Однофазная, двухполупериодная схема со средней точкой (схема, принцип работы)

Сущность процесса выпрямления на примере простейшей однофазной однополупериодной схемой.

На первичную обмотку трансформатора от питающей сети подается переменной синусоидальное напряжение. На вторичной обмотке трансформатора будет также синусоидальное напряжение U_ab=√2*U₂*sinωt, где U₂- действующее значение напряжение на вторичной обмотке трансформатора, ω- угловая частот напряжение питающей сети Принцип работы: в момент времени, когда потенциал в т.б. (φ_б˃φ_а) к диоды VD приложено запирающее напряжение и ток через диод не протекает. Когда потенциал (φ_б˂φ_а) в т.б. (ωt= 0, 2π, 4π…) уже к аноду диода подается положительное напряжение относительно катода и диод включается. В результате напряжение U_аб оказывается приложенным к резистору ч/з который начинает протекать ток нагрузки i_d. Диод будет находится в проводящем состоянии до тех пор пока проходящий ч/з него ток i_d не снизится до 0. Поскольку для активной нагрузки ток по фазе совпадает с напряжением диод будет выключаться, когда напряжение U_аб станет отрицательным. (ωt=π, 3π….) Т.е. на резисторе R_d будет пульсирующее напряжение U_d и только одной полярности или иначе говоря выпрямленное напряжение Выпрямленный ток: I_d=U_d/R_d Диаграмма тока и напряжения на элементы данной сх.

Диагр. выпр. напр в схеме с диодом

 

 

 

Управляемые выпрямители

Принцип работы: ток в нагрузке R_d будет поступать только с момента вкл.тиристора, определямого моментом подачи управляющего импульса на тиристор. Другим условием вкл. Тиристора явл. Положительное значение напряжения U_аб когда анод тиристора имеет положительный потенциал относительно катода (это от 0 до π, 2π до 3π…) Выпрямленное напряжение

где Т- период повторяемости формы выпрямленного напряжение: U_d(t) – мгновенное значение выпрямленного напряжения. При сравнении различных сх. выпрямления используют коэфф. Сх.: К_сх=U_d/U₂, которая характеризует связь с неуправляемым выпрямителем действующего значения переменного напряжения U₂ и ср. значения выпрямленного напряжения. Также используется коэф по напряжению и по току K_u=U_Rmax/U_d; K_i=i_тр/i_d Параметры трансформатора определяются его полной расчетной мощностью S_T=(S1+S2)/2; S1,S2- мощность первой и второй обмотки S_1,2=U_1,2*I_1,2 Оценку эффективности использования трансформатора в сх. выпрямления можно производить по средствам коэфф-та превышения расчетной мощности трансформатора К_пр=S_T/P’_{dн-мом.мощ. выхода выпрям}

6.Основные схемы выпрямления (идеализированные схемы) Для большей ясности изложения принципов действия различных схем выпрямления и расчетных соотношений, характеризующих работу их элементов, сначала рассмотрим идеализированные схемы выпрямления. Идеализированными схемами называются схемы, для которых сделаны следующие допущения: а) полупроводниковые элементы идеальны, т.е. во включенном состоянии имеют равное нулю сопротивление, а в выключенном- равную нулю проводимость. б) продолжительности включения и выключения полупроводниковых элементов равны нулю в) сопротивления цепей, соединяющих элементы схемы, равны нулю г) сопротивления обмоток трансформаторов (активные и индуктивные), потери энергии в его магнитопроводе и намагничивающий ток тоже равны нулю. Электромагнитные процессы. Протекающие при выпрямлении, рассматривается для двух видов статической нагрузки: активной и активно-индуктивной, которые характерны для большей часты выпрямителей средней и большой мощности.

Однофазная, двухполупериодная схема со средней точкой (схема, принцип работы)

Однофазная двухполупериодная схема со средней точкой (с нулевым выходом) представлена на рисунке) Двухполупериодную схему также называют двухтактной или двухфазной, поскольку она выпрямляет оба полупериода напряжения. Особенностью схемы является то, что вторичные полуобмотки трансформатора относительно его средней точки создают систему напряжений, сдвинутых относительно друг друга на π. Рассмотрим работу схемы при активной (ключ К замкнут) и активно-индуктивной (ключ К разомкнут) нагрузках. Индуктивности рассеяния и сопротивления обмоток трансформатора учитывать не будем. Далее смотри на вопросы 9,12,13,14.

