Практическая работа № 12

 

Определить величину среднего напряжения на активной нагрузке трехфазного мостового выпрямителя и найти его зависимость от тока нагрузки, если фазное напряжение первичной обмотки трансформатора равно 220 В, частота 50 Гц, коэффициент трансформации 5,15, среднее значение тока нагрузки 25 А, индуктивности рассеяния первичной и вторичной обмоток трансформатора 17,8×10^-3 Гн и 0,66×10^-3 Гн соответственно, активными сопротивлениями обмоток пренебречь.

 

1. Формализация задачи.

 

Дано:

1.1. Схема трехфазная, мостовая "звезда-звезда" (схема Ларионова);

1.2. Нагрузка – активная;

1.3. В;

1.4. Гц;

1.5. ;

1.6. А;

1.7. Гн;

1.8. Гн.

^{_____________________}

? Построить внешнюю характеристику.

 

2. Нарисуем схему выпрямителя с обозначением соответствующих токов и напряжений, рис. 3.22.

Рис. 3.22

 

Приводим индуктивность рассеяния первичной обмотки ко вторичной и суммируем ее с индуктивностью рассеяния вторичной. Тогда суммарная индуктивность рассеяния трансформатора, приведенная к вторичной обмотке, будет равна

Гн.

Изменится соответственно и схема, рис. 3.23

Рис. 3.23

 

4. Для идеального трансформатора можно найти среднее значение напряжения, которое будет являться напряжением холостого хода для реального трансформатора.

Для выпрямителя со средней точкой

(1)

Поскольку у нас схема мостовая, то ее среднее значение будет удвоено

(2)

 

5. Вторичное напряжение (действующее значение)

В.

 

Тогда напряжение холостого хода

В.

 

6. При увеличении тока нагрузки напряжение на выходе выпрямителя будет уменьшаться за счет падения напряжения на коммутацию, обусловленного индуктивностью рассеяния .

Известно выражение для расчета падения напряжения от коммутации диодов выпрямителя для схемы со средней точкой

, (3)

где Ом – индуктивное сопротивление рассеяния.

Поскольку мостовой выпрямитель состоит из двух нулевых, включенных последовательно относительно нагрузки, то и падение напряжения от коммутации для мостового будет вдвое больше, т.е.

. (4)

7. Тогда выходное номинальное напряжение выпрямителя (напряжения при номинальном токе нагрузки) будет равно

В. (5)

8. Следует обратить внимание, что выражение (3) справедливо и является точным при активно-индуктивной нагрузке, причем . Для активной нагрузки простого и точного выражения нет, поэтому в данном случае это выражение и полученные результаты будут приближенными.

9. Сравните полученные значения напряжений с напряжениями в задаче 3.3.1.

Зависимость среднего значения выпрямленного напряжения от среднего значения тока нагрузки называется внешней характеристикой, и ее можно получить из (5) с учетом (3) и (4):

(6)

10. По выражению (6) при известных значениях В; Ом; строим зависимость .

Это будет прямая с отрицательным наклоном, как показано на рис. 3.24

Рис. 3.24

11. Чтобы построить временные диаграммы токов и напряжений, необходимо рассчитать угол коммутации. Для мостового выпрямителя угол коммутации равен углу коммутации нулевого:

рад,

что соответствует в угловой мере

.

Для упрощения построений положим, что .

Рис. 3.25

 

12. Далее строим трехфазную систему переменных напряжений, разделив предварительно период на 12 частей, при этом одно деление будет соответствовать радиан или 30°.

 

14. Вспомним, что положительная огибающая многофазных напряжений является выходным напряжением "верхнего" нулевого выпрямителя, а отрицательная – "нижнего". Выходное напряжение равно разности

 

15. Строим и . Затем проводим косинусоиды, максимальное значение которых совпадает с точками естественной коммутации. Именно по этим косинусоидам будет изменяться выходное напряжение соответствующих нулевых выпрямителей на интервале коммутации .

16. Суммируем и и получаем выходное напряжение мостового выпрямителя при учете коммутации. Там же, на рис. 3.25, показаны токи соответствующих вентилей.

 

ПРИЛОЖЕНИЯ

Схемы выпрямителей