3.2. Структурная схема и принцип действия управляемого выпрямителя. Управляемые выпрямители принцип действия

3.2. Структурная схема и принцип действия управляемого выпрямителя

Структурная схема УВ (рис. 3.6а) отличается от структурной схемы не-

управляемого выпрямителя (рис. 2.1) тем, что блок неуправляемых вентилей ВБ заменен на регулируемый вентильный блок РВБ и введена система управления СУ, синхронизируемая напряжением сети.

Регулирование выпрямленного напряжения U0,aпри помощи тиристоров основано на сдвиге момента включения управляемого вентиля по сравнению с

началом работы неуправляемого вентиля (рис. 3.6в). Соответствующий этому сдвигу угол называют углом включения a. Очевидно, что a можно регулировать в пределах положительной полуволны напряжения u1, т.е. 0≤α≤p. При этом, если тиристор включается при a=180°, то напряжение U0,a=0. Такой способ регулирования называется фазоимпульсным.

Способность УВ изменять выпрямленное напряжение оценивают по его регулировочной характеристике, представляющей собой зависимость среднего значения выпрямленного напряжения U0,α от угла включения

Для общности результатов регулировочную характеристику U0,α=f(α) часто представляют в нормированном виде:

Рис. 3.6. Структурная схема выпрямителя (а), схема простейшего УВ (б) и графики напряжений на его входе и выходе (в) при резисторной нагрузке без фильтра; Uуи – управляющие импульсы для тиристоров РВБ

, (3.2)

где – напряжение при угле включения, равном нулю (m2 ³ 2). Вид регулировочной характеристики зависит от ряда факторов: схемы выпрямителя, типа фильтра, характера загрузки и т.д.

УВ строятся по тем же принципам, что неуправляемые выпрямители (см. рис. 2.3). В двухтактных УВ все вентили могут быть управляемыми (симметричная схема, рис. 3.7в, д). С целью упрощения СУ и удешевления УВ можно применить несимметричные схемы (рис. 3.7г), в которых одна группа вентилей (анодная или катодная) заменена на диоды. В УВ с индуктивной нагрузкой для улучшения энергетических характеристик вводится нулевой (ответвляющий) диод VD0 (рис. 3.7б, д).

3.3. Управляемые выпрямители при работе на активную нагрузку

Эквивалентные схемы тиристорных выпрямителей идентичны схемам замещения неуправляемых выпрямителей (см. схему на рис. 3.8а и на рис. 2.5б).

Отличие состоит только в том, что неуправляемые вентили заменяются на управляемые – тиристоры. Сохраняется и методика анализа выпрямительных схем (п. 2.5).

Многофазные УВ при малых углах включения работают в режиме непрерывного тока (рис. 3.8б), а при больших углах (рис. 3.8г) – в режиме прерывистого тока. Угол включения a, соответствующий границе режимов (рис. 3.8в) непрерывного и прерывистого токов, называется критическим углом:

. (3.3)

б)

Рис. 3.8. Эквивалентная схема (а) и диаграммы (б, в, г) выпрямленного напряжения U0,a для трехфазной однотактной схемы с активной нагрузкой при различных значениях угла a включения тиристоров

Рис. 3.9. Регулировочные характеристики выпрямителей при работе на активную нагрузку (а), влияние угла включения на коэффициент пульсации (б)

У однофазных выпрямителей (рис. 3.10а, б) aкр=0 и при a>0 они работают в режиме прерывистого тока. С учётом формул (2.12) и (3.2) нормированное уравнение и график регулировочной характеристики УВ при активной нагрузке имеют вид (рис. 3.9)

(3.4)

Следует отметить, что с увеличением угла включения a тиристора имеет место быстрый рост коэффициента пульсаций

studfiles.net

Управляемые выпрямители

Количество просмотров публикации Управляемые выпрямители - 2178

От выпрямителей часто требуется не только преобразовывать переменное напряжение в постоянное, но и плавно изменять значение выпрямленного напряжения. Управлять выпрямленным напряжением можно как в цепи переменного напряжения, так и в цепи выпрямленного тока. При управлении в цепи переменного напряжения применяют специальные регулируемые трансформаторы (автотрансформаторы, трансформаторы с подмагничиванием сердечника постоянным током и др.), реостаты или потенциометры. При этом подобные способы управления выпрямленным напряжением (током) при их относительной простоте имеют существенный недостаток, связанный с низким к.п.д. Такие регуляторы имеют, как правило, большие массу, габариты и стоимость.

Более экономичным и удобным способом управления, который получил широкое распространение, является управление выпрямленным напряжением (током) в процессе выпрямления, так называемое управляемое выпрямление.

Выпрямители, которые совмещают выпрямление переменного напряжения (тока) с управлением выпрямленным напряжением (током), называют управляемыми выпрямителями.

В большинстве практических случаев выпрямители средней и большой мощности должны позволять плавно регулировать среднее значение выпрямленного напряжения Ud. Это обусловливается крайне важно стью стабилизации напряжения на нагрузке при изменении напряжения питающей сети или тока нагрузки, а также для регулирования напряжения для управления частотой вращения двигателей постоянного тока, при зарядке аккумуляторных батарей и т.п.

Способ регулирования напряжения на нагрузке основан на управлении во времени моментом отпирания вентилей выпрямителя за интервал проводимости. Он базируется на использовании в схеме выпрямителя управляемых вентилей - тиристоров, в связи с чем такой выпрямитель называют управляемым.