8.Работа сх. однофаз 2-ч полу вопр. При акт нагрузке (когда колюч К замк) α=0, α˃0При акт. инд. наг: α=0, ˃0

9.Работа схемы на активную нагрузку с углом управления α=0 Пусть в момент wt=0, когда потенциал точки а становится положительным по отношению к точке 0 и, следовательно, положительным становится напряжение U_а0. На тиристор VS1 подается управляющий импульс. Вторичная обмотка трансформатора выполнена таким образом, что точка а соответствует началу обмотки, а точка b- концу. Поэтому в момент wt=0 потенциал точки b становится отрицательным по отношению к средней точке 0. Тогда в момент wt=0 тиристор VS1 включается и напряжение U_a0 оказывается приложенным к нагрузке R_d, по которой начинает протекать ток I_d, совпадающий с током I_vs1 тиристора VS1. Тиристор VS1 будет находится во включенной состоянии до тех пор пока ток I_vs1, протекающий через него не станет равным нулю, так как нагрузка активная, то момент прохождения тока I_vs1 будет совпадать с моментом спада до нуля напряжения U_а0Среднее значение выпрямленного напряжения

Где U2- действующее значение напряжения на полуобмотке Среднее значение выпрямленного тока I_d=U_d/R_d=(2√2π)(U₂/R_d)

11.Основные параметры, характеризующие работу тиристоров в схеме Основные параметры характеризующие работу тиристоров VS1 и VS2 в схеме можно выразить следующими соотношениями:1.Максимальное значение обратного напряжения на тиристоре2.Максимальное значение тока тиристора3.Среднее значение тока тиристора равно половине тока нагрузки, так как в схеме поочередно проводят ток два тиристора4.Действующее значение тока тиристора5.Действующее значение токов первичной и вторичной полуобмоток, выраженные через ток I_d6.Мощности обмоток трансформатора можно выразить7.Расчетная мощность трансформатора8.Полная активная мощность в нагрузке

12.Работа схемы на активную нагрузку при α˃0 1.Предположим что начиная с момента wt=0 оба тиристора выключены и ток не проводят. При этом будем считать, что потенциал точки а вторичной обмотки положителен относительно средней точки 0, а точки b-отрицателен Очевидно, что при такой полярности напряжений вторичной обмотки к тиристору VS1 будет приложено прямое напряжение U_vs1=U_ab. А к тиристору VS2- обратное напряжение U_vs2=U_b0 2.Пусть в момент wt=α на управляющий электрод тиристора VS1 подается управляющий импульс, тогда тиристор VS включится и в нагрузке R_d начнет протекать ток I₁=I_vs1 под воздействием напряжения U_a0. Начиная с этого же момента к тиристору VS2 будет приложено обратное напряжение U_vs2, равное разности напряжений U_ba=U_b0-U_a0 двух вторичных полуобмоток Тиристор VS1 будет находится в проводящем состоянии до тез пор, пока ток протекающий через него, не спадет до нуля. Так как нагрузка активная и форма тока, проходящего через нагрузку, повторяет форму напряжения U_a0, то тиристор VS1 выключится в момент wt=π. Поскольку через половину периода полярность напряжения на вторичной обмотке изменяется на противоположную, то при подаче управляющего импульса на тиристор VS2 в момент wt=π±α он включится. Затем указанные процессы повторяются в каждом периоде.

13.Работа схемы на активно-индуктивную нагрузку при α=0

Цепь нагрузки включена индуктивность L_d в которой обычно выполняют роль фильтра переменной составляющей выпрямленного напряжения. Индуктивность в электрической цепи является инерционным элементом, в котором изменение тока происходит с запаздыванием относительно приложенного напряжения. Ток после начала работы выпрямителя нарастания тока i_d в нагрузке будет происходить постепенно, но и тем медленнее чем больше пост времени i_d=I_dR_d. Рассмотрим диаграмму: можно считать что вся переменная составляющего выпрямителя- выпрямленного напряжения выделится на индуктивности, а постоянная на сопр-ие выпрямленного u_d и его среднее значение U_d остаются такими же как и при активной нагрузке.. Основное отличие заключается в том, что изменяется форма токов тиристоров, которая при ωL_d=∞ становится прямоугольной. В связи с изменением формы токов меняются действительные и мгновенные значения токов тиристора так же токов в обмотках трансформатора и соответственно его расчетная мощность. Таким образом, наличие достаточно большой индуктивности в цепи нагрузки приводит к увеличению расчетной мощности трансформатора, но улучшает использование тиристоров по току.

 

 

 

14.Работа схемы на активно-индуктивную нагрузку при α˃0 Наличие индуктивности в цепи постоянного тока при α˃0 приводит к тому, что после прохождения напряжения через ноль находящийся в проводящем состоянии тиристоре продолжает проткать тока за счет энергии накопленной в индуктивности. Тиристор продолжает проводить ток и после того как напряжение U_a0 станет отрицательным. При достаточно большой индуктивности этот тиристор будет проводить ток до тех пор, пока не будет подан управляющий инмульс на тиристор 2. Тогда тиристор 2 включится, а тиристор 1 выкл. Тиристор 2 будет проводить ток, пока снова не будет подан управляющий импульс на тиристор 1. При ωL_d=∞ ток в цепи нагрузки идеально сглажен, а токи тиристоров имеют прямоугольную форму, но сдвинуты относительно выпрямленного напряжения на угол α. Сдвиг тока приводит к появлению в выпрямленном напряжении отрицательных участков что вызывает снижение его среднего значения U_d

Среднее значение выпрямленного напряжения является его постоянной составляющей, а при ωL_d=∞ выделяется на сопротивления R_d, а переменная составляющая на индуктивности L_d. Форма выпрямленного напряжения повторяются в интервале углов от α до π+α и становится =0(U_d) при α=π/2.

12345Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: