Преобразованного напряжения

Поскольку выработку электрической энергии экономически целесообразно производить на переменном токе, то возникает необходимость в преобразовании переменного тока в постоянный и постоянного в переменный. Эти процессы носят соответственно название выпрямления и инвертирования, а устройства, реализующие их, — выпрямителей и инверторов.

Автотрансформаторы. Во .многих случаях при преобразовании переменного тока более экономично вместо трансформаторов применять автотрансформаторы, в которых используются магнитная связь -обмоток, и электрическая связь частей обмоток ВН и НН. Силовые автотрансформаторы широко применяют для сетей смежных напряжений, например 110 и 220 кВ; 220 и 500 кВ. Мощные автотрансформаторы изготовляют как в однофазном, так и в трехфазном исполнении, например автотрансформатор типа АТДЦТН-32/ 220, в котором имеются обмотки ВН—220 кВ, СН—ПО кВ, НН—6, И или 38,5 кВ.

При использовании обычных контроллеров характерны отсутствие устойчивых посадочных и промежуточных скоростей и большие потери при регулировании. Эквивалентный к.п.д. наиболее массовых электроприводов с параметрическим регулированием сопротивления в цепи ротора асинхронного двигателя с фазным ротором и тормозными режимами противсвключения составляет 60...65% для легких режимов и снижается до 44...55% для тяжелых режимов [3]. В электроприводах постоянного тока неизбежны потери при преобразовании переменного тока в постоянный, поэтому их к.п.д. еще ниже, вследствие чего области использования таких приводов следует ограничивать.

При использовании обычных контроллеров характерны отсутствие устойчивых посадочных и промежуточных скоростей и большие потери при регулировании. Эквивалентный к.п.д. наиболее массовых электроприводов с параметрическим регулированием сопротивления в цепи ротора асинхронного двигателя с фазным ротором и тормозными режимами противсвключения составляет 60...65% для легких режимов и снижается до 44...55% для тяжелых режимов [3]. В электроприводах постоянного тока неизбежны потери при преобразовании переменного тока в постоянный, поэтому их к.п.д. еще ниже, вследствие чего области использования таких приводов следует ограничивать.

Обобщенная структурная схема вольтметра переменного тока показана на 5.1,6. Принцип действия такого вольтметра состоит в преобразовании переменного напряжения в постоянное, которое измеряется стрелочным электромеханическим прибором. В качестве преобразователя переменного напряжения в постоянное используются пиковые (амплитудные) детекторы, детекторы среднеквадратического и средневыпрямленного значения напряжения, термоэлектрические преобразователи. Следует подчеркнуть, что применение того или иного преобразователя переменного тока в постоянный определяет способность вольтметра измерять то или иное значение напряжения.

В соответствии с проведенной выше классификацией вольтметры переменного напряжения разделяют на пиковые (амплитудные), вольтметры среднеквадратических и средневыпрямленных значений. Здесь будем рассматривать электронные вольтметры. Принцип работы электронного вольтметра переменного напряжения состоит в преобразовании переменного напряжения в постоянное, прямо пропорциональное соответствующему значению переменного напряжения, и измерении постоянного напряжения электромеханическим измерительным прибором либо цифровым вольтметром.

3) для питания установок со статическими преобразователями (ртутными выпрямителями, игнитронами, полупроводниковыми вентилями и т. п.) при преобразовании переменного тока в постоянный (выпрямлении) и обратном преобразовании постоянного тока в переменный (инвертировании);

Учитывая, что при технико-экономических расчетах систем промышленного электроснабжения имеют место неравно отстоящие узлы (шкала применяемых напряжений: 6, 10, 20, 35, 110, 220 кВ; шкала применяемых сечений проводов и жил кабелей: 10, 16, 25, 35, 50, 70, 95, 120 мм2), наиболее целесообразно применять полином Лагранжа. При этом для облегчения вычислений используют цифровые ЭВМ. Важное свойство лагранжевых коэффициентов: при линейном преобразовании переменного х (в качестве которого могут использоваться искомые напряжения, сечения и т. д.) форма лагранжевых коэффициентов не меняется.