Оптимальной формой управляющих сигналов для тиристоров является короткий импульс с крутым фронтом. Для формирования подобных импульсов и их сдвига во времени служат специальные импульсно-фазовые системы управления. Изменение угла управления осуществляют ручным или автоматическим способом, что обеспечивает изменение выпрямленного напряжения в требуемых пределах.

Однофазная схема управляемого выпрямителя изображена на рис. 82, а. Она отличается от схемы неуправляемого выпрямителя тем, что диоды V1 и V2 заменены тиристорами VC1 и VC2. Аноды тиристоров присоединены к выводам вторичной обмотки а и Ь, а управляющие электроды связаны с системой управления СУ, которая формирует синхронно с напряжением U1 управляющие импульсы Uу1 и Uу2 и позволяет изменять их фазу относительно напряжений U2а и U2Ь источника питания.

Пусть на входе выпрямителя действует положительная полуволна напряжения U1 (рис. 82, 6), чему соответствуют полярности напряжений на обмотках трансформатора, указанные на рис. 82, а без скобок.

При использовании в схеме неуправляемых вентилей диод V1 открылся бы в момент времени t0 (рис. 82, в), ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ является для него моментом естественного отпирания. Тиристор же отпирается при наличии положительного напряжения на аноде и отпирающего импульса на управляющем электроде. На интервале t0-t1 тиристоры VC1, VC2 будут закрыты и к ним прикладывается напряжение вторичных обмоток трансформатора u2а и u2в: на тиристор VC1 - в прямом направлении, а на тиристор VC2 - в обратном. Напряжение на выходе выпрямителя Ud = 0.

Рисунок 82 - Однофазный управляемый выпрямитель с нулевой точкой:

а - схема включения элементов;

б и в - временные диаграммы напряжений и токов при активной нагрузке

В момент времени t1 от системы управления СУ выпрямителя поступает на управляющий электрод тиристора VC1 отпирающий импульс Uу1. В результате данный вентиль откроется с некоторой задержкой по отношению к началу положительной волны напряжения u2а и подключит нагрузку Rd на напряжение u 2 вторичной обмотки трансформатора.

Угол задержки, отсчитываемый от момента естественного отпирания вентиля, выраженный в градусах, принято называть углом управления или регулирования и обозначается буквой α. В момент отпирания тиристора VC1 напряжение ud на нагрузке Rd скачком возрастает и далее изменяется по кривой напряжения u2а. В момент t2 напряжение u2а меняет знак, тиристор VC1 запирается, в интервале t2-t3 оба тиристора будут закрыты и ток id в нагрузке не протекает. К тиристору VC1 прикладывается обратное напряжение, а к VC2 - прямое напряжение, равное u2в. В момент tз подается отпирающий импульс Uу2 на тиристор VC2, он вступает в работу и остается открытым до момента t4. Далее через интервал, равный углу α, вновь вступит в работу тиристор VC1 и т.д.

При работе выпрямителя на активную нагрузку кривая выпрямленного тока id полностью повторяет форму кривой напряжения ud (рис. 82, в и д). На рис. 82, е построена кривая обратного напряжения Uобр на тиристоре VC1 для случая работы схемы с углом регулирования а = 60°.

Очевидно, что если изменять угол α (сдвигать по фазе управляющие импульсы uу относительно напряжения на анодах тиристоров), то будут изменяться время работы тиристоров и соответственно выпрямленное напряжение.

Однофазные управляемые выпрямители

Общие указания. К силовым полупроводниковым преобразователям с коммутацией от сети относятся выпрямители, управляемые выпрямители, ведомые сетью инверторы и непосредственные преобразователи частоты.

Выпрямители и управляемые выпрямители средней и большой мощности находят применение для питания постоянным током различных промышленных объектов и установок. Их используют для питания сети постоянного тока городского и железнодорожного транспорта, в линиях передач постоянного тока, а также в реверсивных тиристорных преобразователях, предназначенных для работы в системах управления двигателями постоянного тока.

Выпрямители и управляемые выпрямители, рассматриваемые в этой и последующих главах, строятся с использованием диодов и тиристоров. Выпрямительные установки средней и большой мощности выполняются преимущественно по многофазным схемам. Применение многофазных схем снижает загрузку полупроводниковых приборов по току, уменьшает коэффициент пульсации и повышает частоту пульсации выпрямленного напряжения, что облегчает задачу его сглаживания. Вместе с тем существуют потребители постоянного тока, которые в силу тех или иных условий получают энергию от однофазных выпрямителей. Такие выпрямители применяют в электрифицированном транспорте. Их используют также в некоторых видах сварочных устройств, электровибраторов и т. д.

В большинстве случаев в цепь нагрузки выпрямителей средней и большой мощности входит встречная э.д.с. (двигатели постоянного тока, электролитические ванны) и активное сопротивление. Встречная э.д.с. и активное сопротивление обычно сочетаются с последовательным соединением индуктивности, либо присущей самой нагрузке, либо дополнительно включаемой для лучшего сглаживания потребляемого тока.

Если учитывать достаточно большую величину индуктивности в цепи нагрузки (что часто имеет место на практике), то независимо от того, содержит ли

Силовые полупроводниковые преобразователи с коммутацией от сети 229

потребитель встречную э.д.с. и индуктивность или его сопротивление имеет активно-индуктивный характер, режим работы выпрямителя остаётся одним и тем же. Это позволяет учитывать более простые параметры и в цепи нагрузки.

