/
Текст
ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ
ПО
ЭЛЕКТРОТЕХНИКЕ
(публикуется с купюрами)
•.
·.\
.
•
.
.
.·' ,·'•·
•; :~~ ....
та:кие же гармоники . в сет и переме~ного тока и •в. цепи , ncici'p~
янногэ тока, как и д~енадцатифаэныi! прео6раэоватёт.ь~. · пФэто
ыу. каждая полуцеnъ в норшur:ьноц режиме содержит ;ч:~~ное :jиoJio
:вентильных ыосто:в. Как показал;,: исследования, .УJ!9nиче1t·ие· - •
числа последовательно вЮiюченных мостов 6лагопр/4fно · сха:эы-
• ваеТСЯ Tf)..IO!I:~ 113. ПрОТ8НаНИИ перехОДНЬIХ ПрОцессоi;;; ВОЭНЙ!СаiJ
ЩИХ при нарушениях нормальной работы вентилей; · ,цр~<:цропус
:ках эажига)!ия; обратных эажигавиях, пробоях~·; • ;;~/);. • ,;
.·:: '
.
в · в.ос:ьм:иыостово~ схеме даже при noлнoц .::~ь1xot1J.~::1:P,.~6Qt, •
.ты
одного моста обеспечивается с помощью шущrирх~рщ~~Q:!щ~па-.
рата (6) :ВОЭМОЖ!!ОСТ:Ь СОХр8НИТЬ !IОЫИНаn:ЬНУJО MOЩR.OOT'; i•ц~p'~дli':"'
чи эа с.чет не6ольшой 1 допустимой перегрузки оdорудо:iан~я~ • •
в четырехмостовой схеме, т.е. при д;вух мостах_ в цолуц~~.,- пе;,, •
• · .1,1.едачи, •нарушения работы одного моста в 6ольшинствJ ' 9лiРЩ9:в
приводят к :выходу из строя всей полуцепи. • •
·'
.. ;:-,·-,;,;,/
С целью повышения надежности работы схемы и сци~ен,·,_,,;\: :-•:.
вероятности сквозных аробое:в ' и обратных: зажиrаниrt':.в·: i~щ'. ??' •
~ ··~
плечо мо ста ВЮiючено два вентиля ВР-9. Следо:вательно,в· но~
мальном ре~.име вентиль работает при поло:винноц нап11 яжеви~ lf~
..:
.
"'
.т.е.
при 65 кв. обратн ого напряжения, и лишь при• нарушенц~ · •
элен:тричесiюй прочности последовател:ыiо· с ним :вк.,--rю11е1i~о:~:10 . . '
,
.
.
,
•
.
.
•.
, •..
•• ~J.
вентиля оказывается кр а тковременно под номинаJrъныы напр~ще- •
нием: 130 юз. Эдесь следует отиетить, что для получения ана-
~
.
.
.
Jiогичнш условий в четырех.мостовой схеме потребовадось оы
:включить . в каждое плечо по ·3 +4 вентиля последова тельно. Как
показывает опыт эксплуат ации подоо ных преобразов ателей, это - ·
не при.водит к ожидаемому п'овышению эксплуатационной н~ежно.;._ . ~' ..:·
сти, поскольку появляются такие·н ежела.т ельные явлен ия , как
перенапряжения при nропусrшх зажи гания одного иэ :ВtЩТиде й в
• плече,
.рудность равномерного распределен ия напр ,жений .1о1-~ж..;.
ду :венТИJIЯ!,!И, необходимость приl.!енения сложных Mt :r одов .i!ди
кации. дефектных вентиjrей .
.
• . Главные трансформаторы (5) на каждой иэ под~:•.rанций ·ПО
условиям изготовления :в пределах жеJiезнодорожного габарит~
• выполнены в :виде групп •.14.Э тре х однофазных трансформатор ов.,
• 'фи~ающих д;ва моста, Каждая трансформаторная группа и~.~еет три ·
обыотки : сетеву-.lО, через I.J TOpyю :1)μуще ст2ляется связь С ши
наци 220 кв переменногсi . т,ока, 'сХiАную 89 кв для n.11•аiшя вен-
'
::~ 1
111
.. •..
.
1
,~~ ...
.,
.,
J
·.,
1
.
,
.
22Ок8
..
.
.
\.
(,
10>.11
-
.-
1-
--:-----
1.
-
. ~11
••
:.., -::. .,.JL _ _ -
Рис. В-1,а
.
-6-
.' _,.·· ).
I
(1'
!т
--1i,,, • '
.у
'
1
i/
L....;.____
,.•J-4
'
~·-~?~
,,
Рис.В-1,5 ·r ·
-7-
•
1
:..
11
•·•
i•
'..-
,ил:ьных мостов и .!rретичну~о - i'э,8 1аэ, к которой подюrючаются
• р_егулировочные вол:ьтодоб~очные трансф;рi.lаторы (7) и гене
раторы (8). Все 061,!ОТ!Щ .i>'ас~ещены . Jf!3, ДЕе ветви~раэмеще1шые
• :на разных стержнях _ ~а.г-~иф9niо~я}tа. Обе ве~и сетевой 001ют-
,юt соединены параллел:ьн? !Чтр-и'·бак:3- _. тр~:нс,т:\)матора. Оое
ветБ,t третичной оdмотки на ,Врд_f.QГРадской уодстанции ,соедине
ны параш:.елъно :вне бак-а трацрформатора. 1 lt- .jiИM подключаются
1;1енераторы (2 на групду) ~ п~рвичные о6ыотки регуд.ировочных '
.,воJ1ътодо<5авЬчных тр~нсф?рматор,о.в :. На трансфор~tаторах Миха'й
··ловс1,ой i101iстанции одна ветвь iретичной о6мот!ш соедюн!iна в
.
,\
'
треугол;ьник и подм10че1iа .се перв~чной о6мо:L"ке волиодо6авоч-
ного -~ансформатора, а другая, сdздю~'ена в э:веэду и оставлена
разо~rкнутай.
•~
•
i,\
-,
1
•
Воl!иодо6а.вочные трансфорμа•tоры (?) предназначены ддл
обесхfеqения рационалъных режимов рабохы элеюrропередачи nри:
р~;шчных значениях напряжени я на шинах 220 кв и: ю.:еют по ~2
ступени_ _р.еrушфования с nредела.ыи :!:. 215 кв. В·rоричная -реrули-
i,, \р уе~ая- • обмотка ВОJIЬТОДОРаJЗОЧНОГО трансформатора собрана В
'·
з.везду и 'riр}1соедиияется к J.Сонцаu сетевой оомотки. гдавного
\.
•
.
.
.
.
.
ТР.ёнсфоры. ат. ор~~- формируя та1сиi<1. о6разои нулевую точку этого
, ,· т.Рi~сфориа-тора., С целъю фиксации потенциала нулевые то .чки
..
.
..,_
.
.';
.
.
.
_.
.
.
.
, с,х~Мl~ обцоток -- на ·обеих подстанциях, а также свободной тре-
, •ти~Ji,9 'й обliо~ки на Михайловской подстанции заземляются.
.
• .·) ,\.•
r~~ные трансформаторы (5) на обеих подстаНJ.{ИЯХ IШCJIJ~ -
• \9ди11щrов9~ исполнение.• для обмоток трансформаторов Волгоград- ·
• с.кой подс;анции ноыинwrъные напряжею1я. составлщз т 252-89- .
..:rз,в щi;~ цощности соответственно: 270- 2xII2,5 -270 Мва;для
'l'Pilli-C®pua:rop~в ·м.14Хайловской _подстанции 283-89 -;-IS,8 кв и·
2?0 ~~Ц2,5 -~80 Щ1а. •ВыорщнiЫе значения мощнос:rей о6ыоток
.
.
.
{
.•
.
.'позв9ляют nо.1!,1,1шать и:сщность - nередачи на 20% в режиuе _ длитель-
.
.._
,tн,, , ,
ной пер,-· гру.эки · -
...
•.
'. . ; Ит, ,{, . схем~ прео(jраэоDа~елъной подстанции фор1щруется •
•из ч~т~., уех со'"n\енных последовательно усло.вно-;цвенадцат.и
ф~эны.i . дрео~р~·ов'ательных ' блоков, СОСТОЯЩИХ каждый ИЗ ОДНОЙ •
,.,paнcфqpм~ir:i:PHO:! rpynii.J,{ ' (5) .и двух B8ll'l'i1JIЪHьtX !.!ОСТОВ ( 2 ).
•'·
•
",':J-
.
't-
\
.
•
.
.
. J_{;.хд~иr· nр~-о-6ра.оват~1ьный
олок и:.~еет самостоятельные систе-
~ы. ceтoч:i(i:t'd .'уп.равленlfя, регулировании и защиты. На стороне
цo c тo 11nuor~ 'т~~щ все lo!OC'rbl О6'Ьедивены O,4НОЙ общей ШИНОЙ (Э) 1
•;_
.,.
\
·_, : .. ,.;·
••l~...J·
,'
\.
,·
',i
.·. ,:/::\{)\?/•:;/'. .
средняя точка которой 11q~У.ьrючецн=1; it · рщ.ооч.:э~у эaЭ'.:)lli'!'eHИJQ ( 4) .
,
Схема построена :rа~щЪ!, оФ"ра,з)'ц ; ЧТО n случае йео.бхсдИ·•
МОСТ И ВЫ.ЗОД<l ИЗ ЭКСПJiуатадиi,1 g1юqо:ГО ЭЛСЫ0НТU. (TpaHC(J_)Of}Mcl- • ' •
•
•
,
.
•
•
..
•
<;,.,
••
f,' "
<
<
тор, мест, JIИiieLЩf:!~: :p~~;d't. и; т ,д.) электропередача 1чрдол-
жэ.е·r ра6ота.~:ь при · п,он~1!дн~й • мощности, а к в;,,..веден~с.:9'!:.!уi. эле
менту схемы 0'6~сп~ч:,#::;1~1q,rt;,..дgступ ,/{Лft ре1щнтного irepcOi!W!a • .
