Выпрямленного напряжения

ток нагрузки / = i + /, + / имеет постоянную составляющую /0, а выпрямленное напряжение совпадает с огибающей положительных полуволн напряжений вторичных обмоток «н = гн*'и ( 10.41, в). Заметим, что токи во вторичных и первичных обмотках трансформатора имеют постоянные составляющие /о/З и Wi/0/(3w2).

Инвертирование постоянного напряжения в трехфазную или многофазную систему напряжений осуществляется аналогично. Обычно в инверторе вместо источника с постоянной ЭДС Е используются выпрямленное напряжение сети переменного тока. Применение для этой цели управляемого выпрямителя (см. 10.48) дает дополнительные возможности управления асинхронным двигателем.

Используется выпрямленное напряжение, получаемое от специальных блоков питания: блока напряжения БПН и токового блока БПТ. Первый получает питание от трансформатора напряжения или трансформатора собственных нужд и содержит промежуточный трехфазный трансформатор напряжения и трехфазный выпрямительный мост. Токовый блок присоединяется ко вторичной обмотке трансформатора тока, содержит промежуточный насыщающийся трансформатор с выпрямительным мостом на выходе и феррорезонансный стабилизатор вторичного напряжения насыщающегося трансформатора. Оба блока имеют номинальное выходное напряжение НО или 220 В.

Вместо генератора в качестве источника регулируемого напряжения постоянного тока может быть применен тиристорный преобразователь переменного тока в постоянный, выпрямленное напряжение которого можно регулировать изменением фазы напряжения управления. Системы с тиристорными преобразо-

При включении КН выпрямленное напряжение, равное 170 В, поступает на зажимы цепей управления. Одновременно

инвертором используется бесконтактный датчик положения ротора в сочетании с датчиком напряжения на зажимах машины. Благодаря этому регулировочные свойства электропривода аналогичны свойствам электропривода постоянного тока. Выпрямленное напряжение через сглаживающий реактор РФ подается на вход инвертора 4. Тиристоры инвертора отпираются системой управления 10 в зависимости от сигналов датчика положения ротора 7. Ток возбуждения вентильного двигателя регулируется возбудителем 6 в зависимости от нагрузки двигателя 5.

Вода аналогичны свойствам электропривода постоянного тока. Выпрямленное напряжение через сглаживающий реактор РФ подается на вход инвертора 4. Тиристоры инвертора отпираются системой управления 10 в зависимости от сигналов датчика положения ротора 7. Ток возбуждения вентильного двигателя регулируется возбудителем 6 в зависимости от нагрузки двигателя 5.

Число фаз обмоток переменного тока возбудителя не ограничивается внешними условиями и определяется на основе анализа надежности, стоимости и габаритов вращающегося выпрямителя. Влияние числа фаз на выпрямленное напряжение противоречиво. С увеличением числа фаз увеличивается надежность работы, снижается коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения, но, с другой стороны, увеличивается коэффициент типовой мощности, увеличиваются масса и габариты возбудителя. Для шестифазной однополупериодной схемы выпрямления коэффициент типовой мощности А1,. =1,81, т.е. мощность возбудителя должна в 1,81 раза превышать мощность, необходимую для питания обмотки возбуждения генератора постоянным током. Следовательно, возбудитель имеет плохое использование конструкционных материалов, но обладает линейной характеристикой "вход-выход" и высокой надежностью схемы выпрямления.

Исследования проводились при включении обмотки возбуждения возбудителя на выпрямленное напряжение гармонической обмотки при холостом ходе и номинальных оборотах генератора.

Самыми простыми из таких усилителей являются усилители на одном сердечнике ( 3.33, а, б). Обе приведенные схемы усилителей имеют на выходе однополупернодное выпрямленное напряжение. В схеме 3.33, б, предложенной Рейми, в цепь управления дополнительно включены вентиль и напряжение переменного тока, выполняющее роль напряжения смещения. Напряжение смещения (часто называемое опорным) имеет ту же частоту и фазу, что и напряжение питания, а его величина определяет положение статической характеристики усилителя относительно оси ординат. Наличие вентиля в цепи управления позволяет использовать в качестве управляющего сигнала переменное напряжение той же частоты, что и напряжение питания.

а, б — схема с тремя диодами и выпрямленное напряжение; в, г — схема с шестью диодами и выпрямленное напряжение.

Как следует из временных диаграмм, приведенных на 5. 2, я — в. выпрямленные напряжения имеют пульсации. Данные напряжения содержат как постоянную, так и гармонические составляющие. Однако амплитуды гармонических составляющих достаточно быстро уменьшаются с увеличе.нием номера гармоники. Поэтому при анализе выпрямительных устройств часто можно ограничиться рассмотрением лишь одной основной гармоники. В связи с этим пульсации выпрямленного напряжения оценивают коэффициентом пульсаций fcn, который представляет собой отношение амплитуды U lm основной гармоники к постоянной составляющей L/J, т. е.