Однофазные управляемые выпрямители. В большинстве случаев применения выпрямителей приходится решать задачу управления средним значением выпрямленного напряжения на нагрузке . Это обуславливается необходимостью стабилизации напряжения на нагрузке в условиях изменения напряжения питающей сети или тока нагрузки, а также регулирования напряжения на нагрузке с целью обеспечения требуемого режима её работы (например, при управлении скоростью двигателей постоянного тока).

Однофазные управляемые выпрямители выполняются по схеме с нулевым выводом трансформатора и мостовой схеме. Принцип действия и характеристики однофазных управляемых выпрямителей рассмотрим на примере схемы с нулевым выводом, а для мостовой схемы укажем лишь её особенности. При наличии значительной индуктивности нагрузки на выходе управляемого выпрямителя, как правило, включается обратный диод (рис. 9.4.1 а).

В дальнейшем рассматриваются управляемые выпрямители, работающие на нагрузку со значительной индуктивностью, при которой можно считать ток нагрузки идеально сглаженным.

Рис. 9.4.1.Однофазный управляемый выпрямитель (начало)

230 Электронные аппараты

Временные диаграммы напряжений и токов, приведенные на рис. 9.4.1 б – з, поясняют режим работы схемы.

На интервале 0 - тиристоры Т1 и Т2 закрыты, напряжение на выходе выпрямителя = 0 (рис. 9.4.1 в).

В момент времени от системы управления (СУ) выпрямителя поступает импульс на управляющий электрод тиристора Т1. В результате отпирания тиристор Т1 подключает нагрузку на напряжение вторичной обмотки

трансформатора. На нагрузке на интервале - формируется напряжение

(рис. 9.4.1 в), представляющее собой участок кривой напряжения ( - коэффициент трансформации трансформатора). Через нагрузку и тиристор Т1 протекает один и тот же ток (рис. 9.4.1 д). при переходе напряжения питания через нуль ( ) ток тиристора Т1 становится равным нулю и тиристор закрывается, а ток нагрузки поддерживаемый энергией, накопленной в индуктивности, протекает через обратный диод. Вследствие этого ток нагрузки, после перехода вторичного напряжения через нуль, переводится в цепь диода . Из-за шунтирования диодом выходной цепи выпрямителя в кривой выходного напряжения создаются нулевые паузы.

Очередной отпирающий импульс подаётся на тиристор Т2. Отпирание этого тиристора вызывает приложение к нагрузке напряжения той же формы, что и на интервале проводимости тиристора Т1. На интервале проводимости тиристора Т2 напряжения двух вторичных обмоток трансформатора подключаются к тиристору Т1, вследствие чего, с момента отпирания тиристора Т2, на тиристоре Т1 действует обратное напряжение (рис. 9.4.1 з). Максимальное обратное напряжение на тиристоре равно , где - действующее значение вторичного напряжения трансформатора. В последующем процессы в схеме следуют аналогично рассмотренным.

Потребляемый из сети ток является переменным с практически прямоугольной формой и амплитудой равной , где - ток нагрузки. Первая гармоника потребляемого тока (1) отстаёт от напряжения сети по фазе (рис. 9.4.1 б). Это приводит к потреблению выпрямителем из сети реактивной мощности, что неблагоприятно сказывается на энергетических характеристиках.

Силовые полупроводниковые преобразователи с коммутацией от сети 231

Рис. 9.4.1.Однофазный управляемый выпрямитель (продолжение).

232 Электронные аппараты

Рассмотренный фазовый метод управления может быть реализован с помощью фазосдвигающих способов, одним из которых является вертикальный способ управления, основанный на сравнении опорного напряжения (обычно пилообразной формы) и постоянного напряжения сигнала управления. Равенство мгновенных значений этих напряжений определяет фазу , при которой схема вырабатывает импульс, затем усиливаемый и подаваемый на управляющий электрод тиристора. Изменение фазы управляющего импульса достигается изменением уровня входного напряжения управления . Функциональная схема такого управления приведена на рис. 9.4.2 а.

Опорное напряжение, вырабатываемое генератором пилообразного напряжения ГПН и синхронизированное с напряжением сети с помощью устройства синхронизации (УС), подаётся на схему сравнения СС, на которую одновременно поступает и входное напряжение (сигнал управления). Сигнал со схемы сравнения поступает на формирователь импульсов ФИ, затем на распределитель импульсов (РИ), на оконечные усилители мощности (У), откуда в виде мощного, обладающего крутым фронтом и регулируемого по фазе импульса подаётся на управляющий электрод. Обычно между распределителем импульсов

и оконечными усилителями используются схемы гальванической развязки, что на рис. 9.4.2 а условно показано ломаной линией.

Одной из важнейших особенностей управляемого выпрямителя является его способность регулировать среднее значение выпрямленного напряжения при изменении угла (рис. 9.4.1).

При = 0 кривая выходного напряжения соответствует случаю неуправляемого выпрямителя и среднее напряжение на нагрузке максимально. При угле управления = , = 0. Иными словами, управляемый выпрямитель при изменении угла от 0 до 180 осуществляет регулирование напряжения в пределах от максимального значения, равного до нуля. Зависимость среднего напряжения от угла называется регулировочной характеристикойуправляемого выпрямителя. Она определяется из выражения для среднего значения напряжения на нагрузке. Это выражение на интервале - соответствует синусоиде вторичного напряжения (см. рис. 9.4.1 в), т. е.