На Волгоградскь~;}J;\С~G'L'Днц-ии, к rшждому прео6раэQ:вател:ь"
ному бльку· прЙсdе'ю<i'~е~-1:f , 2 i•~нeNTOP!!- (8) . Благодаря ' этqд:у •
"•·.!,
·, );.,..
'
эд~с:ь 1⁄4Сitлючается ·.z.щ?J:tная ;rрiэ.нсфЬрыациR (генератор-траJ3⁄4с-
фор,~атор -ШИНЫ :вμсрКОГО '.frапряжеi:!ИЯ ll за:rем лин·,ш передачи
шины 1,рео6раэо.вательной подстанции -трансформатор-мос:r) и , .
следо:вательнd, уменьшаются: капит·аловлоJ!tения и пот~еР!<'l энер-
.Гии..
•
~
11,, •
....
•.•
1.'
•
".
,
<·~
п·о изоляции схемных обмоток о:rnоситед:ьн:о земл" глащ;ые
·:rран~форматоры (5) разделвются Ra два типа: 200 kв ' для приf. .
соединенин к Мостам No I и No 2, считан от заэеш1енной c;pe j.ff·;
ней точки подстанции и '+00 ке ,. для присое;цi°fющия.. к: мoc"J;~i 'А
No 3 И No 4 . По условинм защиты от переiiаnряжеiнiй ':к О~МОТЩ1 '·
трансформатора 200 кв, соединенно~ :в звезду, I16дюrючае,тсti'
:мост N? 2, а к такой же обмо-~:ке тр-ра '+00 кв -мрат Но '+ ;~
•.
ji,
:
'
'
•
Схема каскадного соединения: мостов . и зазеw,е!:f.ие " сред-: ·,·
"
н~й , точ1щ_ позволили выбрать фиrссирова1-шьнi· урЬ_в~1Р 1\3...,QiЯЦVj~' i :'
для элементов подстанционного оборудованиri' .с учетоu расщо-
,.
..,
. :~;;
ложения относительно заземленной средней :~;очЩ,J.. •Иэq,l'яцин
•
:t ! ' ::-....·' ~
.
.
.,
r/'·.
,...-.1?•. ,. --: • ·ir
вент~шей в преобразовательных мостах относительн;:, . 3е11ли .
,
осущест~ляется двума ступенями: перв'а; с;уnень ,::: о~орная
.
;.;~.. ,:.
•';.
ИЗОЛЯЦИЯ !!Ла'l'фОрМЫ МОСТа, ОО"'аЯ .Ц~ft 'всех ЕуИТI;.·~!}~:+ч_:9р~н,- · , . /:::{,~ , ·i
индивидуальная изошщия вентилеt\ относитец:ь_,щ г.ла:iФ~рi,!f. ~ ' ••
•if',•· :
.
,
•
.
•'
~ •·•
~·•·•'
1,•
; .; ._l: ..j'if' ' l';,;'I .'. •
Для четш:>й фиксации 11ро1.1ежуточногrУ nотенц!1ал'а , ма:т:,!)ОР!ДЫ ,q9"" .· . f'••
•,..
•
следняп присоединена !( одному_ ИЭ полюсо~~fмЬ~~~~,илишачше~r/ о;, .:;: -~ •;.! : . • ,:
1, э емле). Применение пла:rфор1к промеж:t~оwщгоii?leнц~
.
поq.:-•', .'(., , , , ..
·волил6 унифицировать. ооорудование li(iCT9~ ~ 'вс<;: 'МОqJЫ выnьщ;е ~,;l:.,,;, ~i .;:.,;.. , : ,
ны ·одинаково,· по мере по:выщенин выпрям.'iенн9го i!н~прнжещi,r •• ~--·?}.' ~: ., . • •:
,
•
,
•
•
'
•
•
'
.~
•
-
•
_ ;,L
•.
· 1-i"
,,i , """"· •.'
;.
увеличивается ш1шь опорная изоляция платшор!,1 , мо:9тов .• ., .
На выходе полюса ышии _электроп~р,едачи из под.6~ан,g.-J11 . . ..
уста~авливаются раэuядники (9), iыходное., устройЬ~в6 ('!Ю} 1( •
•
.,.
;,,r
•
') ',
•~
:высокочастотный фильтр-и&. рис. B-I-;a,6 ,nо~~эано : од~о звено
•..~
!,;
\
.
_.f
~
-
9
(II) каждого фильтра.
t
Высоковольтные измеренйя на стороне постоянного тока
• производя:rся пр-1 щ)r.s:ощи с:нщ,tа,тьно разраоота.ю1ых измери
тельнщ трансформа1"орол постоянноr,r напряжснил на 400 КD и
тока на 900 а, измерителы1ь:х де.1н1телей НiiПряжения: на 400 и
200 кв.
,
.,,.
·.
• Реахт~:sная uощност:ь,
по:rре'блд1м;я '1iрео6ра.э о:эателт,~и на
Волгоградской подстанции, ко1,шен9ируется ге.uера1•оршш ГЭС,а
на Михаfulовской подстанции - ко1171енсаторю,r11..11 6атар1зя1.ш (I2),
включеню,ши: на w;,~н'ы 220 кв перемеп1,ого тока. 06щна мощность •
конденсаторю.:х оатарей 8х400 !.!ва определ.е,rа по усщ;винм ра-
-~
60ты подстшщии . :в инверторном режиые 11 ооеспечеи;t.я при ~и:оц
на Щ.Иhа.х ,220 ю, коэффициента r.нщности, ра:вного едиюще.
Одним _,:;,. ·· р едотв ;,, о:,шенсащш реактивной мощности при
прео6раэован.нrх электрического тока я:вляе·:,;ся применение 1,ом
пенсац~rонных nрео6раэ_ова::.•е ло :1, которые отличаются от обыч
ных наличием ко1,щути:рующего звена, содержащего трехфазнJrю
группу коuмут:1рующю.: конденсаторов. Использование конденса
торов в компенсационных nреоораао.ва~елrос может бытъ более
эффективным, че1.1 при непосре_дотвенном вкдючении их к сети
nер~менного' тоr{а.
• ·, Рассмотрин подроонее схемы, устройст.во ,1_ назначение от
~елъных ~лементов г.рео6разователъных подстанций.
В схему вентильного моста (р,:о.В-2) для оdеспеченяя его
надежной работы кроме г;10..вных: вентилей (I) -:включается ряд
.
'
'
•
дополю:~ел:ьных элементов.
Дл~ ·равноi!ерного распределения напрmкения между венти-
;1яwt , плеч:э, мост.слой_ fХемы в непроводящую часть периода пара
. ллельно
каждому вентилю вУ.лючены емкостно-омичесш1е де;ште-
, лi1,' •каждое звено t2) ·•которых состоит из 1,онденсатора е1.шо-
,:стью 5000 пф . и _соi:Iроти:вr.енин 1000 011.
Последо:вател:ьно с каждьш :вентиле~~ .включен воздушный
анодный реактор (3) ИНду1,ТИВ!lОСТЬЮ l ,5 МГН, предназначенный
для огращ~че;Iия :roICa разряда собственных емкостей схем1-..1 че
рез веtтиль в иомент его ;;;ажигания. При отсутс твии реюи.'о
ров на ток :в вен~ иле , r,оторый относител:ьuо медленно нарас
тает после его заж,,rания, нащrады:ваются колебания с часто
той порядка 250 кгц и а11плитудой в неско;~ы,о сот а!.!пер. Это
. .IO_
'
.,
.
•• .//
i:
;,:
.
,.
Рис. В-2 .
-П-
может привести к прерывkстому зажиганию вентилf' Пр1i B1" ~JJ,\{)
че•нньr:х реакторах частота и амплитуда z.олебаний э1:аt.'ЧТет.т ::
сн ижа:отся: (до IO-i -70 Ю'Ц и 150 а) и прерывистое эш:иганr.t·• ;,1J
УJiючается . • ,\:rодные реакторы :вьrпошtнют таю,:е ф~Iщии сниже
ния импульсных раднопСJыех, ъ:аторые излучаются nодстанцион
н~й О!!!ИI!ОВ!{ОЙ при ЗФi{Я!'В.:НИИ :эентv~Jiей .
•._
В ЖJм е;;'.:: поrаса.нип н: :вентилю скачком nриющцьuзается об -
рг.r.rноо напр.fD::еиие~ 9т.а приводит. к nо:зни:кновению .в схеме коле
оз.н и :\i ~ас2:о:rс}И по1Уядrtа нескалъхих килQгерц, 1сот.орые могут
уjs е.iТИЧИ 'fЬ пр~,: 1~лады"tа0мое к :вентилю нэ.г1 ряж ение почти :в д.ва ра
з а по сравнению u расч0т rшм значвF.ием величnны 01.ачка.Вслед
ств и а этого сущгс11.вен}!а повышае:r'ся зероятнQст:ь ООра.1ных за
;':(игuниИ (и.пи np5t1~ыx. прQ6оез). Для деынфирования этих колеба
ний предусыатрн:;зается 1ш.дючеш1е R,C - цепочо:к непосредст,вен
Р.О на зходе uac-i'a на за:;ш1йх схемных обмоток главного тр ано
форtiат ора (4 на рис. Е-2 и R6, С6; R7,C7 на рис. Е-3). Параме тры
демщfш ру-..оц~rх цепочек падо }1раютсн, исходя из расчета требуемо
го oгpai-r1iчeниrr nе.Jrичины с1(ачь:а напряж.:нн1я. и с~~рости его на
ра с:та1:шn, :ка;t это предуuмотрено тех~шчес.киыи трсбов_а:ш.1,ши на
-
А'!"" ., '
(ВО -
,,?QKS
\
. u ~, :.и.'.v.
