Материал: s_electro
показана на рис. 2.6.1. Цель анализа новой схемы остается прежней – выявление свойств схемы в рамках тех же допущений для определения областей ее возможного использования.
Определенное интеллектуальное напряжение, связанное с началом анализа каждой новой схемы выпрямления, можно ослабить, если постараться увидеть в новой схеме прообраз уже известной схемы. Векторная диаграмма для результирующих вторичных напряжений U20трансформатора, показана на рис. 2.6.2. С этих позиций сопоставим
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 2.6.2 |
|
Рис. 2.6.1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
системы переменных напряжений на вторичной стороне трансформаторов, подлежащих выпрямлению, в предыдущей и в рассматриваемой схемах выпрямителей.
Из диаграммы следует, что здесь также выпрямляется звезда трехфазных напряжений, векторы которой только больше векторов на-
пряжений обмоток в 
3 раз и повернуты на 150о в сторону отставания
относительно анодных напряжений вентилей предыдущей схемы. Значит, анализ электро-
магнитных процессов в этой схеме можно начать с построения временных диаграмм этих результирующих трехфазных вторичных напряжений u20a, u20b, u20c,
как |
это |
показано |
на |
рис. 2.6.3 |
на первой |
диа- |
|
Рис. 2.6.3
грамме. Вторая диаграмма с выпрямленным напряжением и током, третья диаграмма с напряжением на сглаживающем реакторе, четвертая диаграмма с анодным током вентиля и обратным напряжением на нем качественно подобны соответствующим диаграммам предыдущей схемы выпрямления. На пятой диаграмме показано первичное напряжение фазы А, опережающее результирующее вторичное напряжение U20x на 150о, как это видно из векторной диаграммы на рис. 2.8.2.
Ток в первичной обмотке фазы А i1A можно построить по тому эмпирическому правилу (2.5.2), которое было использовано при построении первичного тока в предыдущей схеме, применяя его к двум вторичным обмоткам a и x, расположенным на том же стержне магнитопровода трансформатора, что дает здесь
i1A = |
i2a − i2x |
= |
ia5 |
− ia1 |
. |
(2.6.1) |
||
K т |
K т |
|
||||||
|
|
|
|
|||||
Строгое обоснование кривой первичного тока можно получить из решения уравнений, составленных по второму закону Кирхгофа для замкнутых магнитных цепей. Два таких уравнения получим для контура из стержней А-В и А-С, обходя их против часовой стрелки, третье уравнение – для первичных токов
−1 |
−1 |
0 |
−1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
i1A |
= |
w2 |
|
− 2 1 |
1 |
|
|
ia1 |
(2.6.2) |
|
|
||||||||
i1B |
w1 |
|
−1 −1 |
2 |
|
|
ia3 |
||
i1C |
|
|
|
|
ia5 |
|
|||
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Решение этой системы уравнений (см. раздел 3.5) даст здесь для первичного тока тот же результат, что и эмпирическое правило.
Этап количественного анализа процессов в рассматриваемой схеме дает идентичные результаты для тех элементов, которые имеют одинаковые временные диаграммы с предыдущей схемой (цепь выпрямленного напряжения, сглаживающий дроссель, вентили), отличаясь только для трансформатора.
Среднее значение выпрямленного напряжения выражается через
U2:
92
U d |
0 |
= |
3 6 |
U 20 =1,17U 20 , |
U 20 = 3 U 2 , |
|
|
2π |
|
|
Действующее значение первичного тока, вычисленное по (1.1.3), будет
I1 |
= I d |
2 . |
|
K т |
3 |
Полная мощность шести вторичных обмоток трансформатора
S2 = 6U 2 I 2 = 6 |
2πU d 0 |
I d |
= |
4π |
P |
|
= |
1,71 Pd 0 , |
* |
=1.71. |
||
3 6 3 |
3 |
3 6 |
d 0 |
S2 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Полная мощность первичных обмоток трансформатора |
|
|||||||||||
* |
3U1 I1 |
= |
3 K тU 2 I d |
2 |
= |
2π |
=1,21 . |
|
|
|||
S1 = |
Pd 0 |
Pd 0 |
3 |
3 |
3 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|||||||
Коэффициент искажения входного тока выпрямителя
νJ = 1* = 0,827 .
