Всего на сайте:
183 тыс. 477 статей

Главная | Электроника

Расчет параметров основных элементов силовых схем выпрямителей однофазного питания  Просмотрен 37

 

На рис.1.4 изображена диаграмма токов и напряжений на элементах однофазной нулевой схемы (см. рис. 1.2).

Диаграмма приведена для случая, когда коммутация имеет мгно­венный характер ( =0, =0), выпрямленный тоr идеально сглажен ( 0) и равен . Угол запаздывания отпирания вентилей по отношению к точкам их естественной коммутации, в дальнейшем просто угол отпирания, равен . Коэффициент трансформации силового трансформатора принят равным еди­нице.

 

Рис. 1.4. Диаграммы токов и напряжений в однофаз­ной нулевой схеме  

 

Выпрямленная ЭДС на нагрузке преобразователя или постоянная составляющая мгновенного значения выпрямленной ЭДС в соответствии с рис.1.4 равна

, (1.1)

где - амплитуда фазной ЭДС вторичной обмотки трансформа­тора; - действующее значение фазной ЭДС вторичной обмот­ки трансформатора; - текущий угол ( - круго­вая частота питающей сети; - текущее время). Входящий в (1.1) параметр

(1.2)

представляет собой максимальное значение средней выпрямленной ЭДС, соответствующее углу отпирания =0.

Рассматриваемые далее параметры однофазной нулевой схе­мы не зависят от угла отпирания и определяются на осно­вании рис.1.4 следующим образом.

Среднее значение тока через вентиль схемы равно

, (1.3)

где - мгновенное значение тока через любой из вентилей.

Действующее значение тока вторичной обмотки , рав­ное действующему значению тока вентиля, определяете» по фор­муле:

. (1.4)

Действующее значение тока первичной обмотки , равно

(1.5)

где - мгновенное значение фазного тока первичной обмотки.

Полная мощность вторичной двухфазной обмотки трансфор­матора с учетом (1.2) и (1.4) равна

, (1.6)

где - максимальная активная мощность идеально сглаженно­го тока , потребляемого нагрузкой.

Полная мощность первичной обмотки трансформатора с уче­том (1.2) и (1.5) равна

. (1.7)

Типовая мощность силового трансформатора с учетом (1.6) и (1.7) равна

. (1.8)

Максимальное напряжение на вентилях схемы равно амплитуде линейной ЭДС вторичной обмотки

. (1.9)

Угол проводимости вентилей в однофазной нулевой схе­ме равен 180 электрическим градусам.

На рис.1.5 приведена диаграмма токов и напряжений на элементах однофазной мостовой схемы (см. рис. 1.6).

Диаграмма приведена для случая, когда ток нагрузки иде­ально сглажен и коммутация мгновенна, т.е. , , =1.

На основании данной диаграммы выпрямленная ЭДС на наг­рузке равна

, (1.10)

где - амплитуда ЭДС вторичной обмотки трансформатора; - действующее значение НДС вторичной обмотки .

Значение входящей в соотношение (1.10) максимальной выпрямленной ЭДС , рассчитывается по формуле:

. (1.11)

Рассматриваемые далее параметры однофазной мостовой схе­мы не зависят от угла .

Среднее значе­ние тока через вен­тиль определяется путем усреднения кривой мгновенного значения тока вен­тиля на пери­оде ее повторяе­мости, равном ,

. (1.12)

Действующее значение тока вторичной обмотки тран­сформатора опре­деляется как сред­неквадратичное зна­чение мгновенного тока вторичной об­мотки на пери­оде его повторяе­мости, равном в однофазной мосто­вой схеме . Оно рассчитывается по следующей формуле:

. (1.13)

 

Рис. 1.5. Диаграммы токов и напря­жений в однофазной мостовой схеме  

 

Действующее значение тока первичной обмотки

. (1.14)

 

Полная мощность вторичной обмотки трансформатора с уче­том (1.13) и (1.11) равна

. (1.15)

Полная мощность первичной обмотки с учетом (1.14) и (1.11) равна

. (1.16)

Типовая мощность силового трансформатора с учетом (1.15) и (1.16) равна

. (1.17)

Максимальное напряжение на вентилях в однофазной мостовой схеме равно амплитуде ЭДС вторичной обмотки трансформатора

. (1.18)

Угол проводимости вентилей в однофазной мостовой схеме равен 180 электрическим градусам.

Использование вышеперечисленных формул для расчета схем выпрямителей однофазного питания можно рассмотреть на следующих примерах.

