Главная  Электрическая энергия в отраслях промышленности 

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 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 [ 208 ] 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248

/, 2, 3). Находя по характеристике i (ui) для каждого мгновенно] напряжения щ соответствующее значение тока, нетрудно по то кам построить зависимость тока i от времени t (справа на рис. 23-2

Как видно из построения, кривая i (t) состоит из чередуц щихся положительных и отрицательных полуволн. Так как угс наклона характеристики i ( i) при положительных значени,?] напряжения во много раз больше, чем при отрицательиыхд положительные полуволны тока значительно больше отрицател! ных. Различие в абсолютных значениях полуволн тока тем замет нее, чем больше амплитуда 11 напряжения источника. При до-статочно большой амплитуде (например, кривая /) отрицательной полуволной тока можно пренебречь и считать, что кривая тока состоит только из положительных полуволн, каждая из которые имеет форму половины синусоиды (однополупериодное выпрямление). При выпрямлении малых напряжений (например, кривая 3) ток обратной полуволны может оказаться одного порядка с током положительной полуволны. В этом случае выпрямляющее действие вентиля сказывается значительно меньше.

Часто выпрямитель работает в таком режиме, когда ток положительной полуволны много больше тока отрицательной полуволнь' и последним можно пренебречь. В этом случае с вполне допусти мой для практики точностью характеристику реального вент ил? (рис. 21-1, а) можно заменить характеристикой идеального вентиле (рис. 21-1, г) и рассчитывать цепь методом кусочно-линейной аппроксимации.


23-3. Простейшие выпрямители

Рассмотрим теперь простейшие схемы, предназначенные для выпрямления, т. е. преобразования переменного тока в постоянный

Расчет проведем методом кусочно-линейной аппроксимации.

Для однополупериодного выпрямителя с активным сопротивлением нагрузки г„, питаемого от источника синусоидального напряжения Hj (рис. 23-3, а), на рис. 23-3, б построены кривые токи i и напряжения на сопротивлении нагрузки в предположении, что вентиль идеальный.

Напряжение на сопротивлении нагрузки резко несину* соидально и имеет наряду с постоянной составляющей Ug, равной по величине У^/я (приложение 1), еще первую и все четные гармоники. Если схему с венг -



leM применяют дтя получения постоянного напряжения, то перед сопротивтением г„ включается фильтр низкой частоты, пропускаю-щ55Й только постоянную составляющ>ю и не пропускающий все гармоники, начиная с первой

Рассмотрим, каковы значения тока, напряжения и мощности источника в цепи (рис 23-3, а) при отсутствии фильтра

Действующее напряжение питания = Um/V2. Действующий ток, как и в цепях синусоидального тока

/=у lidt,

но интеграл, стоящий под знаком корня, в 2 раза меньше его значения при отсутствии вентиля, когда протекает синусоидальный ток Поэтому

/ 1т 1 / 1т Ul

-Vy 2 - 2 ~2r, I2r ( 2

т e действующий ток зависит от действующего напряжения источника по линейному закону Действующее напряжение на сопротивлении нагрузки

f/ = /- = ,n/2 = [/i/y 2. (23-3)

Активная мощность в сопротивлении нагрузки в 2 раза меньше мощности, выделяемой при отсутствии выпрямителя

P = U,I = UJJ4 (23-4)

Потная мощность источника питания

S = t/,/=- (23 5)

J/2 2

н, следовательно, коэффициент мощности выпрямителя

То обстоятельство, что коэффициент мощности не равен единице, объясняется в рассматриваелюм случае не наличием реактивных сопротивлений, а искажением формы кривой тока по отпоше-!пио к форме кривой напряжения источника питания

Для сопротивления нагрузки г„ действующее напряжение в ],2 раз меньше, чем для источника, и, следовательно,

P/S,= l. (23-7)

Реактивная мощность источника

Q= Ц ** шф,==0, (23 8)



так как напряжение содержит только основную гармонику, а П г вая гармоника тока ii (см. приложение 1 и рис. 23-3) совпадает по фазе с напряжением.

На аналогичном принципе построены и более сложные схе.мы выпрямителей двух, трех и большего числа фаз.

На рис. 23-4, а изображена схема двухполупериодного кенотронного выпрямителя со средней точкой. Токи, проходящие через оба вентиля (кенотрона), в сопротивлении r совпадают по направлению. В течение одного полупериода ток проходит через верхнюю часть вторичной обмотки трансформатора и первый вентиль по пути О, а, 1, О', О, а в течение другого полупериода - через ниж-нюю часть обмотки и второй вентиль по пути О, Ь, 2, О', О.

Если принять характеристику вентиля идеальной, то постоянная составляющая напряжения на нагрузке Uq в л/2 раз меньше


Рис. 23-4.

максимального значения напряжения, питающего один вентиль, однако, так же как и в схеме однополупериодного выпрямите п, постоянная составляющая в я раз меньше амплитуды общего напряжения на вторичной обмотке трансформатора (между зажимами а и Ь). Выпрямленное напряжение теперь не содержит основной гармоники - частоты питающего напряжения (рис. 23-4, б). Действующее значение выпрямленного напряжения (рис. 23-4, б) равно действующему напряжению одной фазы (между точками а и О или О и Ь).

Фильтр, не пропускающий высшие гармоники, применяемый для сглаживания напряжения и^, в этом случае должен быть рассчитан на частоты, начиная со второй гармоники и выше.

Для двухполупериодного выпрямления широко применяются мостовые схемы. На рис. 23-5, а изображена принципиальная схема мостового выпрямителя. К зажимам а-b моста, составленною из четырех вентилей, приложено синусоидальное напряжение i В течение первой половины периода (рис. 23-5, б) напряжение ч положительно, ток протекает через вентиль / в направлении oi а к rt, через сопротивление и вентиль 3 в направлении от р к Напряжение на вентилях 1 иЗ, пропускающих ток в этом nanpaB.ii



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 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 [ 208 ] 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248

© ООО "Карат-Авто", 2001 – 2018
Разработчик – Евгений Андрианов