Ведомые сетью преобразователи средней и большой мощности

Схема трехфазного выпрямителя с нулевым выводом.

В схему трехфазного выпрямителя с нулевым выводом входит трансформатор с вторичными обмотками, соединенными звездой или треугольником. Выводы вторичных обмоток связаны с анодами трех вентилей. Нагрузка подключена к общей точке соединения катодов вентилей и вторичной обмотки трансформатора (рис.7.11). Индуктивность рассеяния вторичных обмоток трансформатора и индуктивность питающей сети принимаем равной нулю.

В силу того, что нагрузка подключена к нулевому выводу вторичных обмоток трансформатора и общей точке соединения катодов вентилей, последние проводят ток только при положительной полярности напряжения.

При чем, в открытом состоянии находится вентиль, для которого фазное напряжение выше, чем у других вентилей. Каждый из непроводящих вентилей будет заперт обратным напряжением, равным разности напряжений его фазы и фазы проводящего вентиля.

Рис.7.11.

Среднее выпрямленное напряжение находится

где U₂ -действующее значение фазного напряжения на вторичной обмотке трансформатора

Коэффициент, связывающий напряжения U₂ и U_d получается значительно больше, чем в однофазной схеме. Коэффициент пульсации по первой гармонике составляет 25%. Первая гармоника имеет частоту пульсации 150 гц.

Средний ток каждого вентиля будет составлять одну треть от среднего значения тока нагрузки.

Кривая обратного напряжения находится как разность между потенциалами анода и катода. Изменение потенциала анода вентиля 1 определяется фазным напряжением u_a, а катода – фазным напряжением u_b при проводящем вентиле 2 или фазным напряжением u_c при проводящем вентиле 3.

В связи, с чем необходимое для выбора вентиля максимальное обратное напряжение равно амплитуде линейного вторичного напряжения

Токи вторичных обмоток трансформатора, определяются соответствующими токами вентилей. Кривые анодного тока содержат постоянную составляющую, равную I_d/3, которая протекает и через вторичные обмотки трансформатора, создавая в каждом из трех стержней магнитопровода однонаправленный поток вынужденного подмагничивания трансформатора. Это явление весьма нежелательно, поскольку оно может привести к насыщению магнитопровода. Существует несколько способов избежать этого. Лучшие результаты дает применение трехфазной мостовой схемы.

В этом разделе будем рассматривать вентильные преобразователи, работа которых определяется питающей сетью переменного тока. Однако при наличии этого общего признака функции, выполняемые такими преобразователями, существенно различаются.

Выпрямители осуществляют преобразование переменного тока в постоянный.

Ведомые инверторы преобразуют энергию источника постоянного тока в переменный с отдачей ее в сеть переменного тока, т.е осуществляют преобразование обратное выпрямлению.

Непосредственные преобразователи частоты преобразуют энергию сети переменного тока в энергию переменного тока с частотой, отличной от частоты питающей сети.

Преобразователи переменного напряжения предназначены для изменения подводимого к нагрузке напряжения при питании ее переменным током, а следовательно изменения мощности, передаваемой в нагрузку от сети переменного тока.

Наличие сети переменного тока создает некоторую общность электромагнитных процессов, протекающих в этих преобразователях. Общностью является и то. Что они все применяются для питания нагрузок средней и большой мощности.

Все преобразователи, которые будем рассматривать, строятся с применением диодов и тиристоров. Общим свойством этих приборов является то. что они могут находиться в двух резко различающихся состояниях:

- закрытом – при действии обратного напряжения, а для тиристоров также прямого напряжения, меньшего напряжения переключения и при отсутствии тока в цепи управления.

- открытом – при действии прямого напряжения, а для тиристоров – прямого напряжения в сочетании с током управления.

Приборы такого типа получили название электрических вентилей, при чем диоды называют – неуправляемыми вентилями, а тиристоры – управляемыми.

Выбранная для проектирования схема должна обеспечивать требования, предъявляемые со стороны

Нагрузки и питающей сети. В связи с этим при изучении различных схем преобразователей большое внимание уделяется таким показателям, как гармонический состав выходного напряжения и требуемого тока, внешние и регулировочные характеристики, потребление из сети реактивной энергии.

Выпрямительные установки средней и большой мощности выполняются, как правило, по многофазным схемам. Такие схемы снижают загрузку вентилей по току, уменьшают коэффициент пульсации и повышают частоту пульсации выпрямленного напряжения, что облегчает задачу его сглаживания.

В большинстве случаев в цепь нагрузки выпрямителей средней и большой мощности входит встречная Э.Д.С. и реже активная нагрузка. Встречная Э.Д.С. и активная нагрузка обычно сочетается с последовательно соединенной индуктивностью. Учитывая достаточно большую величину индуктивности в цепи нагрузки, то независимо от того, содержит ли потребитель встречную Э.Д.С. и индуктивность или его сопротивление имеет индуктивно-активную нагрузку, режим работы выпрямителя остается одним и тем же