Проектирование электротехнических устройств Курс лекций по электротехнике Курс лекций по теории электрических цепей Курс лекций по информатике

Проектирование и моделирование электротехнических устройств

Модель выпрямителя с учетом активных сопротивлений в фазах

В модели выпрямителя, учитывающей влияние сопротивлений r в фазах выпрямителя, т.е. внутреннее сопротивление вентилей (идеализированный вентиль с потерями) и сопротивления обмоток трансформатора, это влияние сводится в основном к снижению выпрямленного напряжения пропорционально току .

В такой схеме процесс коммутации токов фаз, т.е. процесс перехода выпрямленного тока с одной из фаз на другую, - не мгновенный, он продолжается в течение некоторого конечного промежутка [; ], при этом вентили проводят параллельно в течение 2. Из-за падений напряжения на r ЭДС двух фаз оказываются одновременно большими выпрямленного напряжения  (рис. 2.20). Угол перекрытия фаз  пропорционален соотношению  и при  < 0,1 не превышает нескольких градусов. Из-за этого зависимостью выпрямленного напряжения от угла  часто пренебрегают и при расчетах выпрямителей с реальными сопротивлениями фаз учитывают только падение напряжения на них [6].

Рис. 2.20. Схема замещения выпрямителя с активными сопротивлениями фаз (а) и диаграммы электромагнитных процессов в нем (б, в). Гидроэлектростанции Гидроэлектрическая станция или гидроэлектростанция (ГЭС) - комплекс сооружений и оборудования, посредством которых энергия потока воды преобразуется в электрическую энергию. ГЭС состоит из последовательной цепи гидротехнических сооружений, обеспечивающих необходимую концентрацию потока воды и создание напора, и энергетического. оборудования, преобразующего энергию движущейся под напором воды в механическую энергию вращения, которая, в свою очередь, преобразуется в электрическую энергию.

Учет порога выпрямления вентилей не вносит никаких дополнительных особенностей в процессы, происходящие в выпрямителе, помимо снижения постоянной составляющей выходного напряжения  на значение порога выпрямления проводящих вентилей [6].

Модель выпрямителя с учетом реактивных сопротивлений в фазах

Часто в фазах выпрямителя преобладающими оказываются реактивные сопротивления. Выбрав в качестве модели схему с индуктивностями рассеяния трансформатора , не содержащую активных сопротивлений, получим иную картину коммутационных процессов.

Падение напряжения на , приводящее к отличию значений выпрямленного напряжения  и выпрямленной ЭДС, проявляется только при изменении токов фаз. Поэтому пока по фазной обмотке проходит ток , выпрямленное напряжение , как и в идеальной схеме, равно ЭДС проводящей фазы .

Перекрытие фаз, вызванное индуктивностями рассеяния, здесь начинается при угле  и продолжается до угла , когда один ток спадет до нуля (), а второй () нарастет до  (рис. 2.21). Скорости роста и спада токов равны, так как в сумме они дают общий выпрямленный ток .

В течение интервала перекрытия фаз выпрямленное напряжение  меньше ЭДС  на падение напряжения   и больше ЭДС  на . Поскольку производные токов равны между собой по абсолютному значению, выпрямленное напряжение определяется полусуммой ЭДС перекрывающихся фаз: .

При  перекрытие фаз заканчивается и выпрямленное напряжение  становится равным ЭДС проводящей фазы (), значения которой оно достигает скачком (рис. 2.21).

Рис. 2.21. Схема замещения выпрямителя с реактивными сопротивлениями

фаз (а) и диаграммы электромагнитных процессов в нем (б, в, г).

Угол перекрытия  тем больше, чем больше выпрямленный ток  и индуктивность рассеяния [6]:

 Постоянная составляющая выпрямленного напряжения при перекрытии фаз уменьшается пропорционально площади криволинейного треугольника abc (рис. 2.21, б), которая оказывается пропорциональной выпрямленному току [6]:

.

 Переменные составляющие выпрямленного напряжения увеличиваются из-за усложнения формы кривой тока вентиля, связанной с возникновением скачков и изломов.

 При расчетах выпрямителей средней и малой мощности влияние перекрытия фаз учитывают только при нахождении выпрямленного напряжения. Это влияние сводится к появлению члена, пропорционального индуктивности рассеяния трансформатора .

В реальных выпрямителях вследствие изменения формы кривой выпрямленного напряжения из-за индуктивности рассеяния обмоток трансформатора, а также несимметричности трехфазного питающего напряжения и разброса параметров диодов коэффициент пульсаций существенно увеличивается [6].

Решение задачи выбора типа ЭК удовлетворяющего заданным параметрам на практике довольно часто оказывается неоднозначным, поскольку при ее решении необходимо учитывать множество аспектов. Поясним это на примере данной задачи.

Для приближенного расчета переменной составляющей тока всех вентилей, проходящей через выходной конденсатор выпрямителя, воспользуемся формулой

Методика расчета выпрямителя при нагрузке, начинающейся с индуктивного элемента Исходные данные для расчета выпрямителя при нагрузке, начинающейся с индуктивного элемента, должны содержать: напряжение питающей сети ; число фаз питающей сети ; частоту питающей сети ; выпрямленное напряжение ; выпрямленный ток .

Рассчитать выпрямитель, создающий на нагрузке постоянное напряжение   = 120 В при токе   = 10 А. Питающая сеть - промышленная трехфазная с нулем (четырехпроводная) 220/380 В, 50 Гц. Коэффициент пульсаций напряжения в нагрузке по первой гармонике  = 0,012.


На главную