Источники вторичного электропитания (ИВЭП)

Источники вторичного электропитания (ИВЭП)

Основные определения и классификация

 

ИВЭП – устройство, предназначенное для преобразования входной электроэнергии ~ или = напряжения с целью обеспечения эл. питанием электронной аппаратуры при заданном виде и качестве эл энергии на выходе.

 

Системы вторичного электропитания(СВЭП) – совокупность связанных ИВЭП, устройств управления, коммутации, распределения, диагностики, защиты, контроля и сигнализации, обеспечивающая по заданной программе эл питание ЭА с требуемыми параметрами.

 

Классификация ГОСТ 19157-73

 

1.по виду входной энергии:

от источников ~ или = напряжения

одно или многофазные

2.по виду входной энергии:

на ~ напряжение(одно- и многофазные)

на =напряжение

комбинированные

3.по выходной мощности:

микромощные <1Вт

маломощные 1-10 Вт

средней мощности 10-100 Вт

повышенной100-1к Вт

большой мощности>1кВт

4.по числу выходов:

одноканальные

многоканальные

5.по ном значению Uвых:

низкое< 100В

среднее 100-1000В

высокое>1кВ

6. по наличию стабилизации:

нестабилизированные

стабилизированные

7. по методу стабилизации:

параметрическая

компенсационная: непрерывная, импульсная

8. по допустимому вых: низкой точности >5%

средней 1-5%

высокой 0.1-1%

прецизионной < 0.1%

9. по пульсациям: с малым коэф пульсации < 0.1%

средним 0.1-1%

большим >1%

Стандарт на ИВЭП ЕС ЭВМ

 

1.Uвх~380/220 +10%

-15%

2.Uвых 2; 2.4; 4.5;5;5.2;6.3;12.6;20;27;48В

3. Регулировка Uвых x=3% от Uвых ном

4. Пульсации Uвых=0.5…1%

Типовые структурные схемы ИВЭП

Сетевой 2х канальный ИВЭП с входным тр-ром.

 

Сетевой ИВЭП с бестрансформаторным входом

ИВЭП с входом и выходом на постоянном напряжении

 

Лекция № 2

 

Характеристики силовых диодов.(СД)

Основным параметром СД является допустимая нагрузка по току, которая определяется температурой р-n перехода Qp-n < доп» 125⁰,величина которой определяется потерями в СД.

т.С – U_BR - напряжение при котором начинается лавинный пробой n-p-перехода

т.В –U_RSM - называется неповторяющимся импульсивным напряжением

т.А –U_RRM -наибольшее мгновенное значение напряжения, которое допускается прикладывать к диоду в обратном направлении и определяет класс прибора (в сотнях вольт)

Основной точкой на прямой ВАХ диода является предельный ток I_F(I_A), под которым понимают максимально допустимое среднее значение прямого тока, длительно протекающего через диод.

В общем случае Р_S=Рnр + Робр + Рком

Рnр: Реальная ВАХ, заменяется прямой (линейная апроксимация)

, тогда

средняя за период Т мощность

Рnp= U₀Iаср + RgI²эф = Рn ср + Рn эф

Iаср - средний ток вентиля - экв. постоянный ток, протекающий за период Т

Iaэф – эффективный (действующий ток) – это эквивалентно равный ток, который выделяет за Т, такое же количество тепла.

Соотношение между ними – коэффициент формы Кф= Iэф/ Iаср >1

т.е.

Рn ср - потери от среднего тока

Рn эф- потери от эффективного тока Iэф= Кф Iср,

а т.к Кф – зависит от режима работы преобразователя, то изменяется соотношение между Рn ср и Рn эф

Рn ср > Рn эф при Ia< In, и Рn ср < Рn эф при Ia> In

ПРИМЕР: Т=100; Uо=1,2В; Rg=2 ^. 10^-3 Ом; Кф= =2,2 для ~

1) Iаср =50А Рn ср =1,2 ^. 50 =60Вт

Р n эф =2 ^. 10^-3(2,2 ^. 50)²=24,2 Вт

2) Iаср =200А Рn ср =1,2 ^. 200 =240Вт

Р n эф =2 ^. 10^-3(2,2 ^. 200)²=400 Вт

Робр – потери при протекании Iобр. Робр ≈ Iобр ^. Uобр

ПРИМЕР: Т=100 Iобр =20 ^. 10-3 Робр =20 ^. 10^-3. 500≈10Вт

При перегрузках могут быть и больше.

