Главная  Развитие народного хозяйства 

[0] [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] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112] [113] [114] [115] [116] [117] [118] [119] [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127] [128] [129] [130] [131] [132] [133] [134] [135] [136]

Таблица 1-22

Граничный угол регулирования при активной нагрузке

1 2

3 6

6 12

5л/12

эл. град.

Псученные выше соотношения справедливы при равенстве нулю индуктивного сопротивления Ха цепи переменного тока либо при холостом ходе преобразователей. Поэтому напряжение Uu.o называют напряжением холостого хода. В действительности Ха не равно нулю. Поэтому в вентиле, выходящем из работы, ток не может мгновенно упасть до нуля при отпирании очередного вентиля. В пределах угла перекрытия (коммутации) v происходят нарастание тока во вступающем и спад тока в выходящем из работы вентиле (рис. 1-108,6), причем обмотки трансформатора через эти вентили оказываются закороченными. Мгновенное значение выпрямленного напряжения снижается во время перекрытия на полуразность мгновенных значений фазных напряжений за счет падения напряжения на индуктивном сопротивлении Ха

и становится равным полусумме мгновенных значений соответствующих фазных напря-

женин " рис. 1-108,6).

Среднее значение выпрямленного напряжения снижается на величину, пропорциональную заштрихованной площади иа рис. 1-108,6. Это уменьшение выпрямленного напрял<ения за счет перекрытия при индуктивной нагрузке может быть определено из выражения

2я/р

2я/р

Для простых нулевых схем конечное значение тока коммутации /кон = 1а, начальное значение тока коммутации /нач = О и

У 2п/р

Для однофазной мостовой схемы, в которой при коммутации ток в обмотке меняет направление, /кон = h, /нач = -/<г и

At/ il, я/р

Значения

V -

fdXa

-ДЛЯ основных

схем см. в табл. 1-20 и 1-21, где feci - коэффициент схемы.

Таким образом, среднее значение падения напряжения от перекрытия анодов пропорционально току нагрузки и индуетивно-му сопротивлению цепи переменного тока,

причем величина Яэ =--- является не-

которым эквивалентным активным сопротивлением преобразователя. Относительное падение напряжения в преобразователе из-за перекрытия составляет:

AU -

где Л =

100 1

kcxlp ab

- коэффициент вы-

прямленного напряжения;

I) - -14-£Е коэффициент фазного тока d,n

первичной обмотки трансформатора; Ктр - коэффициент трансформации; t/,,% - напряжение к. 3. трансформатора, %; ha = = /ri rt, и - относительный ток нагрузки.

Коэффициент А характеризует кратность падения напряжения на стороне выпрямленного тока по отношению к 1,%, его значения для разных схем даны в табл. 1-20 и 1-21.

Для неуправляемого выпрямителя среднее значение выпрямленного напряжения при нагрузке определяется выражением

Ud = Ud,o - Ai/v -IdR - Ua,

где R - активное сопротивление цепи; Дбо -падение напрял<еиия в вентилях.

В полупроводниковых преобразователях AVa мало и им можно пренебречь, кроме того, в установках средней и большой мощности IdR<AUy. Поэтому

Ud-Ua,„~Wv = Ua,,-

hex я/р

В относительных единицах (по отношению к и,1,в и /й, н)

U,.dl-AV,y=l-AUa-

В управляемых выпрямителях прн индуктивной нагрузке

Uda = Udo cos а - AUy - IdR - Ua-При указанных вьпле условиях

t/*d,a « cos а - ALv = cos « - Л /*d.

По приведенным выражениям па рис. 1-109, а построены внешние характеристики, наклон которых определяется величиной



Vd.a

Uifi

,100

Od.«.

lJd,0

4<d(l-l)

\1fi

.иЛ Id., ЛОа WO и/ Udfi

"

Id.„



D го" w so" д0Л100°120 0 / 0,5

UdJ)

Рис. 1-109 Внешние (a, в, г д) н регулировочные (б) характеристики.

а на рис. 1-109, б -регулировочная характеристика прн некотором значении тока нагрузки.

Зависимость напряжения преобразователя от углов регулирования и коммутации определяется по формуле

cos « -Ь cos (« -Ь 7) t/*d =---•

Для схемы «две обратные звезды с уравнительным реактором» в области малых токов наблюдается крутой подъем напряжения (рис. 1-109, е). Это объясняется тем, что при токах нагрузки, меньших критического тока, составляющего 1-2% номинального, уравпительпый реактор перестает выполнять свою роль выравнивания мгновенных напряжений двух трехфазных систем. При этом вьшрямитель переходит в режим шестифазного выпрямления и напряжение холостого хода увеличивается в

отношении ~ 1.154, т.е. на 15,4%.

Крутой участок внешней характеристики при изменении тока нагрузки от нуля до критического объясняется тем, что в контур коммутации оказывается включенным индуктивное сопротивление уравнительного реактора, которое во много раз превышает индуктивность рассеяния трансформатора.

Внешние характеристики для трехфаз-НЫХ схем имеют наклон А -

пока }тол

коммутации не достигнет критического значения. Для трехфазной мостовой схемы и схемы «две обратные звезды с уравнительным реактором» таким углом является у = = л/3, который получается обычно при нагрузке, в несколько раз превышающей номинальную. При дальнейшем- увеличении тока меняется характер коммутации и внешняя характеристика для ук аиных схем приобретает вид, - изображенный на рис. 1-109, г. Эта внешняя характеристика является полной, и на оси абсцисс ток откладывается в долях тока K.3.