кв'· '-
град.эл.1•
,1,В не'1щторых аварийных реюн,r.ах,например, при о6рьuнэ дуги
:аент;"rя, прог.уске ы~и запазды.вании за:,;:игаrшя , могут :возню:ат:ь
услози н, когда все нi:lпряже ю1е, приходнщееся на 1шечо моста,
прш'.ладьmа етса ·rодыФ к одн:жу вентилю. ато може:r предста:влят:ь
опасность для анодной иэол;щии вентыля, а ~-акже для изоляции
всщщ::~r.,рlелъно'fо ооорудов ания •(анодный реа;rтор ,делитедь напря
жения ). ?аз рндпики • :t ус тановы:нные .в схеме, подстанций, но мо
г ут в ;.;JT0!.1 случае защитить а:вари~ный :вентиль, · так как ош1 рас
сча:rаны на эе.щиту всего плеча, -zо-ост:ь на напрюкение, которое
,!о::;ет вдвое превышать значение церенаг.ря.жен1ш, допустимое для
од;; о1·0 :вентиля. В с:вя.зi. с ЭТiШ защита оборудо.ваюш от :внутрен
х;;х переь:а~1]:нr:.-:еш1й вюriJчает :в себя установку на каждои .венти
ле ие:;.;ду е.нодо~ и ;~ато,z;(ш шунтирующего (защитного) проыежут-
ка (5), проGиJЗное напрн.,:эние которого согласуется с · э:пектри
ч :::с:i: о :i пμочiiость:J ы:еие1:1ов анодного узла (225 к.в). Дуга1 :воз.,.
" ' " '""U:" R "а отхрытоы ис,·:р;:,:вом шунтирующеы i:rромеж~ке, погасает
ср2з у п осле: того, ю,ш Е.JЗр~:йный вентиль начинает nропускат:ь
- I2-
..
'
41
1.
Между поЛ!йсаыи моста :вКЛJQ.чена цепочка шунтирующих вен-
:~ 1/iл:е:Р. (6) и шунтирующий аппараr (?). При нормальной работ~
ы;;-:,:~е. iи:,'Н·.rирующие :вентили заперты, а шунтирующий аппара'l' •
г:э~ ОМЮ!У'!. При аварийных ре:1шиах моста ( обратное зажигание,
,Iрr-рыв и!{Вертора) быстродействующая сеточная защита. отпира-
,z,f шунтирующие вентили ,{ запирает рабочие вентили это1•0 мо
ета. Вследс-.rвие этого ток через рабочие вентили прекращает-
ся, и то1с передач,~ замыкается через шунтирующие вентили.Сriу- f:
стя o,s+o.; сек. рабочи~ вентили :вновь . отпираются, а шунти- ~
р:,'Ющие ~ эаnираютс~ и nроиэвод11тся перевод тока с шунтирую-,
цих на рабочие :вентили (автоматический :ввод моста ищ1, со
кращенно, АВМ). Если за вреия работы шунтирующих вентuей
условия ддя нормальной работы ы:ос'l'а ~е :восстанавли:ааются 1
то-есть нарушение устойчи:во 1 то после неуспешного JuЗM про- ·
и~ходит повторное зажигание wунтuрующих вентилей, а затем
включается шунтирующий аппарат. Таюн~: обраэои, мост :вwзодит
ся из работы, то:К передачи проходит через шунтиру'ющ11й аппа
рат, остальные .140СТЫ на подстанции остаются В работе. Размы
кая разъедию<1тели между схемной обмоткой главного -.rрансфор
матора И MOC'. r0)( 14 между ШИНОЙ ПОСТОflННОГО -.rока И МОСТОМ,140:11:~.
но получиtъ доступ к поврежденному мосту для осмотра и про
ведения ремонтных работ. Закороченный шунтирующюл апμ~ратом
мост вводится в работу пухем подачи охп,ираюiцеrо импульса на
.
.
шунтирующие вентили и последующего раэмыкания шунтирующего
аппарата. Для надежного перевода тока на шунтирующи,е :ве~тили
операция размыкания шунтирующего аппарата произ:водится в д:ва
такта. Шунтирующий аппарат АJJПЗН, сконструиро.ванный нi:i. базе
воздушного выключателя типа BB-IIO, имеет дуговую к&меру, в .
которой в течение некоторого времени мЬ'жет поддерживаться
.
·•
дуга , pauoчero тока передачи, и соединенный с ней последова-.
тельно отделител.ь. Одновременно с подачей отпирающего .ш-
пулъса на шунтирующие. вентили раэ·мыкаются дуговые контакты
шунтирующего аппарата. Если ШУR'J!,ирующе .~.ентили зажглись и
ток переходит на них (падение н·апряжениi па вентилях wеньше.
чем на дуге АШВН), трансформатор.тока· (8) в цепи шунтирующих
:вентилей дает сигнал на а.втоцатическое • отключение о-rделитеnя
АШВН. Если по каким-либо причинам (погасание·· ;цежурной дуrи
возбуждения, потеря управляющего иыпрьса) шунтирующие вен-
- I3-
•··u·
•'
'
... .
~ • ·.•~1
'::.:,~~.\i,jJ~
:rи.ли не зажглись и ток на них .- не пере,uел, дуговые коита~<ты
через О ,3 сек. автомат ачесю1 эам!:lКаются, 11 шунтирующий аn па
ра1• Тf.щим ое5ра3011 остается в.кл.ючеиннм.
Для уменьшения токов, про•rе;сающих через аварийные и дру
гие :вен·:rюrи при сквозных ооратны.х зажиганиях в плече моста,
на Волгоrрадс1tой по,,станцю1 предусматр,u~ается Б!W.ючение то-
1соогра1шчиващци:х воздушных реакторов мешду выводами схемных
оdмо~•ок главного трансф::Jр.Lатора а :вентильны.ми ыостаыи. Для
дем.пwированин высакочастотных колее5аний, возюн•:а:ощих при за
жигщ1 ,н1 :вентилей, пара;rдольно реа~стораы вю1Ючены цепочки
17, С . На Михай.JrовсRой подстанции тою-1 ое5ратного зажигания
ле жат в допустимых пр:::;п.елах dез применения тоrсоограничива.ю
щих реак·.rаров (поскольку генерэ.т::>ры удалены от подстанции).
На выходе· nошоса линии из подстанции устанавливается
выходное устройство (I0 на рнс.В-I,а,б), щ;едставляющее со-
бой коыrшекс оборудо.ваш,:я, предназначенного для снижен.ин
пузrьсаций тока и наnрю.rсниn в линии, ограничения величины и
скорости нарас'!·анин аварийшц токов при цорот1шх замыканиях
в линии и при срывах инвертора, сглашшаная f;олебательных
проце,)со:в, могущих :вы.звать перенапр,JZ(ения на линии или на
полюсах подст_анци~, и ограш1чения свсрхта1-ов ,н:оторые могут
протекать через :зентили в некоторых а.варий~ш.х режиuа.х из-за
разряда емкос'l'И линии.
,Основным звеном выходного устройства является Т-ое5раз
ны!i! филир, состоящий из щшеnнаго реактора. и включенной
между средней точкой :этоl'о реактора и землей цепочки Lcp ,
Сrp. Фи.льтр -ае5еспечивает снижение пульсаций тока в линии
до уровня, лежащего :в , пределах нормы по условиям ыешающего
влия.чия на устройства связи.
--
-
--
-~;;~;Р~;~ающ~fl ;,,:,~;сть tp, вхадrIЩая в состав выходного
устройства и БКЛ.'Оченнап :.ю,;r~у палюсом лин:щ и землей, пред
назнаt;е~,а для устраненая резонансных перенапряжений, могу
щих зоэникнуть при аварийных переходных процессах: :в случае,
если сое5ственная частота колеdательнога контура, состоящего
из вы.ходного устроНства и распределенной емкости линии оудет
близка к 50 ю;:~ 100 гц. Величина емкости Ср пад61,1рается при
испытааиях линии после её сооружения. •
Высокочастотные колее5ания; возникающие при работе :венти-
- I4-
'..
t
,лей, проникая. :в линии посто~>.нного и переменного то1<а, мо-,
ry'!: :зыэва'!:ь радиопомехи и влиять на рае5:>ту :высокочастотной
связи (по проводам линии). Длп борьбы с этим юшением на
rщцстаiщиях предусмотрена установка nысокочастотш,~х филь
тров , выполненншс в виде Г-образных L,C эвеи:ьев, каждое
из 1соторш включает :высокочастотный заград11те,1ь индуктивно
стыо I , 3 Ml'H и конденсатор типа СМР ЕН.ЩОСТЬЮ 15000 пф. На
обеих: подстанциях на выходе 1-:аждо1'0 полюса люши nюшчены
по четыре таю1х звена, соединеапых посJlедова•rелъно. Анало
гичные фильтры ус·rанавливаются на Михайло:вс1tой подста;щю,
D цепи сетеБой оомо·.rки г;rавных тра.нсформатороn и на ВЬiХОдах
л1шиИ 220 к:в. На Водгоградской подетаиц..~и высокочастотные
фmп,тры на стороне переменного то1,а не устаиа:вшrnаются, их
функции в;,шо1шяют токооrра~шчивающие реаJtторы.
Схема ,нщючения 3~щитных :раэрндшшов и устройстз для
:выравнивания на.пряжений и деыщ(щро:вания колеСiЭJJий приведе
на на рис.в-а.
Ограничение внутренних nеренаnряжений на л.1ш1ш переда-
чи обеспечюэаетсн 11рQrра1.1i,,лрованием раооты сеточн()й автома
тиюf при коммутационных, операциях: :вк.лючения и отключения
передачи, а -ха:ю.:е ВУ..лючением на по,~юсах шшии расстраюзающих
емкостей, устраняющих возможность резона11сных перенапряжении.
В результате этих иеропр.иятий внутvенние перенапрюкения в по
да:зляющ.;м большинстве переходных nроцессо:в не nре.вышают ·по
лутора~сратного _ра.боч1:го напряжения. Однако в случае отказа
сеточной автоматики не исАЛючается воэмо:tшостъ возю1 ю1овения
эначител:ьно более высоких перенапрrокений. Дш1 защит ы от этих
перена.'1ряжений в схеце предусl.{ОТJ:,ено ' iшлюченис рг.зр пднико:в'.
Разрядник Р, ограничивает nеренацряжен11я н~ л1шии пе",
редачи и 3ащищает от nну~ренних и атмосферных перенапряже
ний глаi:ную изоляцию реактора и подст.анционного оборудования,
раэ~ещенного ыежду линейньш реактороы и линией. Вследствие
бол:ьшой индуК'.сюшости динейного реактора Lp атмосферные пе
ренапряжения, которые могли бы пгедста:вить опасность для
изод~щии, :в пределы собственно преобразо:вател.ьной схемы не
проникают. Защиту изоляции полюса преобразователя выполняет
разрядник R , иwеющий такие же хара.ктеристики, У.ак и раз
рядник Р, . К разрядникац не предъявляется требование от-
- 15-
.1. ··
:t.4001<8 !