Рком –коммутационные потери возникают в интервале вкл. И выкл.вентиля.

Из-за переходных процессов в n-р переходе Uаnр устанавливается не сразу =>

Рвкл= – могут быть больше

С ростом . увеличивается

Рср выкл >Рср вкл

ПРИМЕР: Т= 100 Uобр= 500 Iобр =50 _∆ t_c =5мкс

=10.4 Вт (+10Вт вкл)

≈20 Вт

Потери мощности Р_∑ -сотни ватт на малом объеме кристалла ═> быстрый рост t до критической ═> вентили характеризуются перегрузочной способностью.

Iаnср = f(t) и требуют хорошего теплоотвода

Виды охлаждения

- воздушное естественное Vс= 0

- воздушное принудительное Vc=6; 12 м/с

- водяное

- испарительное

150-170⁰С, то он может еще включиться. Зависит от условий работы. Тмл =1412 ⁰С

 

ХАРАКТЕРИСТИКА ТИРИСТОРОВ

Тиристоры в отличии от диодов обычно вкл. и выкл. под прямым напряжением

 

Эффект di/dt- способность тиристора выдерживать определенную способность нарастания анодного прямого тока при включении при определенных условиях от 50 до 200 А/мкс. При включении напряжение является однозначной функцией тока, => индуктивный характер, т.е. при включении тиристор может быть заменен.

Эффект dU/dt. Процесс выключения. С~ . t>t1 Обратный ток.

 

Р_S = Рпроткр + Рпрз + Робрз +Ркоu + Ру > больше

Ру- учитывается только при широких импульсах (60⁰)

Ру =UуIу

Рвкл=UапрIапр tn/6T

Рсрвыкл –как у диода

Классификация вентилей по конструкции:

1.Штыревые

2.Фланцевые

3.Таблеточные

4.С корпусом под запрессовку

5.Модульные

Условные обозначения:

 

Диод быстро восстанавливающийся, первой модификации, штыревой конструкции, с гибким выводом, со средним прямым током 200А, повторяющимся импульсным Uобр =1200В, обратной полярности, временем обратного восстановления 2,5мкс, отобранный для параллельного соединения с разбросом прямого импульсного напряжения от 1,41 до 1,61В, климатического исполнения УХЛ, категория размещения 4,2.Выпускаемый по ТУ 16…

Д4131-200Х-12-М4-1,41-1,61 УХЛ 4,2 ТУ16…

 

 

Тиристор быстродействующий, второй модификации, таблеточный, с диаметром таблетки 58 мм, со средним током 400А,Uобр= 1600В, критической скоростью нарастания напряжения в закрытом состоянии 200В/мкс, tвыкл= 32мкс, tвкл= 4мкс для U соед. С разбросом 1,75В-1,95В. Климатич.исполнение Е, категории размещения;, выпускаемый по ТУ16…

ТБ243-400-16-Р2К3Н4-1,75-1,95 Т4 ТУ16…

Лекция № 3

Выпрямители

 

Блок-схема выпрямителя

 

I.Тр-р-статический эл. аппарат для преобразования ~ U1 в ~ U2

c f= const

1.напряжения сети U1 и U2 на входе СВБ (может и не быть)

2.Изменение числа фаз m1,m2

3.Гальваническая развязка

4.Снижение di/dt, i _к.з.

В зависимости от схемы СВБ, режима его работы и мощности,тр-р оказывает существенное влияние на эл.магнитные процессы преобразователя.

Магнитопровод-для усиления магнитного потока Фо

Фо- общий магнитный поток, связанный с обмотками W1иW2

Ф_s1,Ф_s2 -потоки рассеяния,

связанные с витками своей обмотки Фs<< Фо

Эквивалентная схема

 

r1,r2’-активные сопрот.W1,W2

х_s1=ωL_s1 =ωL_s2- индуктивные сопротивления рассеяния

х_о= ωL_о - индуктивность намагничивания, учитывающая ток намагничивания Iо для создания Фо.

rо-сопротивление, учитывающие потери в магнитопроводе на гистерезис и вихревые токи.

E₁=4.44fW₁Фmaх

= ^. Хs_2, r₂’= r₂ ^. Ктр=W₁/W₂ E₂=4.44fW₂Фmaх

Ктр=Е1/Е2

Параметры экв.схемы определяются из опытов ХХ и к.з.

