Трифазні випрямлячі

2. Трифазні випрямлячі

Для живлення навантажень середньої і великої потужності використовують трифазні випрямні схеми, які мають порівняно з однофазними ряд переваг:

- краще використовуються вентилі за струмом;

- суттєво нижчий коефіцієнт пульсацій;

- ефективне використання габаритної потужності трансформатора;

- більш ефективне використання зглажуючих фільтрів.

До мережі трифазні випрямлячі підминаються через трифазні трансформатори, обмотки яких вмикаються зіркою або трикутником.

Найрозповсюдженішими є такі два типи схем трифазних випрямлячів:

1) однопівнеріодна з нульовим виводом (схема Міткевича);

2) двопівперіодна мостова (схема Ларіонова).

Схема Міткевича

Однопівнеріодна схема з нульовим виводом (схема Міткевича) зображена на рис. 9.10.

Рис. 9.10- Трифазна схема з нульовим виводом (схема Міткевича)

Ця схема складається із трифазного трансформатора ТV, випрямних діодів VD1-VD3 та навантаження R_н , яке вмикається між спільним виводом вторинних обмоток трансформатора (нульовим виводом) та спільною точкою з'єднання випрямних діодів. Фактично ця схема являє собою три однофазних однопівперіодних випрямляча, увімкнених паралельно. Тому первинні обмотки трансформатора можуть з'єднуватися як зіркою, так і трикутником (забезпечуючи, наприклад, підминання до мережі з фазною напругою 220 чи 127 вольт), а вторинні - лише зіркою.

Рис. 9.11 - Часові діаграми роботи схеми Міткевича

Випрямні діоди працюють по черзі. За період напруги живлення кожен діод знаходиться у провідному стані третину періоду, причому проводить той діод, до анода якого на даний момент прикладена найбільш позитивна фазна напруга.

Частота пульсації випрямленої напруги в три рази перевищує частоту мережі.

Недоліком даної схеми є наявність постійного підмагнічування магнітопроводу трансформатора, зумовленого тим, що, як і у будь-якої однотактної схеми, вторинною обмоткою трансформатора струм за період проходить лише один раз і в одному напрямку, тобто цей струм має постійну складову. Це вимагає використання трансформатора із підвищеним перерізом магнітопроводу (підвищеної встановленої потужності).

Схема Ларіонова

Трифазна мостова (двотактна) схема (схема Ларіонова) зображена на рис. 9.12. У цій схемі і первинна, і вторинна обмотки трансформатора можуть вмикатися як зіркою, так і трикутником. Можливість вмикання вторинної обмотки двома способами забезпечує можливість отримання двох різних вихідних напруг випрямляча, значення яких відрізняються у  раз.

Надалі будемо розглядати схему при вмиканні вторинних обмоток у зірку.

Тут шість випрямних діодів увімкнені у трифазну мостову схему і утворюють дві групи: анодну - VD1.VD2, VD3 та катодну - VD4₄ VD5, VD6.

Рис. 9.12 - Трифазна мостова схема (схема Ларіонова)

Навантаження вмикається між спільними точками анодної і катодної груп діодів. Можна виділити три однофазних мости, що підімкнені до лінійних (у даному разі) вторинних напруг і паралельно до навантаження. Один з таких мостів на схемі обведено штрих-пунктирною лінією.

У провідному стані завжди знаходяться два діоди: один з анодної групи і один з катодної. Причому струм у схемі протікає від фази з найбільш позитивною на даний момент напругою до фази з найбільш негативною напругою, як, наприклад, струм і у момент часу, що відповідає &_/t показаний на часових діаграмах, які ілюструють роботу схеми і наведені на рис. 9.13. На діаграмі и, також вказано проміжки, на яких у провідному стані знаходяться відповідні діоди.

Рис. 9.13 - Часові діаграми роботи схеми Ларіонова

Час протікання струму через кожен з діодів відповідає . Струм навантаження в даній схемі викликаний лінійною напругою. Основні розрахункові співвідношення можна отримати із часової діаграми випрямленої напруги, наведеної на рис. 9.14.

Рис. 9.14 - Розрахункова часова діаграма випрямленої напруги схеми Ларіонова

Частота пульсації випрямленої напруги перевищує частоту мережі у шість разів.

У цій схемі відсутнє підмагнічування магнітопроводу, оскільки у вторинному колі кожної обмотки трансформатора за період напруги мережі струм протікає двічі, причому у різних напрямках.