На рис. 1-109,5 даны полные внешние характеристики однофазной нулевой схемы, являющейся линейной во всем диапазоне изменения тока нагрузки от нуля до короткого замыкания.

В управляемых и неуправляемых преобразователях падение напряжения At/v от перекрытия анодов одинаково. Однако угол перекрытия \ с изменением угла регулирования а меняется и может быть определен по формуле

cos (y + а) = cos а -

fdXa

Диаграммы выпрямленных напряжений для разных схем сведены в табл. 1-23 и 1-24.

Внешние характеристики преобразователей значительно видоизменяются в зоне прерывистых токов, появляющейся при относительно малых нагрузках, когда из-за ограниченной индуктивности нагрузки невозможно поддержать непрерывный ток. При этом длительность провод.чщего состояния вентиля I становится меньше 2я/р (рис. 1-110, с) и в интервале 2я/р - К ток на выходе равен нулю, а мгновенное напряжение на зажимах преобразователя становится равным э.д.с. нагрузки.



Рис. 1-110. Линейные диаграммы прерывистого (о) и гранично-непрерывного режима (б).



Если принять Я за расчетный параметр, то внешняя характеристика преобразователя в зоне прерывистых токов будет иметь вид:

- sin - sin I - -

Ха 2 \2

п ха + Ха

в этой зоне при Id, стремящемся к нулю, Ua таклсе стремится к определенному пределу. При ап/р этот предел равен амплитуде вторичного напряжения трансформатора минус падение напряжения в вентилях:

lim Ud = Y2U - MJa « V2U.

При a>nlp этот предел равен значению мгновенного напряжения в момент отпирания вентиля;

lim Ud = V2 U2C0S

[а- -

jK2t/2COS

При увеличении а в зоне прерывистого тока наблюдается значительное повышение выпрямленного напряжения и внешняя характеристика становится такой же, как у генератора последовательного возбуждения. .

Особый интерес представляет собой граничный режим, при котором ток становится гранично-непрерывным (рис. 1-110,6) и Я = 2я/р. При подстановке этого значения Л в уравнения внешней характеристики получаем, отн. ед.:

t/*d.rp==cosa:

Ud.,

f>d,rp -

Ud,,

/d,a d,H (xa + Xa)

1 - - ctg - sin a. P P)

Полученные выражения являются параметрическими уравнениями эллипса, дуга которого и является геометрическим местом граничных точек внешней характеристики.

При пользовании приведенными формулами для нулевых схем в качестве U2

следует брать фазное напряжение и р=от; для мостовых схем - линейное напряжение и р=2т.

Напряжение вентиля при протекании через него тока в течение Я=2я/т-1-у равно прямому падению напряжения kUa. Обычно hUa мало по сравнению с напряжением питания, особенно в тиристорных преобразователях, и им пренебрегают.

Когда вентиль заперт и через него не протекает ток, то к вентилю приложено линейное напряжение, так как аиод вентиля подключен к фазе трансформатора, а к катоду через проводящий вентиль подключается другая фаза трансформатора. Это напряжение будет прямым (потенциал анода выше потенциала катода) на участке от точки естественного зажигания до момента отпирания вентиля при угле а и будет обратным (потенциал анода ниже потенциала катода) на участке от момента прекращения тока в вентиле до точки естественного отпирания в следующем периоде. Наибольшее значение прямого и обратного напряжения равно амплитуде линейного напряжения.

Коэффициенты для определения максимальных прямых и обратных напряжений приведены в табл. 1-20 и 1-21.

Для неуправляемых преобразователей и при угле коммугации, равном нулю, на вентиле отсутствует прямое напряжение и нет скачка обратного напряжения.

Инверторный режим. Инвертор служит для преобразования постоянного тока в переменный. При работе преобразователя в инверторном режиме энергия из цепи нагрузки передается в питающую сеть, т. е. в противоположном направлении по сравнению с выпрямительным режимом. Поэтому при инвертировании ток и э. д. с. обмотки трансформатора направлены встречно, а при выпрямлении - согласно.

При инвертировании источником тока является э. д. с. нагрузки (машина постоянного тока, индуктивность, рис. 1-111, о), которая должна превышать напряжение инвертора.

Как в инверторном, так и в выпрямительном режиме ток в преобразователе протекает в одном и том же направлении. Перевод преобразователя из выпрямительного режима в инверториый достигается изменением полярности э.д.с. нагрузки и увеличением угла а при индуктивной нагрузке сверх я/2. Инвертирование воз- можно только в управляемых преобразователях.

В трехфазной нулевой схеме (рис. 1-111) при работе в инверторном режиме машина постоянного тока, работающая в генераторном режиме, плюсом подключена к нулевой точке трансформатора, а вентили открываются при отрицательных значениях вторичных напряжений для обеспечения встречного направления напряжения и тока. В цепь выпрямленного тока включена индуктивность Ld для получения непрерывного тока.



[0] [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] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112] [113] [114] [115] [116] [117] [118] [119] [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127] [128] [129] [130] [131] [132] [133] [134] [135] [136]

0.0011