(3.1)

Силовые полупроводниковые преобразователи с коммутацией от сети 233

Рис. 9.4.2. Функциональная схема вертикального управления

управляемого выпрямителя

Результат расчёта даёт

= , (3.2)

где - среднее значение напряжения на нагрузке при = 0.

На рис. 9.4.3 показана регулировочная характеристика управляемого выпрямителя, построенная по выражению (3.2).

234 Электронные аппараты

Рис. 9.4.3. Регулировочная характеристика управляемого

выпрямителя

Схема однофазного мостового управляемого выпрямителя приведена на рис. 9.4.4 а.

Режим работы и регулировочные характеристики мостового управляемого выпрямителя такие же, что и однофазного выпрямителя с нулевой точкой. Отличие проявляется в форме кривой обратного напряжения на тиристорах, которая в мостовой схеме определяется напряжением , а в схеме с нулевым выводом – напряжением 2 . По указанной причине тиристоры мостовой схемы следует выбирать на напряжение , вдвое меньшее, чем в схеме с нулевой точкой. Формы кривых напряжений и токов в схеме однофазного мостового выпрямителя представлены на рис. 9.4.4 б – з. при = 0 все полученные соотношения действительны для неуправляемого выпрямителя.

Силовые полупроводниковые преобразователи с коммутацией от сети 235

Рис. 9.4.4. Однофазный мостовой управляемый выпрямитель

236 Электронные аппараты

9.4.2. Коммутация тока и внешние характеристики

Однофазные управляемые выпрямители

Силовые полупроводниковые преобразователи с коммутацией от сети 229

Рис. 9.4.1.Однофазный управляемый выпрямитель (начало)

230 Электронные аппараты

Временные диаграммы напряжений и токов, приведенные на рис. 9.4.1 б – з, поясняют режим работы схемы.

На интервале 0 - тиристоры Т1 и Т2 закрыты, напряжение на выходе выпрямителя = 0 (рис. 9.4.1 в).

трансформатора. На нагрузке на интервале - формируется напряжение

Силовые полупроводниковые преобразователи с коммутацией от сети 231

Рис. 9.4.1.Однофазный управляемый выпрямитель (продолжение).

232 Электронные аппараты

(3.1)

Силовые полупроводниковые преобразователи с коммутацией от сети 233

Рис. 9.4.2. Функциональная схема вертикального управления

управляемого выпрямителя

Результат расчёта даёт

= , (3.2)

где - среднее значение напряжения на нагрузке при = 0.

На рис. 9.4.3 показана регулировочная характеристика управляемого выпрямителя, построенная по выражению (3.2).

234 Электронные аппараты

Рис. 9.4.3. Регулировочная характеристика управляемого

выпрямителя

Схема однофазного мостового управляемого выпрямителя приведена на рис. 9.4.4 а.

Силовые полупроводниковые преобразователи с коммутацией от сети 235

Рис. 9.4.4. Однофазный мостовой управляемый выпрямитель

236 Электронные аппараты

9.4.2. Коммутация тока и внешние характеристики

lektsia.com

Лабораторная работа управляемые тиристорные выпрямители

Цель работы

1. Ознакомиться со схемой и принципом действия однофазного регулируемого тиристорного выпрямителя.

2. Снять характеристики выпрямителя для различных режимов работы.

Общие сведения

От выпрямителей часто требуется не только преобразовать переменное напряжение в постоянное, но и плавно изменять значение выпрямленного напряжения. Управлять выпрямленным напряжением можно как в цепи переменного напряжения, так и в цепи выпрямленного. Наиболее экономичный и удобный способ, который получил широкое распространение, является способ управления выпрямленным напряжением в процессе выпрямления.

Выпрямители, которые совмещают выпрямление переменного напряжения с управлением выпрямленным напряжением, называются управляемыми выпрямителями.

Основным элементом таких выпрямителей является тиристор или симистор. Тиристор это трехэлектронный прибор (рис. 1) с тремя или более p-n-переходами, работающий в ключевом режиме: закрыт – открыт.

Переход из закрытого состояния в открытое происходит под действием сигнала управления, подаваемого на управляющий электродУЭ (когда на его аноде А положительный потенциал относительно катода К), а из открытого в закрытое – при смене полярности напряжения на аноде и катоде, например, в точке перехода положительного полупериода в отрицательный или при отключении питания.

а)

б)

в)

Рис 1. а) – обозначение тиристора на схемах,

б) обозначение симистора на схемах,

в) структурная схема тиристора (прямое включение) –

А – анод, К – катод, УЭ – управляющий электрод

Недостатком тиристора является то, что он может использоваться только в однополупериодном режиме. Этот недостаток устраняется в симметричных тиристорах – симисторах. Симистор в отличие от тиристора может проводить ток в обоих направлениях

Симистор можно представить как два тиристора, включенные встречно-параллельно (рис. 1б), что позволяет использовать обе полуволны переменного напряжения, поэтому понятие анода и катода здесь условное.

Включение тиристора. Основным условием включения тиристора является то, что отпирающие сигналы должны подаваться только тогда, когда напряжение на аноде положительное относительно катода.