ХХ на входе I₂=0=> ток I₁ =I_o –мал, полагая r₁≈0

Получаем r₀=Р_хх/I_o² cos _хх=Р_хх/S_хх;

 

 

Опыт к.з. на выходе U2=Uк.з. при I₂=I₂ ном

полагая х_о=0, r_о=0 => r₁+r₂’= Рк.з./I_1н²

cos _кз= Рк.з/Sк.з, + =(r₁+r₂’)tg _к.з

при этом r₁≈r’₂; ≈

 

Эти параметры отражают реальные, т.к. при ключевых режимах работы СВБ –тр-р работает либо в режиме ХХ или к.з.

Учет тех или иных параметров (r или s) зависист от режима работы (чаще от тока нагрузки Id)

 

Потери и к.п.д. тр-ра.

Электрические потери. Обусловлены нагревом обмоток тр-ра при прохождении эл.тока.

Рэ=Рэ₁+ Рэ₂= mI₁² r₁ +mI₂² r₂’

Как видно эл.потери пременные, т.к зависят от величины нагрузки

 

Магнитные потери. Главным образом в магнитопроводе тр-ра –причина перемагничивание магнитопровода => два вида потерь: потери от гистерезиса Рr, связанные с закрытой энергией на уничтожение остаточного магнетизма в материале магнитопровода и потери от вихревых токов Рв.т. наводимых переменным магнитным полем в пластинах магнитопровода:

Рм =Рr+ Рв.т.

Рr≡f Рв.т≡f² => магнитные потери постоянны, т.е. не зависят от нагрузки тр-ра.

Таким образом, активная мощность Р1 поступающая из сети в первичную обмотку тр-ра

Коэффициент нагрузки тр-ра β= I2/I2н

к.п.д.

cos ₂-коэффициент мощности

РАСЧЕТ ТР-РА

1. Фрумкин Г.Д. Расчет и конструирование радиоаппаратуры. М.В.ш. 1989г. Тр.- низкой частоты и силовые тр-ры

2. С.А. Эраносян. Сетевые блоки питания с высокочастотными преобразователями.Л.энергоатом.1991г.ВИЭП без сетевого тр-ра.

3. Расчет электромагнитных элементтов ьисточников вторичного питания.М.»Радио и связь» (А.Н.Горский, Ю.С. Русин…) 1988г.

4. Расчет тр-ров при различных напряжениях питания, расчет реакторов.

 

II.Силовой вентильный блок- сердце преобразователя. Отличаются схемой соединения (с о, мостовая, однополупер., двухполупер.)

Основной параметр- коэффициент прпеобразования, зависит от схемы(наз.К схемы) Ксх=Ud/U2=const

Обратная величина к-т фазной э.д.с. В=U2/Ud

 

III.Сглаживающий фильтр- для улучшения качества Ud, подавляет (фильтрует) переменную составляющую и выделяет постоянную.

L-для мощных выпрямителей (I>10А)

C-для маломощных (I< 10А)

Полупроводниковые вентили

(классификация, характеристики, терминология)

Вентиль –прибор с односторонней проводимостью

ВАХ-идеального вентиля(2 состояния)

 

ПТ используют силовые вентили (I=10-1000А)

эквивалент идеального вентиля

 

1. Вкл. Uа=0; Iа=In

2. Выкл.Uа =Uобр.maх Iа=0

 

Классификация п/п

 

По степени управляемости - возможность перевода из одного состояния и наоборот.

1.Неуправляемые-состояние V- определяется только направлением тока (диоды)

2.С неполным управлением- момент вкл.определяется полярностью Uа и сигналом управления Iy(Uy), а момент выкл. направлением анодного тока(Iа) (тиристоры)

3.Полностью управляемые – момент включения и выкл. определяется Ua иUy

(запир.тир. и тр-ры)

Внутри групп классификация по применению и назначению (низко, высокочастотные, импульсные, быстродействующие, мощные и т.п.)

По способу коммутации (выключения)

Коммутация-процесс передачи тока с одного вентиля на другой Один вентиль открывается, другой закрывается.

А) естественная коммутация- выключение V под действием переменной ЭДС приложенного напряжения сети Uc при снижении Uc→0, Ia→0 и вентиль выключается.