Схема Ларіонова у порівнянні зі схемою Міткевича маэ такі переваги:

1) за рівних фазних напруг середнє значення випрямленої напруги у два рази вище (потрібно задавати меншу кількість витків вторинних обмоток трансформатора);

2) більш низький коефіцієнт пульсацій (менш ніж шість відсотків), що часто дозволяє використовувати схему Ларіонова без фільтра;

3) краще використання трансформатора за потужністю за рахунок відсутності підмагнічування осердя.

Щоправда, кількість діодів у схемі Ларіонова в два рази більша, але, як було зазначено раніше, на даний час це несуттєво (за винятком випрямлення малих за значенням напруг), оскільки вартість діодів невелика порівняно з вартістю трансформатора, який в схемі Міткевнича повинен бути приблизно на сорок відсотків потужнішим.

Контрольні запитання:

1.                 Навіщо використовуються випрямлячі з помноженням напруги?

2.                 Який принцип роботи найпростішої схеми випрямляча з помноженням напруги?

3.                 Яка область застосування трифазних випрямлячів?

4.                 Що собою являє схема Міткевича та Ларіонова?

Інструкційна картка №23 для самостійного опрацювання навчального матеріалу з дисципліни «Основи електроніки та мікропроцесорної техніки»

І. Тема: 3 Основи аналогової електронної схемотехніки

3.3 Випрямлячі. Стабілізатори

Мета: Формування потреби безперервного, самостійного поповнення знань; розвиток творчих здібностей та активізації розумової діяльності.

ІІ. Студент повинен знати:

-                     Призначення випрямлячів;

-                     Область застосування керованих випрямлячів;

-                     Основні методи регулювання напруги постійного струму керованих випрямлячів;

-                     Призначення та класифікація автономних інверторів;

-                     Будову та принцип роботи схем.

ІІІ. Студент повинен уміти:

-                     Застосовувати схеми випрямлячів при побудові електричних схем;

-                     Викреслювати схеми випрямлячів та інверторів.

ІV. Дидактичні посібники: Методичні вказівки до опрацювання.

V. Література: [1, с. 252-260].

VІ. Запитання для самостійного опрацювання:

1.                 Керовані випрямлячі

2.                 Однофазний двопівперіодний керований випрямляч з нульовим виводом

3.                 Автономні інвертори. Призначення та класифікація

4.                 Однофазний інвертор струму

5.                 Півмостовий однофазний інвертор напруги

VІІ. Методичні вказівки до опрацювання: Теоретична частина.

VІІІ. Контрольні питання для перевірки якості засвоєння знань:

1.                 Що називається керованим випрямлячем?

2.                 Які основні методи регулювання напруги постійного струму керованих випрямлячів?

3.                 Принцип роботи однофазного двопівперіодного керованого випрямляча з нульовим виводом?

4.                 Призначення та класифікація автономних інверторів?

5.                 Призначення та принцип роботи однофазного інвертора струму?

6.                 Що собою являє півмостовий однофазний інвертор напруги?

ІХ. Підсумки опрацювання:

Підготував викладач: Бондаренко І.В.

Теоретична частина: Випрямлячі. Стабілізатори

План:

1.                 Керовані випрямлячі

2.                 Однофазний двопівперіодний керований випрямляч з нульовим виводом

3.                 Автономні інвертори. Призначення та класифікація

4.                 Однофазний інвертор струму

5.                 Півмостовий однофазний інвертор напруги

Література

1. Керовані випрямлячі

У розглянутих нами випрямних схемах у якості вентилів використано діоди і тому вони с некерованими випрямлячами, бо не дозволяють регулювати величину напруги на навантаженні.

Можливість зміни величини постійної напруги на навантаженні за необхідним законом у заданих межах може бути реалізована за допомогою керованих випрямлячів, які будуються на керованих вентилях, наприклад, на тиристорах.

Перед тим, як розглядати конкретні схемні рішення керованих випрямлячів, спочатку ознайомимось з основними методами регулювання напруги постійного струму, які, перш за все, можна розділити на два види: такі, що забезпечують регулювання з боку змінного струму і такі, що забезпечують регулювання з боку постійного струму.