Для управления выходным напряжением управляющий сигнал может подаваться на управляющий электрод с некоторым фазовым сдвигом по отношению к анодному напряжению. Чем больше фазовый сдвиг, тем позднее открывается тиристор и тем меньше действующее значение напряжения на выходе выпрямителя. Такое управление называется фазовым,

а угол сдвига – углом фазового сдвига или углом управления α. Для четкого отпирания тиристора управляющий сигнал должен быть с крутым фронтом, например, прямоугольный импульс. Для получения управляющего импульса применяют специальные схемы – формирователи импульсов.

Если сигнал управления формируется питающим напряжением, то такой способ управления называется амплитудно-фазовым.

При необходимости иметь лучшую стабильность выходного сигнала применяются схемы, где специальным генератором формируется прямоугольный управляющий импульс. Такое управление называется импульсно-фазовым.

На рисунке 2а показана схема подключения тиристора для однополупериодного выпрямления, на рис. 2б показаны осциллограммы напряжений – 1) входного напряжения, 2) – форма импульсного сигнала управления, 3) – напряжения на нагрузке. Для двухполупериодного выпрямления напряжения используются тиристорные схемы, аналогичные схемам выпрямителей, рассмотренных в работе «Выпрямители переменного тока».

ωt

а) б)

Рис. 2 а) схема однополупериодного тиристорного выпрямителя,

б) осциллограммы сигналов – 1) входное напряжение; 2) импульсный сигнал управления; 3) напряжение на нагрузке

Для регулирования действующего напряжения и тока на нагрузке угол фазового сдвига (угол управления) может устанавливаться в пределах от 0º до 180º (от 0 до π) и задается с помощью переменного резистора RУПР. Например, при α = 0º напряжение и ток на нагрузке максимальны, а при

α = 180º – равны 0.

В данной работе снимаются две характеристики тиристорного выпрямителя.

1. Характеристика управления. Зависимость U=f(α) называется характеристикой управления выпрямителя, где U – выпрямленное напряжение на выходе выпрямителя, а α – угол управления. Эта зависимость представлена на рис. 3.

2. Внешняя характеристика Uн = f (IН), (IН – ток нагрузки), представлена на рис.4. Внешние характеристики представляют собой семейство, каждая кривая которого снимается при определенном, фиксированном значении угла α. Эти кривые близки к внешним характеристикам обычного неуправляемого выпрямителя.

α1 < α2 < α3 < α4

1= 00

2 = 200

3 = 400

4= 600

ωt

IН

Рис.3 Характеристика управления Рис.4 Семейство внешних характеристик

Как следует из характера кривой управления, рис.3, изменяя угол управления от 0 до 180º, можно плавно регулировать выходное напряжение от максимальногоUНО до нуля (при угле =180º). Основным достоинством тиристорных выпрямителей, наряду с возможностью плавного регулирования выходного напряжения, является высокий к.п.д. Это объясняется тем, что тиристор, фактически работает в ключевом режиме, открыт - закрыт, при этом меняется только соотношение времени отпирания и запирания тиристора, и почти отсутствуют тепловые потери.

План работы

Снять характеристику управления тиристорного выпрямителя:

– установить переключатель S1 в положение RН;

– подключить осциллограф к точкам 12 и 14;

– изменяя угол α переключателем RФ, по показаниям приборов PV и РА

снять регулировочную характеристику, при различных значениях

активной нагрузки RН;

– по осциллографу проследить форму выходного сигнала в зависимости

от изменения угла α;

– полученные данные занести в таблицу 1.

Таблица 1

	RН = 25 Ом			RН = 100 Ом
№	α	U, B	I, A	α	U, B	I, A
0	0			0
1	20			20
2	40			40
3	60			60
4	80			80
5	100			100
6	120			120
7	140			140

По полученным данным построить регулировочные характеристики.

Снять внешнюю характеристику, зависимость выходного напряжения от тока нагрузки при постоянном угле α (α = 60º) .

Полученные данные записать в таблицу и построить график.

Таблица 2

RH, Ом	UH, B	IH, A
20
40
60
80
100
120

Контрольные вопросы

Что такое управляемые выпрямители?
Что такое тиристор?
Объяснить принцип работы тиристорного выпрямителя?
Характер управляющих импульсов и способы их формирования?
Что такое угол управления?
Объяснить характеристику управления выпрямителя?
Объяснить внешнюю характеристику выпрямителя?
За счет чего обеспечивается высокий кпд тиристорного выпрямителя?

Лабораторная работа

ОПЕРАЦИОННЫЙ ИНВЕРТИРУЮЩИЙ УСИЛИТЕЛЬ

Цель работы

Освоить основные понятия об операционных усилителях, характеристиках, режимах работы усилителей.
Снять амплитудную и амплитудно-частотную характеристику усилителя.

studfiles.net

принцип работы, схема, область применения

С целью управления напряжением в сети используются электронные выпрямители. Данные устройства работают путем изменения частоты. Многие модификации разрешается применять в сети переменного тока.

К основным параметрам выпрямителей относится проводимость. Также стоит учитывать показатель допустимого перенапряжения. Для того чтобы более детально разобраться в вопросе, надо рассмотреть схему выпрямителя.

Устройство модификаций

Схема выпрямителя предполагает использование контактного тиристора. Стабилизатор, как правило, применяется переходного типа. В некоторых случаях он устанавливается с системой защиты. Еще имеется множество модификаций на триодах. Работают данные устройства при частоте от 30 Гц. Для коллекторов они неплохо подходят. Также схема выпрямителя включает в себя компараторы низкой проводимости. Чувствительность у них соответствует показателю не менее 10 мВ. Определенный класс устройств оснащается варикапом. За счет этого модификации можно подключать к однофазной цепи.

