Электрооборудование промышленности (стр. 4 )

Контрольные вопросы к 2.2 … 2.5:

1. Что понимают под средним значением и коэффициентом пульсаций выпрямленного напряжения и тока.

2. По каким формулам определяется среднее значение и амплитуда основной гармонической составляющей выпрямленного напряжения.

3. Что является признаком схем выпрямления: однотактных и двухтактных.

4. Почему в двухтактной схеме расчётные значения мощностей S1 и S2 одинаковые, а в однотактной схеме разные.

5. По каким параметрам вентиля определяют, что его режим работы в выпрямительном устройстве не выходит за допустимые границы.

6. Какие величины необходимо определить, чтобы правильно выбрать параметры обмоток преобразовательного трансформатора.

7. В чём состоит явление вынужденного намагничивания магнитопровода трансформатора постоянной составляющей тока.

8. Как определить мгновенное значение выпрямленного напряжения U0 в трёхфазной двухтактной схеме по кривым фазных ЭДС е2 в схеме Y/D.

2.6 Выпрямители с активно-индуктивной нагрузкой.

Индуктивный характер нагрузки на выпрямитель имеет место при питании выпрямленным током обмоток электрических машин и электромагнитов, или при использовании дросселей в качестве первого элемента фильтра. В этих случаях, как правило, выполняется условие p×m2×w×L0>>R0+p.Rg.v.+RT+RL (см. рис.2.5б и рис.2.8а). Наличие в цепи постоянного тока индуктивности L0 существенно измеряет характер электромагнитных процессов в схеме. Если мгновенное значение напряжения на входе фильтра представляет собой отрезок косинусоиды (рис. 2.8а),

U0¢=E2M.coswt, при m2³2 и -, (2.29)

то ток i0 и напряжение u0=i0.R0 на нагрузке не повторяют форму фазных ЭДС е2. Объясняется это тем, что в цепи, помимо ЭДС е2, действует ЭДС индуктивности L0. Для определения формы кривой тока i0 следует воспользоваться вторым законом Кирхгофа. Тогда при m2³2, p=1, -

(2.30)

Решение неоднородного дифференциального уравнения с учётом начальных условий i0(wt=-p/m2)=i0(wt=p/m2) имеет вид

(2.31),

при p·m2³2; j=-arctg(wL0/R0), где i0,B – ток вынужденного режима, изменяющийся по закону приложенной ЭДС е2; i0,CB – ток свободного режима при е2=0, изменяющийся по экспоненциальному закону.

Если m2=3, р=2, то в (2.31) Е2m следует домножить на . Кривые тока i0, построенные при m2p=3 относительно базового тока i0,б=e2/R0, показаны на рис. 2.8а.

Следует заметить, что среднее значение ЭДС еL индуктивности L0 за период равно нулю, поэтому среднее значение напряжений на входе фильтра и нагрузке практически одинаковы (m2p³2) и могут быть найдены по формуле (2.12).

Коэффициент пульсаций на нагрузке R0 при m2p ³ 2:

(2.32)

При инженерных расчётах можно считать, что формы импульсов прямого тока iпр.v вентиля и тока i2 вентильной обмотки трансформатора имеют вид прямоугольников с максимальным значением, равным I0 и основанием 2p/m2.

Тогда, учитывая (2.17), (2.21) и (2.22), получаем

; ; (2.33)

Нетрудно убедиться, что значения I2 и S2 при индуктивной нагрузке меньше, чем в случае резистивной нагрузки выпрямителя. Следовательно, в выпрямителе с индуктивной нагрузкой улучшается использование вентилей по току, а трансформатора по вольтамперной мощности.

2.7 Выпрямители с активно-емкостной нагрузкой.

При работе выпрямителя на нагрузку, потребляющую небольшие токи, рационально использовать емкостной фильтр C0, который включается параллельно нагрузке R0 (рис. 2.8,б). При анализе выпрямителя с ёмкостным фильтром принимают следующие допущения: пульсации напряжения на конденсаторе отсутствуют, что приближённо справедливо при R0/Xc=pm2wC0R0=20; индуктивность рассеяния преобразовательного трансформатора Ls=0, что приближённо справедливо при ST£200BA и f£400Гц; сопротивление потерь Rп=Rт+pRg.v в фазе выпрямления неизменно.

Вентили пропускают ток только в те интервалы времени 2q, (рис. 2.8б) когда мгновенное значение e2 больше напряжения UC0=U0 на конденсаторе. Такой режим называется режимом с ОТСЕЧКОЙ ТОКА, а q-УГЛОМ ОТСЕЧКИ. При принятых выше условиях и при р=1

(2.34)

Инженерный расчёт выпрямителя с ёмкостным фильтром следует производить по функциям угла отсечки, которые приводятся в виде графических зависимости (рис.2.9), либо в табличной, более удобной для пользования форме (см. табл.2.4). В заключении следует отметить особо, что выпрямители с ёмкостной и с индуктивной реакцией нагрузки дополнительно нагружают питающую сеть мощностью Tс искажений, как потребители, обладающие коэффициентом искажений

Контрольные вопросы.

1. По каким признакам улучшается режим вентиля и преобразовательного трансформатора в выпрямителе с активно-индуктивной нагрузкой, по сравнению с режимом работы на активную нагрузку.

2. Как вычислить действующее значение тока вентильной обмотки трансформатора (m2≥2) при индуктивном характере нагрузки выпрямителя.

3. По каким признакам ухудшается режим работы вентиля при использовании емкостного фильтра.

4. Почему при емкостном фильтре размеры преобразовательного трансформатора больше, чем при индуктивном фильтре при равной мощности Р0=U0.I0.

5. Выпрямители с индуктивным и емкостным фильтром дают на выходе одинаковые напряжения U0 и ток I0. Какой из выпрямителей имеет более жесткую внешнюю характеристику U0=f(I0).

ic

Рис. 2.8. Осциллограммы токов и напряжений в однотактном трехфазном выпрямителе при активно-индуктивной нагрузке (а) и активно-емкостной нагрузке (б).

Рис. 2.6.1. Осциллограммы токов и напряжений в однотактном трехфазном выпрямителе при активно-индуктивной нагрузке (а) и активно-емкостной нагрузке (б).

Таблица 2.4

Значение вспомогательных коэффициентов для расчета выпрямителей по функциям угла отсечки

A(q)=p.Rп/(m2.p. R0)	0.02	0.03	0.04	0.05	0.10	0.15	0.20	0.25	0.30
q, эл. град.	21.5	25.0	28.0	29.2	36.5	40.5	44.4	47.2	48.6
В(q)	0.76	0.78	0.80	0.81	0.88	0.93	0.99	1.04	1.07
D(q)	3.14	2.94	2.81	2.72	2.45	2.31	2.21	2.15	2.10
F(q)	12.3	10.8	9.56	9.24	7.51	6.69	6.18	5.80	5.50
	m2p =2	1900	2800	4100	4550	8700	12400	16000	20000	22500
m2p=3	1400	2100	2800	3500	6100	9500	11500	13400	14500
m2p=6	1000	1300	1400	1600	–	–	–	–	–

2.8. Эффект коммутации в выпрямителях.