Файл: Н.М. Козлова Теоретические основы электротехники.pdf

21

Rн = 54 Ом. Определить зависимость среднего значения выпрямленного напряжения Uср от угла зажигания θ З .Определить зависимость коэффициента пульсации от угла зажигания.

Решение

В интервале 0 − θ З тиристор заперт, ток в цепи равен нулю. В момент ω t = θ З на управляющий электрод тиристора поступает от-

пирающий импульс от цепи управления, тиристор начинает проводить ток, напряжение на нем при этом падает до нуля. Напряжение источника питания приложено к нагрузке, ток равен

i(t) = U м sinω t, А.

Rн

После прохождения тока через нуль тиристор запирается. Через время, равное периоду колебаний источника питания, процесс

повторяется. Кривая при θ З = 300 показана на рис. 8.2. Там же приведена кривая

Среднее значение напряжения на нагрузке

Зависимости Ucp и kп приведены на рис. 8.3, численные значения приведены в табл.8.1.

22

К о н т р о л ь н ы е в о п р о с ы

1. Предложите способы регулирования постоянного напряжения в случае, когда источником энергии является:

а) батарея гальванических элементов; б) генератор постоянного тока; в) генератор переменного тока с выпрямителем.

2.Каковы недостатки способа регулирования напряжения с помощью делителя напряжения?

3.Зависит ли характер кривых Ucp (θ З ) и kп (θ З ) от частоты

питающего напряжения?

З а д а ч а №9

Срок службы аккумуляторных батарей во многом определяется режимом их зарядки. В настоящее время установлено, что благоприятным является заряд кратковременными импульсами тока большой величины, а в промежутках между импульсами зарядного тока - разряд небольшим током. В связи с этим устройства для зарядки аккумуляторов представляют собой генераторы импульсов, в которых предусмотрена регулировка как величины, так и длительности заряжающих и разряжающих импульсов. В простейшем случае заряд аккумулятора может быть осуществлен через однополупериодный выпрямитель, вентиль которого шунтирован резистором.

Условие

На рис. 9.1 приведена схема для заряда аккумуляторной батареи с ЭДС Е = 12 В и внутренним сопротивлением Rвн = 0,04 Ом. Питание схемы осуществляется от источника синусоидального напря-

23

жения при U м = 16 В, ω = 314 1c . Необходимо нарисовать форму тока

в цепи, определить величину резистора Rш , шунтирующего диод

VD, который обеспечивает амплитуду обратного тока, равную 0,05 от амплитуды прямого тока, определить среднее значение тока в цепи.

Решение

Диод VD в прямом направлении пропускает ток в интервале углов θ 1 ≤ ω t ≤ θ 2 , в котором напряжение источника питания u(t)

превосходит ЭДС Е. В Этом интервале эквивалентная схема имеет вид, представленный на рис. 9.2.

обратном направлении и ток замыкается через резистор Rш . Для

этого случая эквивалентная схема имеет вид, представленный на рис. 9.3.

24

откуда величина шунтирующего сопротивления определится по формуле

Rш = U м + E − Rвн = 5,56 (Ом). 0,05I м

Качественно кривая тока приведена на рис. 9.4. Среднее значение тока

Рис. 9.4.

К о н т р о л ь н ы е в о п р о с ы

1. Как будет изменяться среднее значение тока при изменении сопротивления Rш ?

2. Как влияет на зависимость i(t) амплитуда напряжения источника питания?

25

З а д а ч а №10

Наличие высших гармоник в системах электроснабжения приводит к ряду нежелательных последствий. Так, при наличии высших гармоник в кривой напряжения более интенсивно происходит процесс старения изоляции, наличие высших гармоник затрудняет использование силовых цепей в качестве каналов для передачи информации, высшие гармоники вызывают ложную работу устройств релейной защиты, в которой используют фильтры токов обратной последовательности. При наличии высших гармоник заметно увеличивается погрешность счетчиков активной и реактивной энергии.

Основными источниками высших гармоник на промышленных предприятиях являются вентильные преобразователи, дуговые сталеплавильные печи, установки электросварки и газоразрядные лампы. В ряде случаев источниками токов высших гармоник являются электромагнитные устройства со стальными магнитопроводами, работающие на нелинейном участке кривой намагничивания.

Условие

Силовой трансформатор цеховой подстанции имеет сечение магнитопровода S = 0,2 м2, длину средней линии поля l = 2 м, число витков первичной обмотки W = 100. Для повышения коэффициента мощности нагрузки параллельно первичной обмотке трансформатора подключается батарея конденсаторов емкостью C = 12 мкФ. Полагая, что кривая намагничивания материала магнитопровода может быть представлена уравнением

H = 2B + 5B3 ,

где [H ]]= A/cм, [B]]= Тл, определить ток в проводах ЛЭП, питающей подстанцию при отключенной и подключенной батарее конденсаторов и холостом ходе вторичной обмотки трансформатора. Напряжение в начале ЛЭП равно 6300 В, основная частота

50 Гц.

Решение

В режиме холостого хода не будем учитывать падение напряжения в проводах ЛЭП и положим, что на обмотке трансформатора напряжение равно 6300 В, а форма его синусоидальна. При этом

26

индукция магнитного поля в сердечнике трансформатора также синусоидальна, а ее амплитуда равна

при этом первая гармоника тока отстает по фазе от приложенного напряжения на угол π 2 .

Действующее значение тока

Если параллельно обмотке трансформатора подключить конденсатор, то через конденсатор потечет синусоидальный ток, который опережает приложенное напряжение по фазе на угол π 2 . Амплитуда емкостного тока

2. Будет ли синусоидальным ток в конденсаторе, если учесть сопротивление проводов ЛЭП ?