Как это работает?

Как говорилось ранее, выпрямитель работает за счет изменения частоты. Первоначально напряжение попадает на тиристоры силовые. Процесс преобразования тока осуществляется при помощи триода. Чтобы избежать перегрева устройства, имеется стабилизатор. При появлении волновых помех в работу включается компаратор.

Область применения устройств

Наиболее часто устройства устанавливаются в трансформаторы. Также есть модификации для приводных модулей. Еще не стоит забывать про автоматизированные устройства, которые используются на производстве. В модуляторах выпрямители играют роль регулятора напряжения. Однако в данном случае многое зависит от типа устройства.

Существующие типы модификаций

По конструкции выделяют полупроводниковые, тиристорные и мостовые модификации. В отдельную категорию относят силовые устройства, которые могут работать при повышенной частотности. Двухполупериодные модели для этих целей не подходят. Дополнительно выпрямители отличают по фазе. На сегодняшний день можно встретить одно-, двух- и трехфазные устройства.

Полупроводниковые модели

Полупроводниковые выпрямители замечательно подходят для понижающих трансформаторов. Многие модификации выпускаются на базе коннекторных конденсаторов. Проводимость на входе у них не превышает 10 мк. Также стоит отметить, что полупроводниковые выпрямители отличаются по чувствительности. Устройства до 5 мВ способны использоваться при напряжении 12 В.

Системы защиты у них применяются класса Р30. Для подключения модификаций используются переходники. При напряжении 12 В параметр перезарузки в среднем равен 10 А. Модификации с обкладками выделяются высоким параметром рабочей температуры. Многие устройства способны работать от транзисторов. Для понижения искажений используются фильтры.

Особенности тиристорных устройств

Тиристорный выпрямитель предназначен для регулировки напряжения в сети постоянного тока. Если говорить про модификации низкой проводимости, то у них используется только один триод. Предельное напряжение при загрузке в 2 А составляет не менее 10 В. Система защиты у представленных выпрямителей используется, как правило, класса Р44. Также стоит отметить, что модели хорошо подходят для силовых проводников. Как работает трансформатор на тиристорных выпрямителях? В первую очередь напряжение попадает на реле.

Преобразование постоянного тока происходит благодаря транзистору. Для контроля выходного напряжения используются конденсаторные блоки. У многих моделей имеется несколько фильтров. Если говорить про недостатки выпрямителей, то стоит отметить, что у них высокие тепловые потери. При выходном напряжении свыше 30 В, показатель перегрузки значительно снижается. Дополнительно стоит учитывать высокую цену на тиристорный выпрямитель.

Мостовые модификации

Мостовые выпрямители работают при частоте не более 30 Гц. Угол управления зависит от триодов. Компараторы в основном крепятся через диодные проводники. Для силового оборудования модели подходят не лучшим образом. Для модулей применяются стабилизаторы с низкоомным переходником. Если говорить про минусы, то следует учитывать низкую проводимость при высоком напряжении. Системы защиты, как правило, применяются класса Р33.

Многие модификации подключаются через дипольный триод. Как работает трансформатор на этих выпрямителях? Первоначально напряжение подается на первичную обмотку. При напряжении свыше 10 В в работу включается преобразователь. Изменение частоты осуществляется при помощи обычного компаратора. С целью уменьшения тепловых потерь на мостовой управляемый выпрямитель устанавливается варикап.

Силовые устройства

Силовые выпрямители в последнее время считаются очень распространенными. Показатель перегрузки при невысоком напряжении у них не превышает 15 А. Система защиты в основном используется серии Р37. Модели применяются для понижающих трансформаторов. Если говорить про конструктивные особенности, то важно отметить, что устройства выпускаются с пентодами. Они выделяются хорошей чувствительностью, но у них низкий параметр рабочей температуры.

Конденсаторные блоки разрешается применять на 4 мк. Выходное напряжение свыше 10 В задействует преобразователь. Фильтры, как правило, используются на два изолятора. Также стоит отметить, что на рынке имеется множество выпрямителей с контроллерами. Основное их отличие кроется в возможности работы при частоте свыше 33 Гц. При этом перегрузка в среднем соответствует 10 А.

Двухполупериодные модификации

Двухполупериодный однофазный выпрямитель способен работать на разных частотах. Основное преимущество модификаций кроется в высоком параметре рабочей температуры. Если говорить про конструктивные особенности, то важно отметить, что тиристоры силовые используются интегрального типа, и проводимость у них не превышает 4 мк. При напряжении 10 В система в среднем выдает 5 А.

Системы защиты довольно часто применяются серии Р48. Подключение модификаций осуществляется через адаптеры. Также стоит отметить недостатки выпрямителей этого класса. В первую очередь это низкая восприимчивость к магнитным колебаниям. Параметр перегрузки порой может быстро изменяться. При частоте ниже 40 Гц чувствуются перепады тока. Еще эксперты отмечают, что модели не способны работать на одном фильтре. Дополнительно для устройств не подходят полевые транзисторы.