(\
.q
Рис. В-З
-16-
•
,1шючеиия соuровождающеrо тока. В случае сраба:rыванин раз
р.F.дншса сеточная защита о:rюпочает одну полуцепъ передачи
и через ин•rер:вал вреuеuи, достаточный дмr восс:rано.вленин
эдек-,'рич:ещ~ой прочности разрядника, автома-rически :Вl'.люча
е:r· ее снова. С целью отстройки разрядника от сраба~ы:sаний
в бодьшинство ожидаемых в эr(СПЩ/атации переходных процес
сов, нижш1й предел разброса его лробшшого напряжения вы
бран рюшым полутораr,ратиому 1,аnрт:шн.и10 линии. Верхний • •
npeдeJl П!)ООИ.!ШОГО надр.НЖеНИЯ разрядника ('720 ЮЗ), ра:э:НUЙ
I,7 раGочего напрншеюн~, и определяет урi.>:вень максимады1ых:
перенапр~1жений, могущих воздейст.воват:ь на изоляцию линии и
подю,ючыiи.01'0 Jt НGй подстанционного оборудования.
•-
Защи-rа изоляции платформы промежуточного по тенциала
П моста выполнfштс.н разрядником А , Ш-го моста -разряд
ником Р5 , r:r моста - последовательно соединеаным.и разряд
никам.и ,q. и Рз
. В схеыу защаты оборудования,
неn Jсред
ствевно соединенного с вентилями, входят кроме разрf!Дников
шунтирующие промежутки ПШ (5 на р11с. В-2). Главная: .изоля
циn схе1.шой о6мотrш .моста· I s защищается. двуыя последо:ва
тельно соединенными ПШ, обмотюli моста П - соединенным.и по
след◊вательно разрядшшами Р.з и R , обыотн:и моста Ш -
соединенными последовательно разрядюп,:ами Ps- и ПШ,о6мот...:
:ЮI моста I.Y
-
соединенными последо:зательно разрядниками
Р5' 1 P_g и Ji. Высоковольтное оборуд◊:вание , размещенное
внутри моста (индивидуальные изолирующие тр-ры, измеритель
ная аппаратура), эащищаетсн разрядниками А и )1 и проме
жутками ПШ. При срабатывании "аэрядн~,~о:в А, Р4 , Р5
:вюrючаются шунтирующие аппараты соо:r.ветст:1:1ующих мосто:в с по
следущим А.ЕМ.
Длn обеспечен~ш равномерного деления напрr.жения, при
кладываемого :в некоторых переходных процессах к последова-
тельно соединенным мос:rам со стороны линии, между полюсом
подста1щии и зе1.1Лей предусмотрено :включение мощного емкост
ного делителя , к звеныш R1, G которого присоединяются
мосты. Емкость Cf одного такого звена составляет - 240000 пф
и. значительно превышает со6ственные е.м.1<ости подстанционного
оборудования. Последо:вател.оно с емкостями :включены также :вы
соковольтные активные сопротивлеnия R1 , выполняющие фу-,щ-
- I7-
цаи демлфирс:ва!шя :!\олеба.ни.й, могущих воэ1ш,шут:ь между по
' люса.ми падста1щий .в накот::Jр:,r.х переходных nр::,цессах.
В предела.'t м:юта таюr:е тре6уетстт прю1.енени:е 1.tероприя
тий для nz,,:ра.ыш:вааиn юшряжеюrй ме'S-ду а1:одноИ и катодной
груnпшн1 вентилей, которое р,Jэко иокажаетсн из-за оольшой
собст1JеtIНой емкос~.и на эе~.шю с:х:емБОй оом:J:!!Юl главного тран
сформатора. Для: этой цел;,. 1.1,~жду каждой фазой схе мной обмот
·ки и верхня!L полюсом мо;:;та ,н;лючаются е11..s:ос:.си С2 , С3 ,
С,., С,. (:вместе с демпфирУ',ощими сопрот;L~лы-шями R2 , Р3 ,
R4, Rs ).
Схема расrrредед,и:ольного устройства средней точки под
с1;анц,ш представлена Ба рис .В-~-. Средння :rorп;:a подстанции
на с·:оро:-:е поот::>Р.янога тоЕа "С;уществлэ,:а в виде соорнО1⁄4 ши-
1ш (I) и присоедюн;е~: crr rc рабочему за;-;r:;м.,1и1'едю (2), рассчи
танiщму на длительное прате1,:а~-ше ношшашного тока переда
чи"' С целью за.щиты Мб'!.1аллических инструн::.;ий, располОженных
:з <)е1рн,, от рэ.зрущениf! то,шал в зе11.ле, рабочие зазелшители
. от; ;есе ны o·r под::тс",1щий на рш:ото,:ние:
26 ,5 rщ на Волго-
градс!,ОЙ щ)дстющ.,:и и 32 ю1 -на Михаv~11оr;ской. Gnfi3Ь между
раоочиы заземлеш1ем и преаоразова:;.'едьной подстанцией осуще
с1·влf1ется эаз(; м..тrпющей линией (3), которая вычолнена воздуш
н:Jй, с двукн изолировюшьн.ш друг от друга проводами. Выход
из ~шждол подстыщюr Выполнен двуын ка6елшш ( 4) напряжени_
ем IO IOJ д;rин:Jй 2-i-2 ,5 ,о,:. I;ри работе передачи' д,вумя полу
цепнми в сшшетричнол; реы-11Jе т:J1, в зазе~L"1Р.;0щей юшии отс~,т
ствует, и патыщие~, средних s.'очек преобразовательных под
с•.rанций равен нулю. !lри раб:не одной п:.щуцепи в унип:Jлярном
режи:ме потенциа.;--r среднеИ точки равен падению напрнженин в
ра6очеы заз е1.шении и в зазеw:яющей линии и при н:Jминально1.1
токе саставляет окола 2 ~:в. В аварийных режимах возможно
поя:влеаие sначательпых перенаnрнжений, поэтому распредуст
райство средней т:Jчю.: выuолнено на ~,:ласе изол~щии IO кв и
вк.пю чает 1,омпле1:с устрQйств sащаты, измерения тока и на
п_р,;женип, !(Онтроля за с:Jстопнием заэешrяющеИ лиы~и.
Разрядник тнпа РГ-С;(.; (5), представляющий собой стержне
вой защитный про,,,е,::у'п1с с про6и.вным напряжение!\! ,20 ю~,вклю
чеи v.е:кду ;;шной распредустрсйства средней точки и коитуро.м
защитн::~го зазеылс;ын. Параллельно разряд~шку Вi(Лючен воздуш-
-18-
"
-,.
•'
.-
JI
1
1
131
PJ:IC, В--4
-19-
ный :вьшлючател:ь (б) типа вв~rо, 1щнтакты которого иоршэ.лъ-
но р~:шомкнуты. в· случае ::,оs11июивею1н пере!iапряже~шй ра:,р,,д
ни1t проои:ваf>•.rся: и 01· :в.ютченног:) с ним последовательно иэые
рительного ~:равсформатора тока (7) через ры~е подается: им
пульс на включение BB-IO, в реаул:ьтате чег::~ разрядник шун
тируется и протекание т,ша в нем прi.н,ращается. Черt:Jз про!4е
жут01-t времени, достаточный для вос:становления эшж·.rричсс;-;::~щ
прочности разряднш~а, реле сшова :Jтключает BB-IO. Если про
бой разрядника оыл r.шедствием nереходн::Jго процесса, то пооле
отютчениа :выr~ючатешr :восстанавливает,:я нормады1а11 работа
передачи; если же произошел о6рав заземдшощей линии, то при
попытке 01•rи1ючит:ь BB-IO r.отенциал средней точ1~и новыситсr1,
разряднюt снова прооъется, ЕВ-10 :в;t..1ючитсf!-1. а релейная защи
та пошлет на пуJrьт управлениR .и.1:.шул:ьс, ко·.rорый может быть
принят itaI( сигнал ИJШ испол:ьsо:sа .н для шнома-:;;ического от~~лю
ченин передачи. В теченид .врrжени г::~рения дуги раэря;цню.а. и
cro шунтиро:ванин :внключэ.тедем рабочий то.к передачи направля~
е•rся в защитиое зааемление подс1:ющии (S), кото9ое поэтому
должно с5ыть рассчитано на кра1·ковременное протен:шше больших
аварийньrх токод. для коатроля сохра~шос ·rи заэе1шmощей лшши
на ее провода с помощью п::~д11итывающего трансфор1ытора (9),
:в торичнаf! обмотка которого рассчитана на протекание рабочего
тока .~1ередач~1, накладывается переменный то1, от источни:r<а на-.
пря:жения 380 :в.
Для пред::Jтвр,щения прою1кновения на заземд8.!Ощую линию
высших гармонических токов, вози.икат;;их при работе преобра
зо:вателя, к шине распредустройства средней точки nрисоедиве
на конденсаторная dатарея (10) емкостью 76+100 1.шф.
Sащитаот атмосферных·неренапряжений, могущих поступать
.на
п:,дстанцию со сторою,~ эазеJ;!ЛffЮЩей лини.и, осуществляется
ус·.rановкоii! защ:.1тных промежутков (П) в местах переходоп ка--
6еJ1.Ъны.х :ввод::Jв в ваздушные лишш· и конденсаторов (I2} ем
стыо З ыкф, вкrJОчен~шх между ;,азеWiнющей.линией и· защитнw
за,зеl(Лениеы подст анции.
для 11зцеренин така в подуцепях передачи устана:вл~uают
ся траuсфор1,ш,·rары тока (13) в местах соединения шины посто
яю1ого тоь:а с шиной распредустройстьа средней точки.Контроль
нanpm:e·1н4il :в средней 'l'Очке осущдст:в.пяется с поwощью оwичес"
-20-
Q
d
кого д.елителя напряжения(I4) типа ИДН-IО, а контроль тока,
.в заземляющей линии - с i1омощью устано.зленды.х :s 1tаждом про
воде трансформаторов тока (I5) типа TП'l'-IO.