 

Рис. 1.6. Однофазная мостовая схема

 

1.2.1. Рассчитать параметры основных элементов силовой схемы управляемого однофазного преобразователя (см. рис. 1.2), работающего в выпрямительном и инверторном режимах и обеспечивающего при идеально сглаженном выпрямленном токе =100 А регулирование выпрямленной ЭДС на нагрузке в диапазоне от -100 до 100 В. ЭДС питающей сети =220 В, колебания напряжения сети +10 %. Построить кривые мгновенных значений напряжений и токов на элементах схемы для угла отпирания , полагая коммутацию мгновенной. Построить регулировочную характеристику преобразователя.

Расчет производится в следующем порядке.

1) В соответствии с (1.1) определяется действующее зна­чение фазной ЭДС вторичной обмотки силового трансформа­тора, обеспечивающее получение на нагрузке в рассматриваемой схеме выпрямления максимальной выпрямленной ЭДС , рав­ной 100 В,

В.

2) С учетом возможного 10% снижения напряжения сети определяется коэффициент трансформации, при котором действу­ющее значение ЭДС вторичной обмотки будет равно 111 В.

3) По (1.9) определяется максимальное напряжение на вентилях

В.

4) По (1.3) определяется средний ток через вентиль

А.

5) По (1.4) определяется действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора, необходимое для расчета сечения ее проводника

А.

6) По (1.5) определяется действующее значение тока пер­вичной обмотки трансформатора, также необходимое для расчета сечения ее проводника,

А.

7) Определяется максимальная мощность в цепи выпрямлен­ного тока, соответствующая углу отпирания =0,

Вт.

8) По (1.6) определяется полная мощность двухфазной вторичной обмотки трансформатора

кВА.

9) По (1.7) определяется полная мощность однофазной первичной обмотки трансформатора

кВА.

10) По (1.8) определяется типовая мощность силового трансформатора для однофазной нулевой схемы выпрямления

кВА.

11) Определяется значение выпрямленной ЭДС преобразова­теля при угле отпирания . Для определения ис­пользуется уравнение (1.1), являющееся уравнением регулиро­вочной характеристики преобразователя при .

В.

12) Регулировочная характеристика строится по выражению

,

где угол отпирания изменяется в пределах .

Нa основании рассчитанных параметров, с учетом принятых обозначений (см. рис. 1.4), строятся кривые мгновенных знаменит токов и напряжений на элементах схемы (рис. 1.7). Штриховой ли­нией показывается условный уровень средней выпрямленной ЭДС . Строится регулировочная характеристика (рис. 1.8).

1.2.2. Рассчитать параметры основных элементов силовой схемы управляемого однофазного мостового преобразователя (см. рис. 1.6), работающего в выпрямительном и инверторном режимах. Входные и выходные параметры данного мостового преобразователя должны быть аналогичны соответствующим входным и выходным пара­метрам однофазного нулевого преобразователя (пример 1.2.1).

Рис.1.7. Диаграммы в однофазной нулевой схеме

 

Рис. 1.8. Регулировочная характеристика

 

Порядок расчета следующий.

1) В соответствии с (1.11) определяется действующее значе­ние фазной ЭДС однофазной вторичной обмотки силового трансформатора, обеспечиваю­щее в однофазной мостовой схе­ме выпрямителя получение мак­симальной выпрямленной ЭДС, равной 100 В,

В.

2) Определяется коэффи­циент трансформации силового трансформатора, при котором действующее значение ЭДС вто­ричной обмотки В с учетом возможного 10% сни­жения напряжения сети,

.

3) По (1.18) определяется максимальное напряжение на вентилях однофазной мостовой схе­мы выпрямителя

В.

4) По (1.12) определяется средний ток через вентиль

А.

5) По (1.13) определяется действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора

А.

6) По (1.14) определяется действующее значение тока выпрямленной обмотки трансформатора

А.

7) Определяется максимальная мощность в цепи выпрямлен­ного тока, соответствующая работе схемы с углом =0,

Вт.

8) По (1.15) рассчитывается полная мощность однофазной вторичной обмотки трансформатора

кВА.

9) По (1.16) определяется полная мощность однофазной первичной обмотки трансформатора

кВА.

10) По (1.17) определяется типовая мощность силового трансформатора

кВА.

Кривые мгновенных значений токов и напряжений на элемен­тах однофазной мостовой схемы аналогичны (см. рис, 1.7) кривым для однофазной нулевой схемы, за исключением кри­вой напряжения на вентиле .В рассчитываемой мостовой схеме все ординаты кривой должны быть уменьшены вдвое по сравнению с соответствующими ординатами кривой в ну­левой схеме. Необходимо также иметь в виду, что в мостовой схеме один и тот же ток сразу протекает через два вентиля и или и .

Регулировочная характеристика в рассматриваемой мосто­вой схеме аналогична приведенной на рис 1.8 регулировочной характеристике нулевой схемы.

 

Предыдущая статья:Виды памяти Следующая статья:Сначала энергия, потом гармония
page speed (0.0526 sec, direct)