ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 05.12.2023
Просмотров: 12
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Казанский национальный исследовательский
технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ»
(КНИТУ-КАИ)
Институт автоматики и электронного приборостроения (ИАЭП)
Кафедра электрооборудования
Направление подготовки: 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника»
Задание
по дисциплине: «Системы электрооборудования летательных аппаратов»
на тему: «Назначение УВ-регулятора»
Руководитель:
Новосельский В.Г. подпись____________
Обучающийся группы № 3432:
Нуретдинов С.Р. подпись____________
Зачтено с оценкой: _________
Дата: _________
Казань 2023
Однофазный управляемый выпрямитель с нулевым выводом трансформатора
Регулирование величины выходного напряжения выпрямителей может осуществляться трансформатором с отпайками на вторичной стороне или автотрансформатором. Или, например, введением подмагничиваемых постоянным током дросселей насыщения в первичной или вторичной обмотке трансформатора. Такие регуляторы напряжения при своей простоте имеют недостатки: низкий к.п.д., большую массу, габариты и стоимость.
Значительно более широкое применение для регулирования напряжения на нагрузке получил фазовый способ, основанный на управлении во времени моментом отпирания тиристоров. Если во всех схемах выпрямления рассмотренных раньше выпрямительные диоды заменить на тиристоры и подавать на их управляющий электрод сигнал управления то получим схемы управляемых выпрямителей. Управляемые выпрямители выполняют сразу две функции:
1) преобразуют энергию переменного тока в энергию постоянного тока;
2) регулируют среднее значение выпрямленного напряжения от Ud0 до 0 при увеличении угла регулирования α.
Ud0 ‑ значение выпрямленного напряжения при угле регулирования α=0, т.е. среднее значение выпрямленного напряжения неуправляемого выпрямителя.
α – угол регулирования, соответствует моменту подачи отпирающего импульса на управляющий электрод тиристора. Откладывается от точки естественной коммутации, т.е. от того момента, в который открылся бы диод в неуправляемой схеме.
Работа однофазного управляемого выпрямителя на активную нагрузку
Принципиальная схема однофазного управляемого выпрямителя с нулевым выводом трансформатора приведена на рисунке 1.
Рис. 1 - Принципиальная схема однофазного управляемого выпрямителя с нулевым выводом
Пусть на входе выпрямителя действует положительная полуволна напряжения сети, полярность напряжения указана на рисунке. На интервале 0 – t1 тиристоры VS1, VS2 закрыты, напряжение на выходе выпрямителя Ud = 0, рисунок 2. К тиристорам прикладывается суммарное напряжение двух вторичных обмоток трансформатора (к VS1 – в прямом направлении, к VS2 – в обратном). Если сопротивления тиристоров в непроводящем состоянии считать одинаковыми, то на интервале 0 – t1 напряжение на тиристоре будет определятся величиной (U21 + U22)/2=U2.
В момент времени t1 на управляющий электрод тиристора VS1 поступает отпирающий импульс. В результате к нагрузке подключается напряжение U21. На интервале t1 – t2 через нагрузку протекает ток.
В момент времени t2=π ток тиристора VS1 становится равным нулю и он закрывается. На интервале t2 – t3 оба тиристора закрыты.
В момент t3 подается отпирающий импульс на тиристор VS2. Отпирание этого тиристора подключает к нагрузке вторичное напряжение U22, при этом к тиристору VS1 подключается напряжение двух обмоток трансформатора равное 2U2. Максимальное обратное напряжение равно
. В момент времени t4 в результате изменения полярности напряжения U22 закрывается тиристор VS2, в дальнейшем процессы повторяются.
Рис. 2 – Диаграммы напряжений.
Ток первичной обмотки трансформатора связан со вторичными токами коэффициентом трансформации трансформатора и имеет паузы на интервалах α
. Его первая гармоника имеет фазовый сдвиг в сторону отставания относительно напряжения питания.
Рис. 3 – Диаграммы напряжений
При увеличении угла α среднее значение выпрямленного напряжения уменьшается, рисунок 3. Зависимость напряжения Ud от угла α называется регулировочной характеристикой, рисунок 4. Регулировочная характеристика при чисто активной нагрузке (
) определяется выражением:
.
Рис. 4 - Регулировочная характеристика
Диапазон регулирования при чисто активной нагрузке для однофазных схем составляет
.Влияние индуктивности в цепи нагрузки
Наличие индуктивности в цепи нагрузки изменяет вид осциллограммы выпрямленного тока. После открывания тиристора ток плавно нарастает, что соответствует нарастанию энергии в индуктивности. При спадании тока эта энергия отдается обратно, в результате чего ток продолжает протекать через нагрузку после перехода напряжения питания через нуль, рисунок 5. Длительность интервала проводимости тиристоров возрастает, и они остаются в открытом состоянии в течении некоторого времени после изменения полярности напряжения, в связи с чем в кривой выпрямленного напряжения появляются участки напряжения отрицательной полярности, которые уменьшают среднее значение выпрямленного напряжения. Длительность этих участков зависит от соотношения τ = Lн/Rн и увеличиваются с ростом этого соотношения. Увеличение длительности проводящего состояния тиристоров приводит к изменению вида кривой обратного напряжения. В кривой появляются участки прямого напряжения с амплитудой 2√2U2.
Рис.5. Диаграмма напряжений
При чисто индуктивной нагрузке
, рисунок 6 участки отрицательной полярности в кривой напряжения Ud полностью заполняют интервалы . Выпрямленный ток представляет из себя прямую линию. Токи тиристоров имеют вид прямоугольных импульсов. Потребляемый ток i1 имеет вид двуполярных прямоугольных импульсов. Его первая гармоника сдвинута в сторону отставания на угол φ = α относительно напряжения питания.
Рис. 6 - Диаграмма напряжений при индуктивной нагрузке
Кривая напряжения на тиристоре состоит из участков напряжения 2U2. Максимальное обратное и прямое напряжение на тиристоре равно . Регулировочная характеристика при определяется выражением:
.Диапазон регулирования при для однофазных схем составляет
Вывод:
Управляемым называют выпрямитель, содержащий управляемые диоды (тиристоры) и позволяющий плавно регулировать уровень выпрямленного напряжения в широких пределах.
При регулировании выпрямленного напряжения путем изменения моментов отпирания управляемых вентилей возникают искажения напряжений и токов обмоток трансформатора и цепи нагрузки, а также это приводит к сдвигу фаз основных гармоник тока по сравнению с неуправляемым режимом.