длн ре.в11зии оборудования: предусмотрен разъединитель(Iб)
с эаземляющ;ши ножами. *
.~
,..
С целью закрепления и уrлубления теоретически.,х с.ведений,
полученных студен•хами на лекцил.х, программой курса предусмот
рено выполнение лабораторных работ по экспериментальномi ис
следованию нэ. физических модел~r.t электро,.1агнитных процессов
в дрео◊разо.вателе, ра6отающем в вьшрямительном и инверторном
р011:има.х, по практическому ознющмлению с методам.11 ре1,уш1ро
вания режимов линии элентра:1ередачи энергии постоянным током
и ее характеристиками, · а тaitzce по исследованию на модели од
ного иэ .компенсациошшх преобразоват,шей.
Каждая многомостовая преобразовательная подстанция мо
делируется одномостовыми преобразователями МП-I и МП-2,вы
nолненными на т;1ра:rронах ТГ-5/З (рис.В-5). К сет.и переменно
го i'or,a силовые трансформаторы т;..1 а Т-2 ка:кдого прео6раэо
ва•.rеля подключены через трехфазные &Втотраисформаторы AT-I ·и
АТ-2, собранные из лабораторных аиотрансфор1iатаров типа
JlA1'P-I и предназначенные ддя плавного I)'t.JioyJrйpoвaния наnрюке
ния на сетевой стороне преобразователе й. ·· 11ре66разовательные
трансформаторы :выполнчны с весьма ыалым соr.ротивле1шем рассе
ннин, что позволяет исследовать режим мгноье~:шой ко1.ш:утации
токов вентилеи преоораэователей. Доведение величин индуктив~
ных фазных сопротивлений преобразователей до тех же значений,
что и в реальных электроrrере;rrача.х постоннного тока, осуще
ствляется :включением последовательно с каждой фазой вентидь
ных обмоток трансформаторов добавочных катушек инду~tтивности
X/(f и Хх2 • Система формированин управлнющих импульсов кы,-
-
-
~
-,,
'·
.'
дого преобразователя питается от Ы,ти пере.~енноrо тока через
свой · фазорегулятор,с помащью нотарого можн::J установить .вруч
ную требуемый угол упраменин .
Измерение фазных тoita, напр.т,ения, угла сдвига фаз ,актив
ной .мощности осуществлнется на вентил·ьной стороне каждого nре
обраэоватещ,и::Jго трансформатора ю.шеры етрами, вольтыетрами,
фазометрами и ваттыетрами. Кривые то~tов и напряжений на раз
личных: участках преосразователей исслещ'Ются с помощью элек-
- 2I-
:;;;,,~- -o --L -~ -- ~,
t:;,,~' "J
IJg
J,
''.
41
.&-
tроиного ocциJLJiorpaфa, для чеrо :в токовые цепи врезаны шунты.
Для изиерения углов управдения, коuuутац,щ и nогаса.ч_ия по _____ _
.кривой напряжения аа :вен~;,.ле или 1~еждуфе.зноrQ напрнс:f;НИЯ вен
тильной обиоткu оледуеж проJСалиброват:ь усиленйе осциллографа
no rоризонта.JШ, чтобы отрезоt. длилой 60 мм на sкрме соот:зет
с~.ьовал 60-ти эле1tl'рическим градусам:, т. е. интервалу uei:r,цy
началами очередных коымутаци~ тоь:о:в вентилей. На стороне по
отоя1шоrо тока каждого nреобразоват~шя В,/\Лючены вол:r,тметр и
амперметр магнито-электрической системы. дJIЯ сг11ажи:ваюнr пул:ь
саций т:ща передач:и· Ълудат реак•.rоры P-I и Р-i~%Р ;·ла6оратори.и
исследуются статические ре:~юш электропередач,i / в ·которых иг
рает роль толы;;о активное сопротивление z" цепи nоото:шноrо
тока, поэтому линия моделируется с помощью ;сомплекта реосжа
тов на различные номинал:ы,ые токи.
Вначале выполняется работа по исследованию выпрщ~ительнсrо
режима nреоСJра3ователя МП-I (рис.В-5). При этом преобразова
тель M!l-2 1с се·.rи nеремешшг:)· тока не :sют...iОчаетса, а ero зажи
мы постоянного тока эакорачщ:аются.
При исследовании ииверторного режима nреобре.зователя МП-I
соСJире.ется схема рио.В-5 полностью, преооразо:ватель МП-2 пе
реводится :в неуправляемый выпря1.1ител:оный режим, в линию 11:во
дятся реостаты 'Z/1 о оолъшиы солрот.у..влею11;м, чтобы ограни-
чит:ь токи при опро1шдЫЕании инвертJра .
..
.
• 3аТ(;,М исследуется элек1ропередача псстоянне>го то:кэ:1:\-:'·.це
JIОМ , пр;! этом линия имитируете~ реостатаы.и 'Z,1 неоол:ьшо~Ь ,
сопротЮJления. Дейст.вия рзгулятора ~ока на выпрямительной и
регулятора минимального тока на инвертсрной подстанциях в
статических режимах ммитируются ~зменением уг~ов управления
:выпрямителя и инвертора :вручнJ'Ю с помощLю фазорегуляторов.
!СОWiенсационная схеме преобразования выполняется на той
же тиратронной модели с дооавление.1.1 1tоШ1утирующего з:вена.
Описания лабораторных работ, пр~еденные ниже, содержат
подробное изложение осно1н1:.~го матер:r.ала по соответствующим раз
дела.1.1 уч:еоной програмШ1, котсрый неаоходимо усзоит:ь перед и:х:
:выполнением . Поэтому настоящее руководство может одновреиенно
служить и учебным пособием по теоретическому ку~оу.
-23-
Ла6ораториая раС5ота
ИССЛЩ(ОВЛНИЕ МОСТОВОГО НРЕСJБРАЗОВАТЕЛfi
В BЫil.PK··IV!11EJlЫiObl Р~tИ!ЛЕ
НоI
цЕЛЬ РА.ьОТЫ - исследование и спнтие хщJаr,:;теристик статиче
скога JН:!,iТJF. .:.ш·.rелыюг::, режима трехфазного мо
с1'ового пpeodpas ::шателя.
СОД ТЕР J.i\Ш1Б Р АЕО'JЪ!
В работе иsыеряются то!\, нэ.аря,~ение, угол сдвига между
1'01-:ом и напрпжени,,а и а1,:тивная 1.iощность одпой фа:щ ъентил:ь
но ;i обаот1ш преаОразоы1тсм1, а таю.:е :выг.рш,шенные ток и на
пр :-::кение прео6разонэ:rелн. l!::J:,,еряются углы коимутац;,ы в режи
мах с неизш::нным углом уnравлениfi при различных :i:JЫПрю,шенных
токах. Определяетсн ивдук·rнвн:::нз сопр:.J:rивле,ше фазы преоdраао
вателя. Осциллогрэ.фирую:rся 'l'O,tи и напрн,:ениn на ос:новных
эле,Ае ,и.•а..-,с прео6рыователя. Строятся: :внешние хара1,теристи1ш
выпрямителя. Опыты nроизводнтсн r:ри реалышы и очень мw1оы
значениюс индукт ю,ного фазного сопротилден;,я для неуnравляе-
110 го и упра:вляемы.х режиыов .выпрямителя при Dключенных и зако~
рочен:н-пс сглаж.11.:вающих ре,щторах :в цепи по,::тоянного 1· ока.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОJЮ.ШНИН
Выnрямител:ь представляет сооай статическае устроl.ство,
предназначенное для nреооразования эiiергии переменного тоrса
:в энергию постоянного така.
Поскольку в системе передачи электрической энергии :вы
прш,1и ·rедь я:вляе1'ся про1.1ежуточаьuJ з:веном,в нем paэJIИ'iaIOT вход
и Еыход. Входом на.зьrвают зажимы выпря..,ителя, 1с которым подво
дится. энергия uт истачника переменного тока, а выходом ~ше
нуют _зш;шы, к каторщ.1 прис::,единяют приемник постоянного
тока.
В о6щеи CJJyчae зш1рю.ытел:ь 1.1ожет быть представлен в :ви
де следу};)ще~ структурной cxeLW (рис. I-I)
С.иловой трансформа.~'ОР (J.) служ:1.1 для согласо:зашн,: входно
го и 11ы.ход1iого nапря..жен11й вш1рт.-штелft. а тау.же ДJ!Я нреобра
эованин числа фаз ша•ающей с11стемы напряжени й, ес;rи оно не
ссот:зетс:t•Еует числу фаз вентильного ощ)ка. Кроме того,тран
сфорJJ.щтор поэJJоляет осуществить элеrи:р,1чесь:ую изощщию между
вхQд;ш1.ш и выходными цепями JJы11рт,штеля. Ьлок вентилей (2) осу
щест:алнет сюJу фу~кцию Еыпрm,шс:нм; переменного то1<а . Сглажи
вшощий филир (S) ,;вляется: звеном, уменъшающ;;м. пульсации .вып
рr1мленного тоr-~а в цеп·и нсi.rр;уэ1~и. В с1r ~·1чае управлпе:~ого выпря
ми•.rеля ь структуру схемы вхад1iт еще блок (4), содержащий систе
му упра.sлеш:н вентюшми и систему авто1шт11чес1щга регулира:ва
нин. ,1.\ля целей защи·rы са;дого вьшрныителя от повреждения .в
а:ва.рийных ре,-шмах в его схему nходит еще блок защиты и сигна
ли.зац~ш (5),
В 1:rекаторых случы·.х а:~делы.ые описанные звенья в схеме
ышря.rдителя могут отсутствовать (случай оестрансформатарна
го вЕ.юочеrrюr выпрн,~ителя, работа · без фильтра, неуправляемый
выпрнмнтелъ).
Зиачs.J:е ра.осмотр,ш 1~а:, наиболее простой неуправляемый ре
Еим :выпрямителяi' Схеиа трехфазnоге> МОС'l1ОВОГ::> выпрямителя с
ую"занием напразлений отсчета пало,штельных значений напрн
же;,ий и то1сов изаоражена на рис . I-2,a',6 .. Нумерация: вентилей
на · схеме соответствует очередnости :sстуrrления 11ue в работу.