Однофазные устройства

Однофазный управляемый выпрямитель способен выполнять множество функций. Устанавливают модели чаще всего на силовые трансформаторы. При частоте 20 Гц параметр перегрузки в среднем не превышает 50 А. Система защиты у выпрямителей используется класса Р48. Многие эксперты говорят о том, что модели не боятся волновых помех и отлично справляются с импульсными скачками. Есть ли недостатки у моделей данного типа? В первую очередь они касаются низкого тока при высокой загруженности. Чтобы решить эту проблему, устанавливаются компараторы. Однако стоит учитывать, что они не могу работать в цепи переменного тока.

Дополнительно периодически возникают проблемы с проводимостью тока. В среднем данный параметр равен 5 мк. Понижение чувствительности сильно влияет на работоспособность триода. Если рассматривать однофазные неуправляемые выпрямители, то обкладки у них используется с переходником. У многих моделей имеется несколько изоляторов. Также стоит отметить, что выпрямители данного типа не подходят для понижающих трансформаторов. Стабилизаторы чаще всего применяются на три выхода, и предельное напряжение у них не должно превышает 50 В.

Параметры двухфазных устройств

Двухфазные выпрямители производятся для цепей постоянного и переменного тока. Многие модификации эксплуатируются на триодах контактного типа. Если говорить про параметры модификаций, то стоит отметить малое напряжение при больших перегрузках. Таким образом, устройства плохо подходят для силовых трансформаторов. Однако преимуществом устройств считается хорошая проводимость.

Чувствительность у моделей стартует от 55 мВ. При этом тепловые потери незначительные. Компараторы применяются на две обкладки. Довольно часто модификации подключают через один переходник. При этом изоляторы предварительно проверяются на выходное сопротивление.

Трехфазные модификации

Трехфазные выпрямители активно применяются на силовых трансформаторах. У них очень высокий параметр перегрузки, и они способны работать в условиях повышенной частотности. Если говорить про конструктивные особенности, то важно отметить, что модели собираются с конденсаторными блоками. За счет этого модификации разрешается подключать к цепи постоянного тока и не бояться про волновые помехи. Импульсные скачки блокируются за счет фильтров. Подключение через переходник осуществляется при помощи преобразователя. У многих моделей имеется три изолятора. Выходное напряжение при 3 А не должно превышать 5 В.

Дополнительно стоит отметить, что выпрямители этого типа используются при больших перегрузках сети. Многие модификации оснащаются блокираторами. Понижение частоты происходит при помощи компараторов, которые устанавливаются над конденсаторной коробкой. Если рассматривать релейные трансформаторы, то для подключения модификаций потребуется дополнительный переходник.

Модели с контактным компаратором

Управляемые выпрямители с контактным компаратором в последнее время пользуются большим спросом. Среди особенностей модификаций стоит отметить высокую степень перегрузки. Системы защиты в основном применяются класса Р55. Работают устройства с одной конденсаторной коробкой. При напряжении 12 В выходной ток равен не менее 3 А. Многие модели способны похвастаться высокой проводимостью при частоте 5 Гц.

Стабилизаторы довольно часто применяются низкоомного типа. Они хорошо себя показывают в цепи переменного тока. На производстве выпрямители применяются для работы силовых трансформаторах. Допустимый уровень проводимости у них равен не более 50 мк. Рабочая температура в данном случае зависит от типа динистора. Как правило, они устанавливаются с несколькими обкладками.

Устройства с двумя компараторами

Электронные выпрямители с двумя компараторами ценятся за высокий параметр выходного напряжения. При перегрузке в 5 А модификации способны работать без тепловых потерь. Коэффициент сглаживания у выпрямителей не превышает 60 %. Многие модификации обладают качественной системой защиты серии Р58. В первую очередь она призвана справляться с волновыми помехами. При частоте 40 Гц устройства в среднем выдают 50 мк. Тетроды для модификаций используются переменного типа, и чувствительность у них равна не более 10 мВ.

Есть ли недостатки у выпрямителей данного типа? В первую очередь надо отметить, что их запрещается подключать к понижающим трансформаторам. В сети постоянного тока у моделей малый параметр проводимости. Рабочая частотность в среднем соответствует 55 Гц. Под однополюсные стабилизаторы модификации не подходят. Чтобы использовать устройства на силовых трансформаторах, применяется два переходника.

Отличие модификаций с электродным триодом

Управляемые выпрямители с электродными триодами ценятся за высокий параметр выходного напряжения. При низких частотах они работают без тепловых потерь. Однако стоит учитывать, что параметр перегрузки в среднем равен 4 А. Все это говорит о том, что выпрямители не способны работать в сети постоянного тока. Фильтры разрешается применять лишь на две обкладки. Выходное напряжение, как правило, соответствует 50 В, а система защиты используется класса Р58. Для того чтобы подключить устройство, применяется переходник. Коэффициент сглаживания у выпрямителей данного типа составляет не менее 60 %.

Модели с емкостным триодом

Управляемые выпрямители с емкостным триодом способны работать в сети постоянного тока. Если рассматривать параметры модификаций, то можно отметить высокое входное напряжение. При этом перегрузка при работе не будет превышать 5 А. Система защиты используется класса А45. Некоторые модификации подходят для силовых трансформаторов.

В данном случае многое зависит от конденсаторного блока, который установлен в выпрямителе. Как утверждают эксперты, номинальное напряжение многих модификаций составляет 55 В. Выходной ток в системе составляет 4 А. Фильтры для модификаций подходят переменного тока. Коэффициент сглаживания у выпрямителей составляет 70 %.