 

 

Б) Искусственная коммутация- выключение при снижении Ia→0 под действием э.д.с. и доп. коммутационного устройства ik≥ia (чаще заряженный Ск)

При замыкании К, противоток iк снижает iа≤ i выкл ≈ 0.V выкл.

В) самокоммутация (резонансная)- вариант искуственной к.

 

Расчетная мощность тр-ра

 

S2- вторичной обмотки

 

S1- первичной обмотки- тр-р постоянный ток не передает,

поэтому в кривой i2 необходимо выделить ~ составляющую

 

Уравнение магнитного равновесия тр-ра ^. W₁= ^. W₂

 

Ктр= W₂/W₁,то =-Ктр , тогда

Sт- расчетная (типовая) мощность

Sт= = 3,09

 

ВЫВОДЫ:

Достоинства

-один вентиль, простота схемы(т.е. конструкции)

Недостатки

-низкий коэффициент использования тр-ра

1.

За счет вынужденного намагничивания (подмагничивания), т.е. мы должны рассмотреть процессы, протекающие в тр-ре

1.1. Кривая вторичного тока содержит пост. и перемен. составляющие

1.2. Первичный ток только первичную

Ток i1 –намагничивает сердечник, i2 –размагничивает

И вызывает увеличение тока i1

W₁ + Ĩ₂W_{2 +} IdW₂=0

МДС IdW₂ - нескомпенсирована поток Фd=IdW₂

Поток вынужденного намагничивания, вызывающий дополнительное магнитное насыщение элементов магнитопровода => увеличивают сердечник и ярмо => увеличивается расход стали и меди => габариты, вес и стоимость тр-ра.

2.Нелинейные искажения I₂ =>потери в тр-ре

3.Низкая частота и высокая амплитуда пульсаций

 

Действующее значение всех гармоник, содержащихся в кривой выпрямленного напряжения, называется НАПРЯЖЕНИЕМ ПУЛЬСАЦИЙ.

Отношение напряжения пульсаций к идеальному постоянному напряжению называется КОЭФФИЦИЕНТ ПУЛЬСАЦИЙ.

Кп=Ud/Udi0=1,57

Основное применение данной схемы - маломощные выпрямители с хорошими фильтрами

 

 

Лекция № 4

Двухполупериодные выпрямители однофазного тока

1.Схема выпрямления с выводом «0» точки тр-ра

Особенность: вторичные обмотки тр-ра относительно средне точки создают систему напряжений, сдвинутых друг относительно друга на 180⁰.

Принцип: работает тот вентиль фазная эдс на аноде которого наиболее положительная. VS1 и VS2 работают поочередно Id=i_a1+i_a2

Кратность пульсаций (частота) по отношению к частоте сети =2, следовательно меньший фильтр

Кривая i_d повторяет Ud

Ток i₁-тр-ра чисто синусоидальный, т.к. суммарный ток

- синусоидальный и не имеет постоянной составляющей. К закрываемому вентилю прикладывается двойное фазное напряжение

Расчетные соотношения

Среднее значение выпрямленного напряжения

Коэффициент фазной эдс

Максимальное значение тока вентиля

Максимальное значение тока вентиля

, =

Среднее значение тока вентиля равно половине тока нагрузки, т.к. в схеме поочередно проводят ток два вентиля

Iа_ср=Id/2

Лекция № 5

Влияние характера нагрузки на работу выпрямителя

Поскольку выходной ток выпрямителя имеет переменную составляющую, то характер нагрузки изменит режим работы.

В зависимости от вида нагрузки можно разделить на

1.RL 2.RС 3.противо эдс

Активно-индуктивная нагрузка

υ=0-π, VD открыт, через вентиль течет ток и LR

Дроссель Ld накапливает энергию и вырабатывает противоЭДС

е_L= -L dia/dt, препятствуя нарастанию тока

 

π+φ при υ=π Ua=0 но вентиль продолжает пропускать ток за счет энергии накопленной в Ld эдс е_L препятствует снижению тока

λ=π+φ Ld→ ∞ φ=π/2

Ud Ud=е_2а⁺ -е_2а^-

 

Для построения формы тока ia воспользуемся эквивалентной схемой.

υ_з=0; 2π; 4π – момент замыкания ключа

υ_р=λ, 2π+λ; 4π +λ – момент размыкания ключа

Периодическое замыкание и размыкание в цепи приводит к установлению квазиустановившихся процессов

Рассмотрим замкнутое состояние К, т.е.