Вентили Вl, В3 , В5, . катады которы..х объединены , образуют ка
тадНJ'!О группу, •а вентили В4, Вб, :В2, аноды катарых соедине-
ны ш,жду собой, образуют анодную группу :вентилей.
Для упрощения анализа бу~ :; м .считать вы1тили идеальншш:
их сопротивление :в про водящеu нацравлеюш равна нулю, :в обрат
нам напμавлении - Сiескон ечн о . ве;rика.
В неуправлнемам выпрямительном рею:uе работают преобразо
вате ли на неуправляемых ве11т1-шнх. ii оследние вступают в рабо
ту, начиная с мaJferи:·a, к огда по·rенциал анода у?а ве1Jтилн
превысит потенциал ка1°ада 11(' этаго же вентиля, другими сло
вами, когда напряжение анод-~;;атад венти.'!я Uак = $Са- 5'7к
станет положительны:.1 .
В случае sле"трапередачи пасто,иJёого така в прс:образова
теле применяютс я вентили с частнчпой :,rпра:вляе;;астью. Для
- 25-
о
li
· осуществления неуправляемого .выпря,шiтел:ъного р еж,:~:а к ИD-'
ме нту , 1,огда напряжение анод-ка1·од ·:вс:нтилн стs.с1ет поло ;ш
т елы,ь.·11, ооя.зателъны1.1 услозие~l дл,'l встуnлен1ёя управлаеrs!:ОГО
вент1!.!Iя JJ раdо ту нвдяется подача на eI'o управляющий злек
трод отпирающего импульса. Поскольку воадеИ01·::же:л на управ
ляющий эJrек•rрод нельзя преr:ратить протек,:шие тою;1 через
вс~уnи:вЕ.1ий в р аоа~'У вентилъ , поеледний и назьu1с1.~т :вентилем с
частичной упраБ1н1емостью" Ток через упра:~зляе~н~й :зен11 !-~дь nр о
теУ.ает ышо·rь до ы::>1~сн·.rа, к:>гда er:;, напрттжешr.е а1:Qд-,са~·од
стане т отрицательным.
Н а рис. 1-3,а при:ведены :временные граwмки фазны:r. на:rрf{
жений Uщ" i./в0, Uco вен·rил.ьной ооuотки преоораэователъно
го тра1н~ф~р.ма 'J:Q ра. Если 11ранять за нулъ по~1 енциw1 нулево и
точки Веf:2.'ИЛЬНОЙ 061.lcJTJ<И' то ПОТЭНJ,Иё!ЛЫ анодов вев:т,те ii !й
ТОДНОЙ гр уr.пы и поте1щиаль: м~·одов вен~'илей анодной группы
будут равны фазнь;м напрнженинм соот.вt.тству;ощl'_х: фг.э вентиль
ной о6мотки. Т;щ через с:>прот:шление ыаrруэюr, как ;13вестно,
проходит от точки с более ьысоким ;~ т:>ч:кб с более ниэюzu по
т еациал:>м , или, гов:>ря усло:ано, от " плюса" 1, 11 11инусун. Сл е
до:аательно , в схеме рис. I-2,a ток прохад},Т от фаэн ·JI'С зы
з ода обмотки с наиоолее высокиrа а:>тенциалом 'lер сз вентиль
катодпЬН группы, с:троти2ление н аrруз1<:л, ~. с;н~шль анодной гру
ппы 1с ф&зному в ыводу :вентю1ы1ой 06ЕС>т.ю1, лмею;~е1,, у JJ дан:;-:ый
1-~ о мент rа;,шй низкий по теициал,и затем 1⁄4ерез у110.1::янутuе две
фазы пентилы1 о й оСiио·пш.
Положим длн упрощен!':я анализа, чт о фэ.зное ищ1,у!tТИЕН:>е
сопротивл е ние sыпр,шите л я ра:зно нулю. Тогда 1сш,:ы;;~ацин тош1
ьент;;шей 6р,е т мгновыrной: в цепи, не содерJкаil!.ей кнду:~.т,шно
сти, то 1с щ)ЖGТ ыrновеш10 измениться. Другш.1и с1::>ва1.ш , внхо,zr
одного в е нтил я из раб:и:·ы и вступление др угvr·о вентиля: :в ра
боту происходят мгн:>зеи!!о. Таюш ооразаы, при мгu о:ве~ш:> й r:ом
му тации в рао оте .iJСегда участвуют два вентишr: вu нтиль катод
ной груш,ы, у которого потенциал э.на.ь:г. ;1аи:з!.:iс :п11й, и вен:r:шъ
анодной групrш, у которого в .дашшй ~«:,мен:] ПОNНЦ /iал ,,э:r:.;дз.
са.ыый ,шзю1й. Идеальный вен? ил ъ .при: м г ь о веиной 1,:>;.щутац.н,
можно расс1.1атрива т ь ка к мгновеюrа ~ейс1•:зующ11й в1щлюч1.iтеш,:
QH включается: :в 1,юыен т г.е реходг. его 11апря::~ени:я анод-юiтод ст
отрица~ельных: ;. ПОЛОЖИТЕ:ЛЪНШ! эначенИFJ.:, и EJ:!iUi:OЧ8. E:T CН. в Ы~)--
-2'1-
\...
?Jl.
[/2
iJ-
t'a"t
lct
г) ,о
к
2 -r,
зr,
?;2-
iач
,,
-~
1
"
.,
1
д)
'
-~
'J[
2Е
З:,r
:· \.
tд
,
v~
е)
,х
2я
Зz
-&
..
!
1Ал
ж)D
~
"
I-3
-6,
,.-~.
~-.
-'-.О-
мент перехода этого напряжения от nолоюи:·ельных r, отр,ща.
теш,ным значен~!Ш. Из графиков потенциало:в рис~ I-3, а вид-
но, что начиная с ц:щента 4 наи:ы>iсщим ста.ноюи:ся nотен.;.
циал точци а, следова~•ель.но, в рас5оту должен :вступить вен
тид.ь вr. Низ;::;:~.: :в зто :ере:~л является потенциал точки e,cJie-
ДOliai•eльнo, раоота.ет .вент11.л:ь .86 :вплохь до момента ~. начи
ная с которогQ, вс:Гупает в ра<5оту :вентиль В2, так как низшим
телер:ь становится по·сенциа.,1 !1:очки С. В ио.ь.:еnт ~ ток перехо
ди~• с :вентиля BI на вентиль БЗ, так как в этот момент высшим
становится nотснц,;ал ююда вз, т.е. ТОЧЮ1 б. Таким о◊разом,
ко1.щутацш~ токав вент~,шей происходят паочередно в ка:..·од:rой и
анод,:ой группах. 1{аждый вентиль работает одну треть периода
сети.
1'а..~ как напрr.же:-ше анод-катод раоохающего .вен',Ш!Я приня
то равиым нудю, то поте1щиал 1tатодоБ Х :вентилей BI,B3,B5 из
исшяетса по :верхней огиСiающей фаз1шх напряжений, а потенциал
ааодов N вент,.лей В4,.Вб,В2 - по ы~жней оrиоающей тех же на
прr2.ею1й. Следозат~;лъно, тсч~tа К является поло:.:1:iтзльныи: вьшо
доУ, а точка N - отрицательным выводом nыпрю.штеля.
Выпр,.J.:Левное наnр:Lт:ение Ua преобразо.вателя отсчитьшает- i
ся, как и выnрнШiенuый ~·о.к id, от полош1тельного к отр,щатель-
..ному
выв~ду: Ud= (./Jк
-
((JN .выпрнмлышоё нщ-iрнжсние (Ud.-:;_ -·
рис. I-3,6) :жреде,1яетси кш•: разност:ь фазных напрм:ен:1й,т.е.
ка..1t мехдуфазное (линейное) напря;-;е1-ше, :sенпiльной 06мот1tи.
Период ее из1.1uнеiшя равен интервалу между соседними комыута
цин.ч:и в .выпря2.штеле, т.е. в шесть раз меньше периода v.зиене
ния: напр,rдени:я сети, поэтаыj' такие трехфазные вшrр.FШит;,ли на
зы.вают условно-шестифазны.ми.
Постоmшая составляющая 1⁄4 вьшрям.,"'!енного напряжения,
(среднее его значение за период по:вторяе1.1ости, ра:еный -:YJ==60
эле1tтрических градусов частоты / сети) при мгновенной
коммутации 01· тока не зависит и равна
_
З+%
·
ЗУБ
..
,
Uio-лf WЦ.cosJ-dJ= л Uv =~.з4 z;;_,
тr •-.11⁄4
"
.
·
''
где И lr - действующее значение фазного напрю,:ения вентиль-
ной обмотки, J-= (;.)t = 2 J!/ f - текущий элек
трычесю1й угол.
