Практическая работа № 7. Трехфазный симметричный управляемый мост

Трехфазный симметричный управляемый мост

Трехфазный симметричный управляемый мост работает на активно-индуктивную нагрузку. Определить фазное напряжение вторичной обмотки трансформатора, если в нагрузке сопротивление 10 Ом протекает ток 10 А, а угол управления тиристорами равен 60°. Потерями в выпрямителе пренебречь, ток нагрузки считать непрерывным. Представить характерные временные диаграммы токов и напряжений.

1. Формализация задачи.

1.1. Схема – управляемый трехфазный мост (схема Ларионова).

1.2. Нагрузка – активно-индуктивная ( , т.к. ток считаем непрерывным).

1.3. Ом.

1.4. А.

^{________________}

? Временные диаграммы - ?

2. Схема. Из задачи неясно, как соединены первичные и вторичные обмотки трансформатора – звездой или треугольником. Поэтому для определенности полагаем, что схема соединена по принципу треугольник-звезда.

Рис. 3.28

3. Представляем временные диаграммы токов и напряжений. Поясним ход их построения.

3.1. Строим трехфазную систему фазных напряжений , , .

3.2. Отмечаем углы управления вентилями - Т1, Т2, …, Т6. При этом помним, что угол управления соответствующим вентилем измеряется от точки естественной коммутации (ТЕК) соответствующего тиристора до момента включения этого тиристора. Так, для вентиля Т1 интервал его естественной работы – "положительность" фазы А, для Т2 – фазы В, для Т3 – фазы С, для Т4 – "отрицательность" фазы А, для Т6 – фазы В, для Т2 – фазы С.

3.3. Выпрямленное напряжение на выходе вентильного комплекта равно линейному напряжению вторичных обмоток трансформатора в соответствии с тем, какие тиристоры включены. Среднее значение напряжения - прямая линия, которая при определяет форму тока .

3.4. Так как форма тока нагрузки известна, то легко нарисовать токи вентилей – ведь через них протекает ток . Однако нужно учесть, что ток в соответствующем вентиле задержан на угол относительно своей ТЕК. Угол проводимости каждого из вентилей по-прежнему равен 120°. Момент выключения вентиля определяется углом включения следующего вентиля в катодной или анодной группе.

3.5. Имея диаграммы токов вентилей легко построить токи вторичных и первичных обмоток трансформатора.

3.6. Обратите внимание, что через 60° управляющий импульс на каждый из тиристоров повторяется. Это необходимо для запуска выпрямителя, когда и в режиме прерывистого тока. В этом случае можно управлять тиристорами "длинными" импульсами, как на рис. 3.29 показано пунктиром.

4. Выпрямленное напряжение (среднее значение) при заданных токе и сопротивлении нагрузки равно

. (1)

5. Но это же напряжение при индуктивной нагрузке должно быть равно

. (2)

6. Выпрямленное напряжение при для мостового выпрямителя

. (3)

7. Подставляем (1) и (3) в (2) и получаем

,

откуда =

В.

Рис. 3.29

Практическая работа №8

Расчет однофазного выпрямителя

работающего на встречную ЭДС (противо-ЭДС).

Определить токоограничивающее сопротивление и время "вступления" в работу вентиля однофазного выпрямителя с нулевой точкой вторичной обмотки трансформатора, работающего на встречную ЭДС (противо-ЭДС).

Исходные данные:

действующее значение напряжения вторичной обмотки - В;

напряжение противо-ЭДС - В;

максимальное значение тока вентиля не более 10 А.

Методика решения задачи.

Дано:

1. Схема однофазная со средней точкой

трансформатора;

2. В;

3. В;

4. А.

____

Определить время "вступления"

вентиля в работу?

1. Прежде чем перейти к решению задачи, необходимо уточнить ее постановку. Во-первых, речь идет о выпрямителе, работающем на противо-ЭДС. Как известно, для ограничения тока вентилей в этом случае используют активные или индуктивные сопротивления. В качестве ограничивающих сопротивлений можно использовать активное и индуктивное сопротивления трансформатора, сопротивления вентилей. Но для их расчета требуется знать ток выпрямителя , частоту сети , выпрямленное напряжение и некоторые конструктивные параметры трансформатора. В этом случае нужно провести доопределение задачи.

2. Можно пойти по-другому пути, а именно, предположить, что трансформатор и вентили идеальные, а ограничение амплитуды тока вентилей достигается активным сопротивлением , величину которого можно будет определить исходя из амплитудного значения тока вентилей А.

3. И, наконец, если речь идет о "вступлении" вентиля в работу, то нужно определить, что это за время. Поскольку при работе выпрямителя на противо-ЭДС ток выпрямителя прерывистый, то угол проводимости вентиля , где - число фаз на вторичной стороне трансформатора. Поэтому время "вступления" вентиля в работу – это время, отсчитанное от точки естественной коммутации, которая для однофазных выпрямителей совпадает с точкой перехода напряжения через нуль, до момента включения вентиля и начала протекания через него тока.

4. Теперь нарисуем схему и временные диаграммы, представленные на рис. 3.15,а-б.

Рис. 3.15,а

Рис. 3.15,б

Для построения временных диаграм сделаем следующие замечения:

4.1. Напряжение на выходе диодов В1, В2 выпрямителя без противо-ЭДС будет равно при включенном В1 и при включенном В2.

4.2. Противо-ЭДС постоянная величина .

4.3. Напряжение на сопротивлении равно

.

Эта величина равна участку синусоиды при напряжении, больше чем .

4.4. Вентили В1 или В2 могут открываться только при . И когда один из вентилей, например, В1 откроется, то по контуру потечет ток. Так как в этом контуре только активное сопротивление , то ток в нем будет повторять напряжение ("верхний" участок синусоиды). Тогда мы сразу можем нарисовать токи вентилей , , .

4.5. Ток первичной обмотки найдем из уравнения

.

4.6. Напряжение на вентилях В1, В2 найдем из следующих соображений:

- на положительном полупериоде к вентилю В1 прикладывается напряжение , а к вентилю В2 - до момента включения вентиля при угле отсечки ;

- на интервале проводимости на вентиле В1 напряжение равно 0 (вентиль включен), а на вентиле В2 напряжение .

5. А Þ

Ом.

6. Þ

.

7. Þ

.

.

Для нахождения времени нам необходимо знать круговую частоту напряжения сети. Например, для Гц рад/сек.

сек,

а при частоте Гц

сек.