Коэффициент пульсаций зависит от качества выпрямительной схемы. Чем меньше /оп, тем форма кривой выпрямленного напряжения ближе к горизонтальной линии. Для однополупе-риодной схемы выпрямителя /сп = 1,57, для двухполупериодной схемы /сп = 0,67, для трехфазной схемы /сп = 0,057. Наличие пульсаций выпрямленного напряжения ухудшает работу потребителей. С целью их снижения применяются сглаживающие фильтры, которые включаются между выпрямительной схемой и потребителем. Сглаживающим фильтром называется устройство, предназначенное для уменьшения переменной составляющей выпрямленного напряжения. Эффективность действия. сглаживающего фильтра характеризуется коэффициентом сглаживания /сс, т. е. отношением коэффициента пульсаций на входе фильтра /спвх к коэффициенту пульсаций на его выходе /спвых:

Тогда параллельное подключение конденсатора к нагрузке снижает переменные составляющие напряжения на ней, тем самым снижается коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения.

А. Сглаживающие фильтры. Сглаживающие фильтры служат для уменьшения процентного содержания на сопротивлении нагрузки гармонических составляющих выпрямленного напряжения или снижения процентного содержания высших гармоник в кривой переменного напряжения.

В общем случае структурная схема выпрямительного устройства ( 10.33) содержит трансформатор Т, выпрямитель В, сглаживающий фильтр Ф и стабилизатор выпрямленного напряжения Ст. Трансформатор служит для изменения синусоидального напряжения сети С до необходимого уровня, которое затем выпрямляется. Сглаживающий фильтр уменьшает пульсации выпрямленного напряжения. Стабилизатор поддерживает неизменным напряжение на приемнике П при изменении напряжения сети. Отдельные узлы выпрямительного устройства могут отсутствовать, что зависит от условий работы.

В дальнейшем вместо термина "выпрямительное устройство" будем пользоваться сокращенным — "выпрямитель". По числу фаз источника выпрямленного синусоидального напряжения различают однофазные и многофазные (чаще трехфазные) выпрямители, по схемотехническому решению — с выводом нулевой точки трансформатора и мостовые, по возможностям регулирования выпрямленного напряжения — неуправляемые и управляемые. В неуправляемых выпрямителях для выпрямления синусоидального напряжения включаются диоды, т. е. неуправляемые вентили, а для сглаживания выпрямленного напряжения — обычно емкостные фильтры.

Включение сглаживающего фильтра увеличивает постоянную составляющую UQ и уменьшает процентное содержание гармонических составляющих в кривой выпрямленного напряжения.

Зависимость среднего значения выпрямленного напряжения С/о °т среднего значения выпрямленного тока /0 называется внешней характеристикой выпрямителя. На 10.37 приведены внешние характеристики однофазного выпрямителя без сглаживающего фильтра (кривая 1) и со сглаживающим фильтром (кривая 2). Уменьшение напряжения 1/о при уменьшении сопротивления цепи нагрузки и увеличении выпрямленного тока объясняется увеличением падения напряжения на реальном диоде с нелинейной ВАХ, а во втором случае - также более быстрой разрядкой конденсатора.

Б. Многофазные выпрямители. Многофазное выпрямление дает возможность значительно уменьшить пульсации выпрямленного напряжения. На 10.40 показана схема трехфазного выпрямителя с нулевым выводом трансформатора. В каждый данный момент времени ток проводит только тот диод, анод которого соединен с выводом той вторичной обмотки трехфазного трансформатора (а, Ъ или с), напряжение на которой (и_, MV или ( 10.41, а).

Работу выпрямителя иллюстрируют совмещенные по времени кривые токов диодов первой группы it, /3 и /5 ( 10.43,б),токов диодов второй группы /2, /4 и *б ( 10.43, в), тока нагрузки /н =/i + + /з + /5 = ij + '4 + «в и выпрямленного напряжения UH = ruiH ( 10.43, г) и переменные фазные токи трехфазного источника ig = - '1 ~ /I. ij, = 'з ~ '4 и 'с = *s ~ 'в ( 10.43, д). Заметим, что максимальное значение выпрямленного напряжения равно амплитуде синусоидального линейного напряжения трехфазного источника V^"^,. а максимальное значение выпрямленного тока 1т — V~3"^m /гн •

Однофазные управляемые выпрямители имеют малую и среднюю мощность (от единиц до десятков киловатт) и применяются в сварочных устройствах, электровибраторах, для зарядки аккумуляторов. В последнем случае аккумулятор включается в цепь нагрузки последовательно со сглаживающим фильтром ( 10.49, где /Гиг — постоянные ЭДС и внутреннее сопротивление аккумулятора). Если положить, что индуктивность сглаживающего фильтра L . -*°°, то процессы в выпрямителе совпадают с представленными на 10.47. Изменяя среднее значение выпрямленного напряжения по регулировочной характеристике (10.15)