-29-
.Вщцщ-~еJ.1 хе.раитери ст~шо й преоuраэ олатеJ1л :наэы.ваю:r rрафи
цеО;';lt+ :а1;:ражщшую завнаимоат;, • i~{ fd ) : ш:~ оtн1 ор.ци.нат от
~НЩ}!.fi\3.Юё: 1⁄4 , по оси аосцисс - ·
.fd • Пр ,~ 1.11ч10:венной ко ц
w у~1Щij,И д нвупрют не мо м в ы!lрш.; и теле постоянаая составшпощ аа
.I\Ы!!))!lM.)Jf.)H;I ON напр~rже1шя Ucfo за.висит только от ({ , по:э
r о1.1у ~ходна я хар::Jшrе ;)ис ти ка т акого вьшрюш теля представляет
соооц NРИЭОНТМЬНУЮ прямую : {/2= ~о •
Построениr, 1,ривой rf апр пженин анод-1штод вентиля рассмот
ри м длн в r;нтиы! ВI (рл.с . 1-3 , в). С момента выхода вентидн из
р&оо~•ы ег о !Шi!рюкение анод-~штод соглас~;о :второму закону Кирх
го фа в течение одной трети nep>'loдa, пока р&оотает вентиль ВЭ ,
рашю разно сти фаэных напряжений фазы а и фазы 8 вентильной
обм отки. 3а~·ем , в течение следУ"~щсй трети: периода, при раооте
вентюш В5 .н:а-rодной груг11:.1 напряжение анод-ю:J.тод вентилп ВI
равно разности фаз1шх напряжений фазы а и ф<lЗЪI С. Временные
графщ-и напряжений на остальных вен•.rилях о:rличаютс.я сДDигом
на соотнетств;у-ющий электрический угол: 60°, r20° и т .д. Напря
жекие анvд-хатод вент.1.1Jrя остается отр,щателышм :в течение
всей нераоачеН часта периода и достю·ает 1.1а1(симальноrо по но
дулю значения, равного амплитуде 1.!:еJ!'.дуфазного напряжения
вентv~Льной обмотки:
Uак макс=Уб и;.= tDS l/d
Кривые выпрямленных то1-а ic1 11 напр~шения Ud при
работе выпрю.1;-;телн на активное с:)Противление •согласно зако-
ну Ома tid.:. 7,,(,d имеют одиhа.'-овую форму (рис. I-3,6), пос
тоянная соста:влruоще.я В!.!Прfl!,{ленного тока при наличии и при
отсутствии сглЭJ.{ивающего реактора Ld определяется в завы
симости только от ахтивного сопроти:влеция цепи постоянного
тока:
Ток ра6отаrщего Еенти;т1я при поз~ожительно1.1 направлении
отсчета от его анода к 1,атоду равен выпрямленному току.
Кривые токов вентилей ВI и JJ4- · пр иве ден ы
на рис. 1-3,г,д: пун
:ктироц при Ld .:.О, сплощш,ши линиями - при бесконечно боль
шой инду,,тивности Ld, т.е. при идеально сглаженном :вьmряы
ленном то1,е.
-3 0-
.,.
•.1
Ток фа3ы а 1н:нтJшьн.ой оом~:1:ю1 (pita. I•8,~) n;,1н .~ыбр:ш- •
11ых nоложи:rельных наnрапJ1он11nх ON'IOTI;\ ра11он rн,:шос:rи •roito:i
:венти.11еit BI ц В4: ta= '-а,- ia;,..
ТО!СИ фаз 8 д С BGl!'JiИJIЫIQЙ Ocilo!O'J. 'l<t, CДlJИHJT!a! l\ О'-'ОРОИУ
отстаьания соот:аето:r:в енно на 120° и 240° от :rсжа ф~2ы а,
Фазный :rок oe:rщ.o.tt обuотюt no1i~1 opno:r 110 формt, i~:.шы !I
ток :ВSH:CИJIЬHO\t OdUЩIO'I И O!l.'Jtичae:roa о~ НФl'О no Jit/JlИЧИJ\(.) 1
так ка1t обычно коэфф~щ 1~ент траttафорьнщии np~o6p.1sontroш,н:.
гo тра11сфор1tа:rора не рад,;>Н I, Наыаг1н1чиJЗэ.ю щиi1 ~,ж ое~е:вон
осiмотки сост аэдяет :все1'0 нес:ttолысо 11р оцент о:r:1 ~!il иомшнально
го значени я ~ока этой обмотки, и 01•0 при ripиei,1ю,t01шi,I:< рэ.оче•
тах поэ тоыу не уч,tты.1нu◊:с.
Фаэныи ток Ш!Т,,ющей JJtШРЯМИТС.'lЬ JШЮШ J1Gp~мeнt!ON) то.ка
равен 'l1оку соот:ветствующtЭJ.1 G,,al;jьt ce :re:ao :-.i оомО 'J:Ю! Щ-нi ооедюн,-·
нии з:вездои (рис. I-2,a.), а при соединении ое:rево й ::)(51~ 0:r.ю~
треу1•ольникоi.! - равен разнос~•:~ ;цъух фазных тско:а се·.rевой об
мотки: согласно перво1.1у :нн,ону Кирхrофэ. nри ;ую:1занвых на рис.
I-2,б ПОдОЖИ'!'еJI:ЬИЫХ IНЭ.драJJдl;)НИтс 01'СЧета iдд = iд - iв 1
lв!l= (,в -iс, ic1/= i..c -iA,.
На рис . I-З,ж нриве:це н врем:еИ•
ной графи ~:t тн1е иного тою1 tдд.
Средне е и действующее значеюнt то1,а :ве ю:юrя при идеаль
но огла.'Кднном т;жо fa ра13ны ооотве~ствен:,о:
•
./,271⁄4.J
fв =Vfii/ /d~ d{} = ,;f-
.
о
.
11:оэфф,щиенты ио11олъэо:1ншия венти;rя по напряжению и току
равны :
т
v,.= t/u;aкc - t05: V
lв I 057~
"i-
,
''I=lct=УЗ='/.
Перей,цец·к рассмотр~нию управляемо го выпр!Ыительнсго
режима np11 игно:венной коммутации.
Если :в иоиент • 1с огда напряжение анод-катод очередного
:вентиля стано:вится положлтельным (~.:омент естест:венноrо отпи
рания, иоыент. ооо:rrsетотвующий т Jчке пересе че:;ия крюшх фа:;
ных наnряже~н1й очередного и предыдущего :вен тале й тол же
группы), отоутст:вует отпирающий импульс на уnрJ.Влr.:,JЩё;!.1 элех
троде очередного .вентWiя, то после днv.й не вступит :в раооту,
и 6удет nродол.1:атъ работать nредыдуgиИ :вентиJl:ь. Такн:t oopi~.. -
-
ЗI-
,-t
\<i~
'--~-· /"
эом, эа,держка н.э. некоторый эле,стрическv.й угол r:x: подачи от
пирающего .ю.ш ульса на оч.ередноj 11ентшп, при.водит к задер2t-
ке ;;,ступшшип iз pado:':y Э'roro вентим1. Уго;1 з щерт;:и, отсчиты- 1
паеиый Oi' MQMeH 'r1 г. естественного отпl,1рани.я до момента подачи
1
•уnра:вляющЕlrQ .ю,шульса, на;зьmают углем упрэ.Еления (регул,1ро-
ванин) преобразователя, ·а чаще rrp~cтo- угi1011 выл.рЯи..11ания.
На рис. I--4,a,6 приЕбдены !iремЕ1ю:ые граф~ши фазных иа
прт::ени.И ьенi'ИЛЬЕОй :;бмотю1 и :выпря,.uнщного :напр"жания для
ДЬу:.< ЗiiatH.JHИЙ угла упра:элен;щ.
t ,ol.,
ud~~ -
11⁄4
oj
1[
а)
zj-
о
О(.
1
iIС(;
i-= -1
'J[ 'Х
зз
б) сх=90°
;1з кри.вых рис. 1--1+ :аадно, что увел:1чен.1~1а угла упра:влеииа
:~ рv..вод11т к y,..1e:iЬ:iieF.шo постоm'ной составляющей выпрямле~шого
i:!апрF2с:аи.:1, nри'iем здесь в::>змоRны д11а :;~еШ11.1а: I) с< =Q_+§Q 0
о псr:рор,:в1;ы1, :аь:прfi:ПiбННlс:11 -·,:апрп:,,:ен::iем~ 2) - ~ >60°-- с
npep::З~,:c7:.:Z:l ::;ur:l)я!,:J:e:·:z-1:.J:t. l:!.e.Пpi1.·~~en•1eu.
Ери ч~сто акти.::та;~, нагрузке :виnрm!J1телк, 1'.е. при Ld :.аО,
.во второи ре;:.ю.:.е ~~1 т.;:;z,,,ос·.r:ь рааоты кг.цого :вентw.я 1 равнаk
-32-
..
..
120°- ос, стаиовитоя меньше, чеи 60°. По::1тому, чтобы обеоnе
чить нормальную работу мостового выпрямителя с одновреыеи
н1,1м протеканием тока по одному вентилю катодной и одnому
вентилю анодной групп, необходиыо одновременно с ПQ),\ачей
удра:вляющего иипул:t.са на очередной вентиль одном :rp~·tш;1 по
давать управляющий инпудьс }1 на тот :вентиль другой ;rрупnы,
который должен D это время провод11ть ток. Отсюда оледует;Ч(!!О
уnравл~щий иыпудьо должен ииет:ь длительиостъ большую, чем
60°, или же, при меньшей длительноот~,на.каждый вентиль дол
жны nодаватъоя дэа имуnъоа а интервмом в 60°, тогда р~бота
выпрямителя будет обесnечеnа nри JIЮOOM характере наrр~~и.
Для nервого режима, 0< °' <"3⁄4 ,, :величина среднеrо зна
чения въшр~шленного напряжЕНiИЯ может быть nайдвна 1-ледующю.1
образом
для Dторого режима, о(>3⁄4 ., среднее з11а1lение :вьшрлмлен
ноrо напряжения равно
:1l'
,
f/4:::;-J/ r1f ~stit r!diY=7/40 ji+cos(,J +1/
:,r
'
'
'
'
'
у+~
'
.
',
''
.
Как :видно из лоследней форыу.nы, nредел:ьныы углом реrу-
лиро:ваю~я, nри котором {/4t становится равным нуnю. еляет
ся в этом случае ·угол Dtnp = 120° •
.Теперь
рассмотрим режим работы выпрямителя при наличии
бесконечно большой индуктивности .в цепи наrрузки. В этом
случае :выпрямленный ток идеально сrдажев: и неnрерывец :во
:всем диапазоне регулиро:вания. Для иллюстрации рассматриваемо
го режыма на рис. I-5 приведены кри.вые · фазных напряжений :вен
тильной обмо'1:ки питающего трансформатора, :выпрямленное напря
жение. токи 11ентилей ·и напряжение анод-катод вен:~:и.nя для слу-
-эз-
/
{jак,
.,
чая рабо~ы вш1рямиrеля о уг11ом регуш,rрова:шn ое :::?5 °.
·Жирно й линией обведены yчacтI<VJ синусоид фазных на.пряже1ш:М ,
по поторым изменяютс я потенциалы объед1tненных 1сатодов и
объединенных анодо:в.