Регулювання з боку змінного струму можливе при використанні випрямних схем на некерованих вентилях, але при цьому необхідно вводити додаткові силові пристрої. Так можна:

1) змінювати величину змінної напруги, що подається на вентильну схему, перемиканням під навантаженням виводів вторинної обмотки трансформатора, змінюючи тим самим коефіцієнт трансформації останнього;

2) застосовувати регулятори змінного струму з рухомим струмознімачем (автотрансформатори) або з рухомою магнітною системою (індукційні регулятори).

З боку постійного струму можливе регулювання безперервними методами й імпульсними.

При безперервних методах застосовують:

1) реостати і дільники напруги:

2) компенсаційні регулятори (наприклад, розглянуті нами в розділі 9.8.2 стабілізатори).

Через великі втрати енергії в елементах регулятора (надлишок напруги тут гаситься на увімкнених послідовно з навантаженням елементах регулятора, що принципово обумовлює низьке значення к.к.д.), такі методи застосовують в малопотужних регуляторах.

У наш час найвживанішими є імпульсні методи регулювання, що зумовлено отриманням на основі стрімкого розвитку напівпровідникових технологій силових електронних напівпровідникових приладів, які можуть працювати у ключовому режимі за досить високих напруг (тисячі вольт) і частот (десятки і сотні кілогерц) - польові і біполярні транзистори, СІТ-транзистори і БТІЗ, спеціальні види тиристорів.

Оскільки регулюючий елемент при реалізації імпульсних методів працює як ключ, то втрати енергії в ньому мінімальні, що визначає високий к.к.д. перетворюючих пристроїв.

Середнє значення постійної напруги на навантаженні U_d регулюється за цими методами за рахунок зміни співвідношення між тривалостями замкненого і розімкненого станів ключа, коли постійна напруга (наприклад, з виходу фільтра некерованого випрямляча) підмикається до навантаження або ні.

Напруга на виході регулятора має форму прямокутних імпульсів з амплітудою, що дорівнює е.р.с. джерела постійного струму.

Є декілька таких методів регулювання. Розглянемо основні з них.

1. Метод широтно-імпульсного регулювання (ШІР) полягає у тому, що при сталому періоді надходження імпульсів змінюють їх тривалість - ширину. У результаті маємо

,

де Е - е.р.с. джерела постійного струму;

 - тривалість імпульсу;

Т - період надходження імпульсів;

 - коефіцієнт заповнення.

Змінюючи , можна змінювати від нуля (при  = 0) до Е (при = 1).

Похожие работы

Мікропроцесорна техніка

Скачать

148745

30

12

... обміну даними з ПЭВМ у процесі виконання програми користувача; 11.      Вкажіть типи буферних схем, використаних в УУМС-2. Їх призначення та особливості роботи. 12.      Дайте визначення адресного простору мікропроцесорної системи та розпишіть його розподіл в УУМС-2. Адресний простір УУМС складається з областей, состав яких показаний у табл.2. Варто звернути увагу, що внутрішні адресні області ...

Методика проведення теоретичних занять

Скачать

86358

0

0

... ілу (Додаток 5); 5. Узагальнення і систематизація з розділу у вигляді опорно - інформаційних схем, табличних алгоритмів. 3.3 Анкетування студентів з даної проблеми Думка студентів про проведення теоретичних занять з дисципліни: " Основи електроніки та мікропроцесорної техніки ". Потрібне в відповідях підкреслити, анкету не підписувати. 1. Ви рахуєте, що викладач свій предмет? а) знає і ...

Розробка мікропроцесорного пристрою системи автоматичного регулювання

Скачать

69468

35

0

... детально на основі загального вирішення задачі.ЗАВДАННЯ ДО КУРСОВОЇ РОБОТИ Розробити компоненти технічного і програмного забезпечення мікропроцесорного пристрою, який включає аналогово-цифровий і цифро-аналоговий перетворювачі і виконує функцію лінійної системи автоматизованого регулювання. Системи описується заданим пропорційно-інтегро-диференціальним рівнянням, яке зв'язує аналогові сигнали х ...

Розробка комплекту ТЗА мікропроцесорної схеми похилого дифузійного апарату на базі мікропроцесорного комплекту Р-13

Скачать

16812

1

2

... ії контурів управління Автоматична система управління дозування формаліна передбачає контролювання таких параметрів як Fстр. кількості постачаємої стружки в дифузійний апарат, є головним чинником який впливає на час подачі формаліна в дифузійну установку, рН дифузійного соку та Т температура середовища протікання процесу, ці показники відображають розвиток мікрофлори в дифузійному апараті та є ...