Принцип действия фазовращающего моста

Фазовращающий мост ( ФВМ ) предназначен для изменения фазы выходного напряжения по отношению к входному.

В состав ФВМ входят:

1. трансформатор TL;

2. резистор R;

3. индуктивность L.

Принцип действия ФВМ основан на изменении фазы выходного напряжения по отношению к входному.напряжению.

В данной схеме входное напряжение – это напряжение между точками А и В вторичной обмотки трансформатора TL, а выходное – между точками С и D.

ФВМ имеет 4 плеча и 2 диагонали. Плечи образованы двумя половинами АС и СВ вторичной обмотки трансформатора TL, резистором RP и индуктивностью L.

Рис. 3. Векторная диаграмма напряжений фазовращающего моста

Одна из диагоналей – входная АВ с напряжением U = 36 В переменного тока, вторая – выходная СD, с напряжением управления U = 18 В. Последнее неизмен-

но по величине, но может изменяться по фазе по отношению к напряжению U при помощи резистора RP.

Объясним это.

Как следует из принципиальной схемы ( рис. 1 ), резистор RP и индуктив-

ность L cоединены последовательно и поэтому образуют цепь однофазного пере-

менного тока.

В такой цепи ток отстаёт от напряжения на угол φ = arc tg ( X / R ).

Построим векторную диаграмму этой цепи для частного случая, когда сопро

тивление резистора и индуктивности равны, т.е. X = R. Тогда угол φ = arc tg ( X / R ) = arc tg ( 1 ) = 45º, т.е. ток отстаёт от напряжения на 45º.

Отложим вправо вектор напряжения Ū = Ū = 36 В ( в масштабе) и разделим его пополам точкой С ( рис. 3 ).

Тогда векторы Ū = Ū = 18 В изобразят напряжения между одноимёнными точками В и С, С и А на принципиальной схеме ( рис. 1 ).

Далее опишем полуокружность радиусом, равным половине отрезка АВ, с центром

в точке С, и построим из точки В вектор тока Ī под углом φ = 45º. Точку D пересечения вектора тока с полуокружностью соединим c остальными точками, как это показано на рис. 3.

Образовавшиеся на рис. 3 векторы равны одноимённым напряжениям на рис. 1. На-

пример, вектор Ū равен напряжению между точками В и А ; вектор Ū равен напряже

нию между точками В и С , и т.д. Вектор Ū - это вектор напряжения управления Ū

тиристорами VS1 и VS2. При X = R он отстаёт от вектора Ū на угол α = 90º.

Если увеличить сопротивление резистора RP, ток Ī' станет более активным, угол φ' уменьшится, точка D переместится в точку D'. П поэтому вектор напряжения управления займёт новое положение Ū' , при котором угол α также уменьшится.

При R>> X , ток Ī станет чисто активным, угол φ, а значит, угол α, уменьшатся до 0º.

Наоборот, при R<< X , ток Ī станет чисто реактивным ( индуктивным ), угол φ, а значит, угол α увеличатся до 180º.

Отсюда следует, что при изменении сопротивления резистора RP от R = ∞ доR = 0

( в пределе ) угол α можно изменять соответственно от 0º до 180º.

Таким образом, ФВМ имеет две особенности:

1. при изменении сопротивления резистора RP от максимума до нуля можно изменять угол α сдвига фазы напряжения управления U относительно питающего напряже-

ния U в пределах от 0º до 180º;

1. при этом величина напряжения управления U не изменяется ( точка D скользит по полуокружности, поэтому длина отрезка СD не изменяется ).

Эти особенности позволяют применить ФВМ для управления моментом включения тиристоров в схеме управляемого выпрямителя на рис. 1.

Управляемый выпрямитель

В состав УВ входят:

1. диоды VD1…VD4;

2. тиристоры VS1 и VS2.

Диоды предназначены для получения постоянного тока управления тиристоров .

Тиристоры предназначены для получения постоянного тока обмотки якоря двига-

теля..

Как следует из рис. 1, с выхода ФМВ ( точки С и D ) напряжение управления U выпрямляется диодами VD1…VD4 по схеме 2-полупериодного выпрямления.

Например, при мгновенной полярности напряжения управления «плюс»

в точке С и «минус» в точке D образуется цепь тока управления тиристора VS1:

«плюс» в точке С – VD1 – рА1 – управляющий электрод VS1 – катод VS1 – выклю

чатель SА – резистор R – VD3 - «минус» в точке D.

Тиристор VS1 открывается, и через него и обмотку якоря двигателя потечёт ток по цепи:

«плюс» на выводе L2 – контакт КМ:2 – VS1 – вывод А2 – обмотка якоря – вывод А1 – рА3 – VD6 – катушка реле максимального тока КА – контакт КМ1 - «минус»

на выводе L1.

Во вторую полуволну схема работает аналогично, открывается тиристор

VS2.

Таким образом, тиристоры VS1 и VS2 открываются поочерёдно, каждый «своей» положительной полуволной напряжения сети. Направление тока в обмотке А1-А2 не изменяется, двигатель вращается в одном и том же направлении..