Учитывая, что .при технико-экономических расчетах систем промышленного электроснабжения имеют место неравно отстоящие узлы (например, шкала напряжений 6, 10, 20, 35, 110, 220 кВ; шкала сечений проводов и жил кабелей 10, 16, 25, 35, 50, 70, 95, 120 мм2), наиболее целесообразно применять полином Лагранжа. При этом для облегчения вычислений используют цифровые ЭВМ. Важным свойством лагранжевых коэффициентов является то, что при линейном преобразовании переменного х (в качестве которого используют искомые напряжения, сечения и т. д.) форма лагранжевых коэффициентов не меняется.

Автотрансформаторы. Во многих случаях при преобразовании переменного тока более экономично вместо трансформа-

Изменяя число г вершин полуволн (с помощью управляющих цепей игнитронов) в полуволне преобразованного тока, включая пропущенные вершины ( 14.9), можно регулировать в широких пределах частоту преобразованного напряжения /2:

В схемах с промежуточным преобразованием частоты питающее напряжение вначале преобразуется в напряжение звуковой или более высокой частоты (схемы звуковой частоты и высокочастотные), которое затем выпрямляется. Форма преобразованного напряжения может быть синусоидальной, прямоугольной или остроконечной (импульсная схема).

Преобразователи должны обеспечивать не только преобразование частоты, но и соответствующее регулирование напряжения, которое в грубом приближении (см. § 16-4) должно быть пропорционально частоте. Должно быть обеспечено и относительно небольшое искажение синусоидальной формы кривой преобразованного напряжения.

в конце полупериодов должно изменяться направление преобразованного напряжения при том же направлении тока, что соответствует режиму инвертирования. Отсюда следует, что перед переключением на вторую группу, например, тиристоры

Непосредственные преобразователи частоты применяются обычно для регулирования частоты /2 преобразованного напряжения от нуля до частоты, равной примерно четверти частоты /j.

Особенности цифровых вольтметров переменного напряжения. Цифровые вольтметры применяются и для измерения переменных напряжений. В этих приборах на входе предусмотрен измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное и последующее измерение постоянного напряжения цифровыми вольтметрами постоянного напряжения. В этом случае измерительные преобразователи цифровых вольтметров должны отвечать ряду специфических требований, которые отличают такие преобразователи от обычных детекторов. Прежде всего, это высокая линейность. Если в аналоговых приборах нелинейность может быть скомпенсирована градуировкой шкалы, то в цифровых нелинейность амплитудной характеристики преобразователя войдет в погрешность прибора. Коэффициент передачи должен быть равным 10ft (где k — 0, 1, 2, ...); пульсации преобразованного напряжения должны быть очень малы.

Использование в цифровых вольтметрах переменного напряжения преобразователей переменного напряжения в постоянное имеет, по крайней мере, два недостатка: 1) малое быстродействие вольтметра, что обусловлено необходимостью тщательной фильтрации преобразованного напряжения, 2) при измерении напряжения искаженной формы возникает методическая погрешность,, которая во много раз может превысить погрешность прибора.

Преобразователи должны обеспечивать не только преобразование частоты, но и соответствующее регулирование напряжения, которое в грубом приближении (§ 15-4) должно быть пропорционально частоте. Должно быть обеспечено и относительно небольшое искажение синусоидальной формы кривой преобразованного напряжения.

должно изменяться направление преобразованного напряжения при том же направлении тока, что соответствует режиму инвертирования. Отсюда следует, что перед переключением на вторую группу, например, тиристоры первой группы должны работать некоторое время в режиме инвертирования.

Непосредственные преобразователи частоты применяются обычно для регулирования частоты /2 преобразованного напряжения от нуля до частоты, равной примерно четверти частоты ft.

параметрах цепи и источника питания форма преобразованного напряжения близка к прямоугольной. Если подвести напряжение трапецеидальной формы к цепи, выполняющей функции дифференцирования, то на выходе можно получить импульсы напряжения сравнительно малой длительности. Возникновение этих импульсов фиксируется во времени, относительно входного синусоидального напряжения источника питания.

АЦП состоит из генератора линейно-изменяющегося напряжения ГЛИН, двух компараторов К\ и К1, формирователя длительности импульса х„, генератора тактовых импульсов и счетчика, с выхода которого снимается код преобразованного напряжения. Первый импульс щ формируется при сравнении напряжения иш с напряжением иъ а второй импульс щ формируется при достижении напряжением щ нулевого уровня. Быстродействие таких АЦП невелико: время преобразования в лучшем случае составляет 20... 50 мкс.