13 Зовнішня характеристика випрямляча

№13 Зовнішня характеристика випрямляча

ЦЕ залежність средневипрямленного напруги від зміни струму навантаження. Схема заміщення випрямляча в ланцюзі постійного струму має вигляд:

U0хх - максимальний рівень напруги на "холостому ходу" некерованого випрямляча без урахування протидії ЕРС (Uпор), тобто , де

; N д - число одночасно комутованих елементів (в однополупериодной схемою N д = 1, в двонапівперіодною N д = 2);

Rкз - втрати в обмотці трансформатора, визначаються з досвіду "короткого замикання";

Rд - динамічний опір діода;

Rф - активні втрати в дроселі фільтра, що згладжує.

Рівняння для визначення середньої напруги на виході навантаженого випрямляча має вигляд:

На малюнку представлена ​​зовнішня характеристика випрямляча.

Напруга в точці "а" характеристики визначається з виразу, де

Nс - нестабільність вхідної напруги (відносні одиниці),

U2ном - номінальне значення напруги у вторинному ланцюзі трансформатора.

Напруга в точці "б" характеристики одно

Під сімейством зовнішніх характеристик розуміється побудова U0 = f (I0) з урахуванням відхилення напруги мережі і в діапазоні струму (I0max ... I0min).

При побудові регулювальної характеристики в керованому випрямлячі враховуються значення напруги в точках "а" і "б" і діапазон відхилення напруги від номінального (NС).

Регулювальна керованого випрямляча

Регулювальна Харктеристика керованого випрямляча - це залежність средневипрямленного значення напруги U0a від кута регулювання a. При зростанні вхідного напруги U1 або зменшенні струму навантаження збільшують кут регулювання a для підтримання сталості напруги в навантаженні U0a в заданих межах.

Діапазон регулювання в керованих випрямлячах визначається наступними параметрами:

нестабільністю вхідної напруги U1;

діапазоном струму навантаження (I0min; I0max);

характером навантаження (активна, активно-індуктивне навантаження);

допустимим мінімальним значенням кута регулювання, який залежить від дрейфу фазної напруги, інерційності системи управління, динамічних параметрів тиристорів;

температурної залежністю параметрів напівпровідників.

Знайдемо вираз для средневипрямленного напруги при активному навантаженні в залежності від кута включення тиристора α:

При активно-індуктивному навантаженні:

При індуктивному навантаженні в симетричній схемі випрямляча діапазон зміни кута регулювання зменшується в два рази. Графічна залежність 2 (див. Рисунок нижче) відповідає "непостійного" режиму струму дроселя (через малу величину струму навантаження або малої індуктивності фільтра). Величина енергії, що накопичується в дроселі дорівнює WЕЛ = (LЧ I L 2) / 2. Струм в ланцюзі випрямляча спадає до нуля раніше, ніж приходить керуючий імпульс на тиристори, що зменшує інтервал впливу негативної напруги на навантаження. Отже, збільшиться рівень средневипрямленного значення напруги.

Графічна залежність 1 відповідає безперервному режиму струму дроселя. Величина індуктивності дроселя повинна бути досить великою, щоб у всьому діапазоні зміни струму навантаження забезпечувався безперервний режим його протікання.

При проектуванні керованого випрямляча розраховується діапазон зміни кута регулювання [a max; a min].

Максимальний кут регулювання (a max) визначається для регулювальної характеристики при максимальному відхиленні вхідної напруги при заданому рівні вихідної напруги. Необхідно враховувати втрати напруги на Токорозподілюючі мережі і на внутрішньому опорі випрямляча. Мінімальний кут регулювання (a min) повинен враховувати "дрейф" фази в силовому ланцюзі і системі управління. Він визначається при мінімальному рівні вхідної напруги.

Опір ідеального ключа в замкненому стані дорівнює нулю. Отже, на ньому немає падіння напруги і при будь-якому струмі втрати потужності дорівнюють нулю. У розімкнутому стані опір ідеального ключа нескінченно. Отже, струм через ключ не протікає і втрати потужності також дорівнюють нулю. Перехід ідеального ключа із замкнутого стану в розімкнуте і навпаки відбувається миттєво (tперек. = 0). і втрати потужності також відсутні. У реальних силових пристроях використовують силові напівпровідникові прилади, які працюють в ключовому режимі. Ці прилади не є ідеальними ключами, оскільки мають кінцеве значення опору, як у включеному стані, так і в відключеному стані. Крім того, перехід з одного стану в інший відбувається також за кінцевий час. Тому ККД силових електронних пристроїв завжди менше, ніж 100%, проте, досить високий і, як правило, перевищує (85-90)%.

Робота випрямляча на навантаження з протидії ЕРС. Такий вид навантаження зустрічається при харчуванні від випрямлячів акумуляторів, електродвигунів, потужних конденсаторів і ін. Особливість роботи випрямляча в цьому випадку полягає в тому, що такого роду споживачі мають власну ЕРС. яка спрямована назустріч напрузі випрямляча.

На рис. 2.17, а представлена ​​схема однофазного двох по л упер йодного випрямляча, який навантажений на якір двигуна постійного струму з протидії ЕРС Е а. Розглянемо роботу схеми без індуктивності Ld (ключ К замкнутий). Струм через вентилі схеми може проходити лише в ті позитивні частини періодів, коли випрямлена напруга буде більше. Наприклад, вентиль V1 відкриється в момент і закриється в момент (рис. 29,6), вентиль V2 вступить в роботу наступного напівперіод і буде проводити струм в інтервалі часу. Крива випрямленого струму id має переривчастий (імпульсний) характер, а значення його можна виразити наступною формулою, прийнявши за початок відліку максимум випрямленої напруги:

де опір в даному випадку дорівнює сумі опорів і Rт.

Очевидно, що інтервал провідності вентилів буде залежати від співвідношення амплітуди напруги вторинної обмотки трансформатора та значення.

З ростом Е а пульсації струму виростають, так як зменшується тривалість роботи вентилів протягом кожного напівперіоду (рис. 2.17, г). Це призводить до того, що при рівних середніх значеннях струмів що протікають через вентиль, відносини і зростають, що свідчить про погіршення використання вентилів по току і збільшенні теплових втрат в обмотках трансформатора з ростом Еа.

Щоб випрямлений струм був безперервним, необхідно включати в ланцюг навантаження індуктивність L d (ключ К на рис. 2.18, a розімкнути), яка відповідає нерівності. і середнє значення випрямленої напруги має бути більше протидії ЕРС Е а.

При виконанні першої умови миттєве і середнє значення випрямленого струму збігаються (), a змінна складова випрямленої напруги виділяється у вигляді падіння напруги на дроселі Ld. Якщо не виконати другої умови, то струм стане переривчастим навіть при великій індуктивності дроселя; так як тиристори будуть проводити струм лише за умови.

Таким чином, при включенні в ланцюг навантаження індуктивності пульсація випрямленого струму зменшується і при стає рівною нулю (вся пульсація напруги виявляється прикладеною до індуктивності). В цьому випадку середнє значення випрямленого струму визначається співвідношенням

Мал. 2.17. Робота некерованого однофазного випрямляча на протидії ЕРС: д _ cxewa включення; б-р - криві напруг і струмів на елементах

При відомих середніх значеннях випрямленого струму і напруги Ud параметри вентилів і Uo6pmax, трансформатора для різних схем випрямлячів, що працюють на навантаження з Противсіх-ЕРС при безперервному струмі, визначаються такими ж співвідношеннями, як і в раніше розібраних випадках роботи випрямлячів на активно-індуктивне навантаження.

Робота на ємнісне навантаження