υ_з ≤ υ ≤ υ_р

Полагая, что i_d=0 при υ=υ_з=0 ток i_d определяется из диф.уравнения

 

(1)

tg φ=Хd/Rd

синусоида экспонента затухания

со сдвигом φ со степенью Rd/Хd

ВЫВОД:

При работе на LR происходит длительное протекание тока λ>π, определяемое соотношением Хd/Rd увеличивается, то амплитуда i_d уменьшается и ток становится постоянным

2-х полупериодный выпрямитель с RL-нагрузкой

Уравнение (1)

Решение

(управляемый Ud=Ud_о cos α предельный угол 90⁰)

при Хd→ ∞

средний ток вентиля

Ia= Id/2

Действующий ток

Iа_d=Id/√2 Кф=2/√2=1,42

Действующий ток прямоугольной формы в W1

S₁=U₁I₁= Pd=1.11Pd S= 1.34 Pd

S₂=2U₂I₂= Pd=1.57Pd Кu_тр=0,74

Выигрыш в тр-ре, проигрыш в Ld, улучшение к-ва тока на выходе, нет пульсаций. Форма Ud и не совпадают

Средний ток через нагрузку

Средний ток через вентиль Ia_ср=Id/2

Действующий ток вентиля (и вторичной обмотки)

Действующий ток первичной обмотки

Uобр_м -точно также как в обычной схеме

Если есть индуктивность, то

Т.е. противо эдс в этом случае приводит только к снижению среднего выпрямленного тока

Работа выпрямителя на RC-нагрузку

Работа схемы обусловлена процессами заряда и разряда С. Uc- не изменяется мгновенно, а с конечной скоростью τ= RC

заряжается быстро,

разряжается медленно

to-t₁ –V закрыт, т.к. Uc>e₂ (подпирает)

t₁-t₂ –V открыт, т.к. e₂ > Uc на угол λ

в момент t=t₁- бросок тока

>0

t₁-t₂=λ Uc≡ τ=RdC

т.е Uc≈e₂

t₁-ť₁ –заряд С tз→ 0

ť₁- t₂ -e₂↓Uc↓ dUc/dt<0

ic меняет знак и С разряжается

t₂-t₃ –V –закрыт, С разряжается на нагрузку Rd cо скоростью Uc≡ медленно

Ток нагрузки i_н

t₁-t₂ -Rd подключен к е₂ и изменяется по синусоиде

t₂-t₃ i_d=i_c

Ток вентиля

i_a=i_d+i_c -t₁-t₂

в момент t₂ i_d=-i_c i_a=0 => ia-импульсный характер с большой амплитудой – необходимо учитывать

Половину времени, в течении которого протекает ток в вентиле называют угол отсечки

Работа выпрямителя эффективна при высокоомной нагрузке τ_раз↑.

В реальных схемах в t₁ в кривой фронта броска тока невозможна.

Двухполупериодный выпрямитель при емкостной нагрузке

Заряд С-дважды за период при работе V1 и V2 (0-π) и V3,V4 (π-2π)

Повышение частоты пульсаций приводит к уменьшению С, по сравнению с предыдущей схемой.

Расчетные соотношения зависят от соотношения Rd и С оно определяет угол отсечки

Расчетные соотношения выпрямителя следует выбирать при значениях угла =35⁰-45⁰

Действующее значение e₂, I₂, I₁

=45⁰ Е₂=0,71U_d

(коэффициент фазной ЭДС)

I₂=1.63I_d, I₁=К_тр ^. 1,63I_d

S=S₁-S₂=1,51 P_d

I_а=0,5I_d; I_ad=1,15I_d Кф=2,3

 

Достоинства:

Меньше пульсаций в кривой U_d и I_d

C дешевле L

 

Недостатки:

Токи ia- больше импульсы по амплитуде

Хуже использование тр-ра и вентилей по току

Сглаживающие фильтры

 

Принцип

- пропускает постоянную составляющую Ud и задерживает ~

Расчет фильтра

Прямая задача: при заданном фильтре рассчитать S

коэффициент сглаживания

Обратная задача: расчет параметров фильтра при заданном S

Индуктивность как фильтр

Индуктивность вкл.последовательно с нагрузкой

Принимая Rф≈0, тогда

Ud’=Ud-IdRф=Ud=>λ=1

Тогда S= Um₂/Um₂’, частота пульсаций

f_п=gm₂f_c, тогда Хd=gm₂ω_cLd

 

 

=>

 

 

1.Коэффициент сглаживания S увеличивается при Rd ↓ и Id ↑,т.е. фильтр эффективен при низкоомной нагрузке в сильноточных выпрямителях.