S1
Коэффициент преобразования выпрямителя по напряжению
K пн = |
Ed 0 |
= |
3 6 |
3 |
K т =1,17 3 |
K т . |
|
E1 |
2π |
||||||
|
|
|
|
|
Коэффициент преобразования выпрямителя по току
K пт = |
I d |
= I d |
= |
2π |
K т =1,48 K т , |
|
I1(1) |
I1 νJ |
|
3 2 |
|
K ′ = I d = |
3 |
K т =1,225 K т . |
|||
|
пт |
I1 |
2 |
|
|
В итоге подобие электромагнитных процессов и расчетных соотношений в обеих однополупериодных схемах выпрямления трехфазного тока делает близкими и области их применения. Соединение вто-
93
ричных обмоток в зигзаг обеспечивает лучшее использование трансформатора по магнитопроводу из-за отсутствия его однонаправленного подмагничивания. Но геометрическое (не арифметическое) суммирование напряжений вторичных обмоток в результирующем напряжении ухудшает использование трансформатора по меди обмоток. Практика показала, что при Id > 85…120 А трансформатор получается меньше в рассмотренной схеме выпрямления, а при токах, менее указанных, трансформатор меньше в предыдущей схеме выпрямления.
2.7.ШЕСТИФАЗНЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ ТРЕХФАЗНОГО ТОКА
ССОЕДИНЕНИЕМ ВТОРИЧНЫХ ОБМОТОК ТРАНСФОРМАТОРА ЗВЕЗДА - ОБРАТНАЯ ЗВЕЗДА С УРАВНИТЕЛЬНЫМ РЕАКТОРОМ
(m1 = 3, m2 = 2 X 3, q = 1)
Рассматриваемый выпрямитель (рис. 2.7.1) образован как бы из двух трехфазных однополупериодных выпрямителей, включенных на параллельную работу по выходу через уравнительный реактор.
Рис. 2.7.1
Для обеспечения компенсации однонаправленных потоков вынужденного намагничивания две звезды вторичных напряжений трансформатора образованы противофазными напряжениями обмоток u2a и u2x, u2b и u2y, u2c и u2z, расположенных попарно на соответствующих трех стержнях магнитопровода. Это достигнуто объединением в нулевой точке одной звезды начал обмоток, а в нулевой точке второй звезды – концов обмоток. При этом, несмотря на однонаправленность токов в каждой паре обмоток, расположенных на соответствующих стержнях магнитопровода, результирующий магнитный поток каждого
94
стержня не содержит постоянной составляющей, т. е. вынужденное подмагничивание однонаправленным потоком отсутствует. За этот симбиоз двух трехфазных групп выпрямления данную схему еще на-
зывают двойной трехфазной.
Задача анализа выпрямителя остается прежней: получить расчетные соотношения для элементов схемы и на основе сопоставления их с аналогичными соотношениями для ранее проанализированных схем выпрямления наметить возможные области применения схемы.
Особенностью анализа этой схемы является наличие двух режимов работы:
•двойного трехфазного выпрямления, являющегося основным;
•шестифазного однополупериодного выпрямления, возникающего при малых нагрузках, близких к холостому ходу.
Особое внимание в выполненном ниже анализе уделено, естественно, основному режиму работы – двойному трехфазному, когда две половинки схемы работают как бы независимо друг от друга. В конце этого анализа обращено внимание на характерную практическую специфику режима шестифазного выпрямления – повышение напряжения на выходе выпрямителя на 15 % по сравнению с режимом двойного трехфазного выпрямления.
Предваряет количественный анализ, как обычно, качественный анализ электромагнитных процессов с помощью временных диаграмм, показанных на рис. 2.7.2.
На первой диаграмме построены две трехфазные системы вторичных напряжений для двух систем вторичных обмоток, являющихся
противофазными, а именно
системы из u2a, u2b, u2c и u2x, u2y, u2z.. Здесь же приведены
диаграммы токов i2a и i2x во вторичных обмотках a и х трансформатора, расположенных на одном стержне магнитопровода. Они, как будет видно из дальнейшего, повторяют анодные токи вентилей
1' и 1''.
На второй диаграмме с теми же двумя системами вторичных напряжений размече-
Рис. 2.7.2