее зна­ чение тока вторичной обмотки трансформатора возрастает при не­

в кривой тока увеличивается. Вследствие этого ухудшается ис­

так как в однотактных схемах rri2= m .

Ток в фазе первичной обмотки трансформатора зависит от схе­ мы соединения обмоток и от числа фаз вторичной и первичной обмоток. При одинаковых числах фаз первичной и вторичной об­ моток ('/П1= т 2) действующее значение тока фазы первичной об­

мотки

Если число фаз вторичных обмоток больше числа фаз первич­ ных обмоток (т г> т х) в 2, 3 и т. д. раза, то в каждой фазе пер­ вичной обмотки будет пгг/mi импульсов тока за период и дейст­

вующее значение

/ , = (1 /п) У т . 11 т 1 / 2 = (1/n) U o / V n i i ) -

138

В случае (mz=mi) габаритная мощность первичной обмотки

трансформатора

= mJJJi = 2,22 [Vtn— l/(m sin я/m)] P0,

а в случае m2>/ni

Габаритная мощность первичных обмоток меньше, чем вто­ ричных, так как при m2= m i кривая тока первичной обмотки не содержит постоянной составляющей, а при m2> m 1 лучше исполь­ зуются первичные обмотки.

Габаритная мощность трансформатора 5 Tp= 0 ,5 (.S1 +.S2). Ре­

альный выпрямитель обладает внутренним активным сопротивле­ нием Гф=гПр+/'Тр и индуктивностью рассеяния Ls' обмоток транс­ форматора (рис. 6.29), которые влияют на работу выпрямителя,

изменяя как величину, так и форму кривой выпрямленного нап­ ряжения и тока вентиля. Сопротивление выпрямителя Гф, рабо­ тающего на нагрузку индуктивного характера, так же как и при любом характере нагрузки, снижает выпрямленное напряжение за

139

счет падения напряжения в этом сопротивлении. Кроме того в многофазных схемах выпрямления (при т > 2) за счет внутрен­ него сопротивления г$ возникает перекрытие фаз, т. е. их одно­

временная работа (р-ис. 6.30). Положительные значения ЭДС в фа­ зах вторичных обмоток оказываются больше выпрямленного на­

обмоток трансформатора работают одновременно. В фазе а, за­

канчивающей работу, ток i a уменьшается за время перекрытия фаз от значения Д0 до 0, а в фазе Ь, вступающей в работу —- уве­

личивается от 0 до /о, причем сумма токов двух фаз равна току нагрузки ( ia = ib=z/0) 9 который при бесконечно большой индуктив­

ности на выходе выпрямителя неизменен.

При выбранном начале отсчета времени, рис. 6.30 ЭДС в фазах а й в определяется следующими выражениями:

tia= U 2m cos (со t + я/m) и ub= U2тCOS (со t— Jt/m).

Так как вентили в фазах а и в открыты, то напряжение на

выходе выпрямителя в течение части периода, соответствующей

При небольших углах перекрытия (у<30° или у<л/6) вычи­ таемое в скобке выражения (6.13) очень мало (ту/8л) и напря­ жение на выходе выпрямителя U0^ U Oxx—/огф.

При работе реального многофазного выпрямителя на чисто ак­ тивную нагрузку за счет внутреннего сопротивления выпрямителя также возникает перекрытие фаз, искажающее форму кривой вы­ прямленного напряжения.

140