Минус-Перенапряжения при отключении нагрузки.

Емкость как фильтр

Принцип сглаживания. С имеет малое сопротивление для ~ составляющей тока Хс=1/ω_пС и она замыкается через С.

U_c=U_о

Расчет необходимой емкости конденсатора в микрофарадах при заданном коэффициенте сглаживания можно определить по приближенной формуле

 

Выводы:

С- работает эффективно при высокоомной нагрузке Rd → ∞, в противном случае величина С очень большая.

Более точная методика определения С должна учитывать угол 2 (угол отсечки)

 

Н=f(A)

 

Г-образный фильтр

тогда

Выбор L и C производится из других требований. Методами оптимизации

Обычно L выбирают из условия непрерывного тока

- эффективность фильтра не зависит от Rd

 

Многозвенные фильтры

Общий коэффициент сглаживания есть произведение коэффициентов сглаживания его звеньев

Sc=Sc₁ ^. Sc_2L LC=

 

Резонансные фильтры

А)фильтры пробки

используют вместо дросселя в LC-фильтре, что позволяет усилить сглаживающее действие фильтра для определенной гармоники

Кф=1+Zр ^. Yо

Т.е. Zр>>Х_L (в LC-фильтре).

Применяя последовательно ряд фильтров пробок, каждая из которых настроена на свой резонанс, можно осуществить фильтрацию нескольких гармоник

Б) режекторные фильтры вместо С (в LC)

Кф= Z ^. Yр=Ζ/Ζр Ζр=R_L+Rc

для каждой гармоники свой.

недостатки:

1.индивидуальная настройка каждого фильтра

2.уменьшение Кф при изменении частоты источника питания

3.изменение тока нагрузки приводит к расстройству резонанса

Активные фильтры

Принцип: Нелинейность ВАХ тр-ра. Зависимость Iк от Uкэ такова, что тр-р обладает весьма большим сопротивлением ~ току (динамическим сопротивлением).

Включение нагрузки в коллекторную цепь вызывает усиление пульсаций, которые учитываются в цепи нагрузки в виде ЭДС αRк Iэ

Включение Rэ снижает эту ЭДС

Сб и Rб ослабляют переменную составляющую на входе трансформатора

Коэффициент сглаживания

S=λ ^. Кф≈ r_к gm₂ωСвых : 1.увеличивается коэффициент усиления

2.минимальное влияние нагрузки

3.безиндукционные фильтры

а_о- статический коэффициент усиления

α-динамический коэффициент усиления

Udk≈(1.5-3) Ud_min +Кп₍₁₎Ud-напряжение на коллекторе

Ud_min –напряжение насыщения тр-ра, пропорционально току Idк

Rэ=0,25(1-α_о) Rб

Фильтр с фиксированным смещением. Он может работать только при небольших колебаниях t (10-20^оС). Требуется индивидуальная настройка режима для каждого тр-ра.

Если применить фильтр с автоматическим смещением, то коэффициент сглаживания в 2 раза меньше

Гираторы

Это RC-цепь, включенная в о.с. усилителя таким образом, чтобы имитировать катушку индуктивности.

Выбрать R₂=Rмин нагрузки ОУ

R₁>>R₂ (но не > 200R₂)

R₁< 0.1Rвх ОУ

Задать L и используя соотношение L=R₁R₂C и найти С

Добротность гиратора можно рассчитать по формуле

Влияние фильтров

 

МИТКЕВИЧА

Ld=0, активная нагрузка

La=0, γ=0

ПРИНЦИП: в любой момент времени проводит ток тот вентиль, фазовая ЭДС е₂ на аноде которого положительна

Коммутация вентилей - в точках равенства

е_2а+е_2с=е_2В - мгновенно

Т.1,2,3 - точки естественной коммутации

Угол проводимости λ=2π/m

m=3 λ=120^o

кратность частоты пульсаций

gm=1 ^. 3=3

↓

первая гармоника

Среднее значение выпрямленного напряжения

При m=3 Ud=1.17e₂

При проектировании чаще обратное соотношение

е₂=0,854Ud

Форма id и Ud совпадают, поэтому

 