Устройства на базе канального триода

Управляемые выпрямители с канальными триодами отличаются высокой степенью проводимости. Модели данного типа замечательно подходят для понижающих трансформаторов. Если говорить про конструкцию, то стоит отметить, что модели всегда производятся с двумя коннекторами, а фильтры у них используются на изоляторах. Если верить экспертам, то проводимость при частоте 40 Гц сильно не меняется.

Есть ли недостатки у данных выпрямителей? Тепловые потери являются слабой стороной модификаций. Многие эксперты отмечают низкую проводимость коннекторов, которые устанавливаются на выпрямители. Чтобы решить проблему, применяются кенотроны. Однако их не разрешается использовать в сети постоянного тока.

Отличие модификаций

Выпрямители на 12 В используются только для понижающих трансформаторов. Компараторы в устройствах устанавливаются с фильтрами. Предельная перегрузка модификаций составляет не более 5 А. Системы защиты довольно часто применяются класса Р48. Для преодоления волновых помех они замечательно подходят. Еще часто применяются преобразовательные стабилизаторы, у которых высокий коэффициент сглаживания. Если говорить про недостатки модификаций, то стоит отметить, что выходной ток в устройствах составляет не более 15 А.

загрузка...

worldfb.ru

Работа - управляемый выпрямитель - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Работа - управляемый выпрямитель

Cтраница 1

Работа управляемого выпрямителя во многом зависит от характера нагрузки. [2]

Рассмотрим работу управляемого выпрямителя на примере схемы со средней точкой трансформатора, а затем отметим некоторые особенности построения мостовых схем. Вначале остановимся на случае чисто активной нагрузки ( ключВ замкнут, рис. 11.13 я), а потом покажем влияние индуктивности на процесс выпрямления. [3]

Рассмотрим работу управляемого выпрямителя - В нем используется принцип положительной обратной связи, причем для того, чтобы возник эффект регенерации, произведение коэффициентов усиления п-р - п - и р-п - / ыриодов должно быть больше единицы, что имеет место, когда потенциал на управляющем электроде достигает определенной величины. [5]

При работе управляемого выпрямителя с большими углами регулирования возможен также аварийный режим, вызванный неисправностями в системе управления, приводящими к уменьшению угла регулирования одного или нескольких тиристоров. Аварийные токи такого режима зависят от изменения угла регулирования, но не превышают токов короткого замыкания при пробое полупроводникового прибора или при коротком замыкании на выходе выпрямителя. Для инверторов, кроме того, возможны сквозные и несквозные срывы или опрокидывания, представляющие фактически короткое замыкание источника постоянного тока непосредственно через приборы при сквозном срыве или короткое замыкание через обмотку трансформатора при несквозном срыве. [6]

При работе управляемого выпрямителя на активно-индуктивную нагрузку ток через каждый вентиль протекает всегда 1 / з периода. [7]

При работе управляемого выпрямителя на активно-индуктивную нагрузку ( Ljoo) ток через каждый вентиль протекает всегда / з периода. [9]

В одном случае работы управляемого выпрямителя по схеме с уравнительным реактором, когда в цепи сеток маломощных тиратронов управление осуществлялось суммой переменного и постоянного напряжений, а эти тиратроны в свою очередь управляли мощными тиратронами на 100 а, оказалось целесообразным использовать схему сеточного управления для принудительной балансировки токов между двумя группами анодов. Эта задача была решена путем использования трансформаторов тока в анодных цепях каждого вентиля. Разность этих двух напряжений подавалась между нулевыми точками вторичных обмоток сеточных трансформаторов, так что увеличение тока в одной звезде по сравнению с другой вызывало запаздывание зажигания в той группе, где ток был больше, и опережение зажигания в группе с меньшим током. Эта система может быть использована в схемах с КУВ. [10]

Во втором режиме работы управляемого выпрямителя процессы протекают так же, как и в рассмотренном parfee неуправляемом выпрямителе. Угол у с увеличением тока нагрузки не меняется, оставаясь равным л / 3, а растет фактический угол управления а, который становится больше угла регулирования а, задаваемого системой управления. Выражения ( 3 - 78) и ( 3 - 79), связывающие угол а с выпрямленным напряжением и током, полученные для неуправляемого выпрямителя, справедливы и для данного случая. [11]

Следует отметить некоторые особенности режима работы управляемого выпрямителя с неполным числом управляемых вентилей. В результате выходное напряжение управляемой части схемы при ая / 2 меняет знак. По сравнению с симметричной трехфазной мостовой схемой несимметричная схема потребляет из питающей сети ток, содержащий как нечетные, так и четные гармоники. [12]

В связи с тем что при работе управляемого выпрямителя вентили открываются с частотой, превышающей частоту питающей сети в т2 раз, необходимую последовательность управляющих импульсов с данной частотой можно выработать в автономном импульсном генераторе и затем распределить импульсы по соответ ствующим вентилям. [13]

Из этих кривых видно, что имеются две характерные области работы управляемого выпрямителя. [14]

Значения Ь1 и С3 не имеют важного значения, поскольку они не оказывают большого влияния на работу управляемых выпрямителей. [15]

Страницы: 1 2

<<	<	Ноябрь 2013			>	>>
Пн	Вт	Ср	Чт	Пт	Сб	Вс
				1	2	3
4	5	6	7	8	9	10
11	12	13	14	15	16	17
18	19	20	21	22	23	24
25	26	27	28	29	30

3.2. Структурная схема и принцип действия управляемого выпрямителя. Управляемые выпрямители принцип действия