Схема для исследования параллельного включениярезистивного элемента и катушки Трехфазные нагрузочные цепи

Лабораторные по ТОЭ (теоретическим основам электротехники)

Выпрямитель состоит из четырех основных элементов: силового трансформатора, который трансформирует напряжение сети до величины, необходимой для получения заданного напряжения постоянного тока на выходе выпрямителя; системы вентилей, преобразующих переменный ток в постоянный; сглаживающего фильтра, который уменьшает пульсацию выпрямленного напряжения на выходе выпрямителя; стабилизатора, который поддерживает неизменным напряжение на нагрузке при изменениях напряжения сети или сопротивления нагрузки. В зависимости от требований, предъявляемых к выпрямителю условиями работы нагрузки, сглаживающий фильтр и стабилизатор могут отсутствовать.

Простейшим однофазным выпрямителем является однополупериодный, схема которого представлена на рис. 3.

Если вентиль идеальный (его сопротивление в прямом направлении Rпр=0, а в обратном Rобр=), то при синусоидально изменяющемся вторичном напряжении трансформатора u2, ток в резисторе Rн появится только в те полупериоды напряжения u2, когда потенциал точки 1 будет положителен относительно точки 2, т.к. при таком напряжении вентиль открыт (рис.3). Когда потенциал точки 1 относительно точки 2 отрицательный, вентиль закрыт и ток в цепи вторичной обмотки трансформатора и в цепи нагрузки равен нулю. Таким образом, ток в резисторе пульсирует и появляется только в один из полупериодов напряжения u2. Управляемые тиристорные выпрямители Цель работы 1. Ознакомиться со схемой и принципом действия однофазного регулируемого тиристорного выпрямителя. 2. Снять характеристики выпрямителя для различных режимов работы.

Т.к. сопротивление вентиля в прямом направлении Rпр=0, в положительный полупериод напряжения падение напряжения на вентиле  и как следует из второго закона Кирхгофа для контура вторичной обмотки u2 = uн. В отрицательный полупериод напряжения u2, ток нагрузки iн=0 (рис. 4) и, как вытекает из второго закона Кирхгофа для контура вторичной обмотки трансформатора, uобр.=u2, а максимальное значение обратного напряжения Um обр.=U2m. Выпрямители характеризуются средними выпрямленными значениями напряжений и токов, т.е. средними арифметическими значениями из всех их мгновенных значений за период:

.

(1)

После интегрирования получим:

.

(2)

Аналогично для тока:

.

(3)

Переходя от амплитудного значения напряжения на зажимах вторичной обмотки трансформатора к действующему, будем иметь:

.

(4)

Действующее значение выпрямленного тока - среднее квадратичное его значение за период, т.е.

=,

(5)

т.к. ток во вторичной обмотке трансформатора и через вентиль протекает в течение только одного полупериода, верхний предел интегрирования будет равным Т/2.

После интегрирования получим:

.

(6)

Совместное решение уравнений (3) и (6) относительно (1) дает:

.

(7)

Электрические параметры выпрямителей определяют выбор вентилей для них. Выпрямители надежно работают только в том случае, когда параметры вентилей превышают параметры выпрямителей. Поэтому при подборе вентиля для выпрямителя необходимо, чтобы его максимальное допустимое обратное напряжение Um.обр.доп. (приводится в паспорте вентиля) было больше расчетного значения обратного напряжения, т.е. должно выполняться условие Um.обр.допUm.обр.=U2m, а с учетом соотношения (2):

.

(8)

Необходимо также, чтобы максимальное значение выпрямленного тока вентиля (приводится в паспорте вентиля) было больше расчетного значения, т.е. должно выполняться условие:

.

(9)

Из рис. 4 видно, что напряжение на нагрузке достигает максимума один раз за период. Следовательно, частота пульсации напряжения на нагрузочном резисторе в однополупериодной схеме равна частоте источника энергии. Большая пульсация выпрямленного напряжения является одним из основных недостатков однополупериодного выпрямителя. Другим - недостаточное использование трансформатора по току, т.к. среднее значение выпрямленного тока, как видно из уравнения (7), значительно меньше действующего значения тока вторичной обмотки трансформатора.

Рис. 5

Указанных недостатков лишены двухполупериодные выпрямители, в которых используются оба полупериода напряжения источника энергии. Наиболее распространенная мостовая схема двухполупериодного выпрямителя приведена на рис. 5.


На главную