Id_ср=

 

I_am=Е_2m/R_d-амплитудное значение тока тиристора

Коэффициент пульсаций

Частота пульсаций для q-й гармоники f_q=qmf_c=3q ^. 50=q150Гц

Средний ток вентиля I_a=I_d/m=I_d/3=0.33Id

Действующее значение тока вентиля

I₂=I_a=

m=3 I₂=0.48I_am=0.528Id

Коэффициент формы тока Кф=I_ad/I_аср=0,528/0,33=1,73≈√3

 

Максимальное обратное напряжение

U_обр.m=√3√2е₂= 2,09Ud

Расчетная мощность вторичной обмотки тр-ра

S₂=mE₂I₂=3 ^. 0.857Ud ^. 0.583Id=1.48Pd

 

Токи в первичной обмотке тр-ра определим из условия

 

i_a+i_в+i_c=0. Для проводящего состояния VI i_a≠0

i_2a=Id i_2в=i_2c=0

Для магнитных контуров i_2a-i_a+ i_в=0

-i_в+i_c=0 =>i_a=2/3Id i_в=-1/3Id i_c=-1/3Id

 

Аналогичная картина для проводящего состояния вентилей √2√3

I₁=0.476 Ктр ^. Id

S₁=m₁U₁I₁=3 ^. е₂I₁=1.22Pd

Типовая мощность трансформатора

S= =1.35Pd

Вынужденное намагничивание тр-ра

Из диаграмы следует, что в любой момент времени существует нескомпенсированная MDC Fв=1/3F₀

F₀=i_2a ^. W₂-полная MDC-полный поток намагничивания.

 

Ф_в=Ф+Ф –замыкается по сердечнику, воздуху и ст.арматуре.

Сердечник насыщается- увеличивается ток намагничивания, и его форма становится несинусоидальной + вихревые токи в стали- дополнительный нагрев, потери, к.п.д уменьшается, нелинейные искажения.

Борьба: увеличение сечения сердечника или снизить магнитную индукцию, схемные решения.

 

Соединение первичных обмоток трансформатора Δ.

В потоке вынужденного подмагничивания остается только постоянная составляющая. Переменная составляющая с явно выраженной 3-й гармоникой компенсируется потоками, которые образуют токи выысших гармоник частотой равной трем, содержащихся в токах первичных обмоток трансформатора и замыкающихся по контуру Δ, образованному этими обмотками.

Действительно в Δ ток каждой фазы может протекать независимо от токов других фаз первичной обмотки.

Пусть W₁=W₂=W тогда фазный ток первичной обмотки находится исключением из i_a2- постоянной составляющей (тр-р=состав.не передается)-I/3

i_ав=(i_2a-I_d/3)

i_bc=(i_2b-I_d/3)

i_ca=(i_2c-I_d/3)

Линейные токи равны разности фазных токов

i_a=(i_ab-i_ca)

Результирующая МДС стержня А

F_a=W(i_2a-i_ab)-1/3WI_d

Т.е. МДС имеет только постоянную составляющую

Режим непрерывного тока

α+π/m

(1)

В режиме разрывного тока

(2)

(1) и (2) – уравнения без учета коммутационных потерь

=const не зависит от α

 

МОСТОВАЯ СХЕМА

Особенности.

1.В формировании кривой Ud участвуют оба полупериода е2, поэтому в выражении Ud0 m=6 вдвое выше

Ud0=2.34Е2ср

2.Коммутационные падения напряжений вдвое больше (+2∆Uа) – поэтому внешняя характеристика круче.

3.Uобр mах вдвое меньше

4.Возможность бестр-рной схемы

Udср=Ud0cosα

Id= (cosα-cos(α+γ))

ЗАВИСИМЫЙ ИНВЕРТОР

В инверторах,ведомых сетью, ток с одного тиристора на другой коммутируется напряжением сети переменного тока, а частота инвертированного тока на выходе равна частоте сети.

 

Схема с нулевым выводом

Условия: Хd=∞$ Id=const$ Ха≠0; γ≠0

Ток непрерывный

Схема та же что и выпрямителя

Для перехода в инверторный режим-2 условия

1)α>90⁰ (в режиме непрерывного тока)

2)источник ЭДС в цепи постоянного тока

Принцип: в любой момент времени работает тот вентиль, переменная ЭДС е2 на аноде которого отрицательна.