Величина среднего значения .выnpf!J'iJleннoгo ,~апрruкения :в
этом случае 1tожет 6ыr:ь .Вli!числона для :все1•0 диапазона регу
лирования 110 .той же формуле, что и :в первом рею1ме при аЕ
тивной ыuгруэке:
1⁄4J=!/40 coscx
Из последнего выражения сJ1.едует, ч~•о .в случае раСiоты зыпря-
1.tителя CQ сгла;.,:енным током предельный угол регулировании
tXnp=90°.
Ма~ссvа~альное значение обратного напряжения на :ве нтиле равно
(15)
Максимал:ьное значение прямог◊ напряжения на :веатиле
U пр макс= 1/25l{.. . 5'itzcx
( Iб)
Соотн◊шенм 1~ежду то~tами uри Ld:::o0 остаются такими же,
что и для неуправляемого .в1шрям.ителя .
В реальных в1,шрямитеш,х индуктию1ост:ь рассеянии о<5мо тоr~
трансфот:шатора и .1шдукти:вностъ фазы пi4тающеИ ,;;ети перем ен
ного тorta отличны от нуля. Вследствие этого мгыовенная ~со м
. мутация невозможна, и переходной процесс пер01иrюченил т:жа
с одного вентиля на другой щrится определенное :r.рем11, в т е
чение 1t◊торого •r◊к одной фазы от fct У!1.еньшается до нуля ,,
а т:ж :второй фазы возрастает от О до 3⁄4·
Интервал,~ течение 1tоторого длится переход тока с раоо-
•·"тающего иа Qtzередно й вент.илъ, наюшается в :в ыпр ?.Ми теле в
момент, соо:г11етству-,ощий углу о,: , иэ1Аеряе тс~ обычно в элек
трических градусах И наэъщаеТС.fl уГЛQ!J 1,омыуТtlЦИИ d • В Т0-
Ч6Н116 1соммутационнс:го интер в ала через »ыход я.щий и,~-' р(;\боты
11 :вступающий :в работу лент юr и эа~сорач.иJ1аю т с я. дnе фаз ы вен
т11J1ьной обмотки nреобраэ о:ва тещ,но1'0 трансфQрм ат :;ра. При
ащшиз е доз11икruощеrо переходно r• о uроцес о а обычно Еыполняют
при:в е;цение к◊нтур а , CDЯЭ a!iJiOГO llaI'!Ш.'l'HU с: .\НЩТИЛЬ!iQЙ о 6ы:от -
-35-
.>····. . .
кой 1t1 обраэоваиного сетевой обмоткой 11рео6разо:за~мы1ого
трансфОрматора и оетью переменноrо т,ша. к 11ентидьной об
мотке. 11ереходныt1 ток в нонтуре коммутации наэьmают :~:оком
коммутации вентилей.
.
•
• Положительные наnраэдония то1щ коммутации t~ и тока
il.Гo и э.д.с. evo очередаой фаэы .вы6ерем одинаковыми. Поль-
\, а уясь классическим меfодом, получим такое зыражение для ~о-
•ка коuыутации:
Z' ..п
.
.,
. ,,,,
.,, ,
11 -:xz .r
t,к==1-к+tк=tx+ е
для упрощения анмиза, как и раньше, положим активное со
про'l'юшвние z фазы выnря1штеля равньrм нулю, что вполне до-
пустиы:о для мощных nреобразо:еатi;лей. Индуктивное сопроти:вле-
•"
ние Х фазы равно сумме оопротИIJления фазы сети и рассенния
преос5раэо:вательного трансфор~,щтора, приведенных 1, вент1шъной
обиотке.
На рис. I-б nрюзедеliа расчетная схема протекания токов
при работе :вентиля Вб анодной группы и коммутации токо:в :вен:
:rилей В5 и BI катодной группы. Коммутирующая э.д.с.,действую
щая в контуре коммутации, равна разности з.д.с. очередной и
работающей фаз :В6НТШ1ЬНОЙ Об!iiОТ!СИ:
ек = ev-0
-
еv-n =V24:sttt('ll+ y,,-1-ЗO:J-
-ff
{;.sin(tY+pr 150'J= Уб4s,1,iz(?J+09
Здесь отсчет углов ~ы6ран от момента кошlутации и поэто
му начальный угол у., равен углу управления ас ; El/'- дейст:..
'
':вующее значение фаэЩ)й э.д.с. :вентильной обмот.ки.
..
q
iiринужденная составляющая тока комм:ут1щии рЮ!на. у<1тапо
ви:вшеыусп синусоидал:ьноыу току двухфазного короткого замы-
1,ания на :вентщrъной с1•ороне трапсфорШifОра с амп..1и.тудой 4кт
( c.i, рис. I-?,a):
/::,,... fбEvcos1J..1-«)=-f,urm Co&(i+~)
к 2:х
{.
Постоянную интегриро:вааия А 011ре.цвдяви из t~а1tадъ11ых ус
ло:вий, учитшщя; что соrлаоно перJiо.му закону ~::н.rму'l.'ации tl('(ф:z
:: iV'0 (0} =О:
iк {О)= i,/(0}+ ,4
Л=- i;(о)=~кптсо,sО(
Тщ•да мщкно заnиса'l'ь:
t~ = /2кт {cosrx - cos(Jl+«}j.
йроцесс коммутации оканчивается ;s ~домен:~.• J"")/ , !<Ol'Jta
ток ivo очередного вентv.ля, равный iк , достигнот :ae,'l.11:Чr.f
lШ :выnрямл~юiого •~•о.ка 1d . Исходя из этого, з ,щищщ,~ урав
нение, из .которого щ)ж1:10 определить угол 1,ом14у-rации улра:в.лn
емоrо выпрпмителя:
ld
COSC(-•Cos(cx+j} =--=~ -.
или
/2кт.
)
il"
coscx- cos(cx-f ·;f/ = х·
2т
J,
(I,l)
*
. !.d:Z'
d
.
Вдеоъ х 1/ё' F.
--у-- ):ЩЗЬ!Эают О~НО(ЩС: 6Л Ы1Ш
УО ~v-
L,21fm
инд~' itтивным сопротивлени е м фазы прео6разоJ.Jателn , ид и, пр още ,
ОТ!iОСИ'l'елъным значение ., выnрнмленноrо то1,а.
ПОЛОJiШD ct. :. - ,Q' из ( I. I) подучим ;ур,:дJНЗЮ!е ;ц,ля у1111.а 1'014МУ-
тации неуnравлн()моrо JЗыпрmJите;ош:
f-cosj= [ld . или 1-cosy= :х*
(1 ,2)
вкт
()
От1,1етим nonyxнo, что исходя :rэ урюзнения I, 2 моzшо д о-
вадъно просто опредсли.ть результирующее э.квивалентаое солр о
ти.вление Х фазы nреооразователа, при.веденное ·1 , IletlT hl.J1 :Ыioй
-37-
'·\
\
\
J:'ис. I-7
-3 8-
\
\
\
\
\
2:тr
обмотке . Для этого необход имо в неунраrтяемом выпμЯJштел:ь
ном ре,жиме измерить :выпрямленный 1ок 1d и угол комыутац1r. и
у ..: с помощью осцишrографа; фаsная э .д . с. JJеат;~.'Iьно й 06 -
мот1ш измеряется 1ra1t напряжение Uv- на зажимах этой оомо т
ю1 в режиме холос~·ого хода . Тогда
Х= ~}7 {f-cosJ)
(1,3)
При увеличении угла упра:влення о( от О до 90° угол
коммутации уменьшается при неизменном токе. Форма кривой
тока i1,r0 :вступающего в работу вентиля пр~1 этом иsменя:ет-
~я во время коммутации: уJJеличивается: угол упра.Еления: ,
изменяются: начальные усло:~ия, измеаяется постоянная интегри
рованt,~н А, кривая тока ,( ,,uo на коммутац:,101шо1! ии,ер:вале
повторяет соответст:аующий участок синусоиды тока ком11ута-
ции (,"к , все маньше отличаJощийся от прямей линии (рис . 1-7) .
Зависимость углов ,tоымута.ции выпрямители от относитель
ной :велич,шы вынрям..'!енного то1-:а и угла управления ию.шстри
руетсн кривыми рис. 1-8, выполненными согласно уравнения
(l,I).
В тэч.ение ко11.1.1утацио1шого интервала вw:rримлеаный ток lf
остается: прежним, поэтом:r. i·or~ (,'и-п выходя ще го из работы вен-- '
тиля равен разности t'v,n==fa-iv0 ==fd-t ~ (рис.I-7,6,:в,.г).
Временные графюси э.д.с., напряжочий и т-:жов преобразо-"
вателн в управляемом выпря:ю1тел:ьном режюже при ot. "' зо 0
приведены на рис. I-9 и I-10 .
•
При раооте вентиля во з неко11ыутациоюшй Jштервал через
:вентил:ь протекает ностоя:нный то,с k , резу)lъ·rирующе.я: ин
дуктv.внссть фазы инвертора L= 3/w себя не пр::,явл,lе .1; и на
пряжение на зажимах фазы вентит.,:,ной 06мотк 1,1 рг.в :. о €:е э.д.с.,
как и в случае мгновеннои ко 1.ш ,,:rации, т.е. при ,Т-~О:
Ua.o= еа, Цео=ев , Uco= f!c.
В тэчение Ii'JММ-'JтацисннJr инт е рва.:;1а па вьr;{однщsй из
работы и :астуnа10щей в раdоту t;;о.за:.1 r,р охо ::-tнт из 1,:еняющ1⁄4ес я
токи, равные соответственно fd- iк и i'к. Фазнvе нмрпЖение
O'l' э.д.с. вентилы::ой сбыотки отш1ч:ается па з1::лич11ну э.д.•J.
самоиндукции. Для контура ко:шута:;ди (рлс. I,-6) сuгласнр :в то
роыу эадону !{ирхrофа мо~F.О за~шсат:ь:
-3 9-
i,
град.
10
..
о
0,05' 0,1
О, IS 0,2
x;t,
..,
е -е =xdiк -х d(fd-i,,)
асdvl-
d8,
или
'
2 dt"к.
ео.-:- 6::, =
хd&,
отсюда
х di-1,: - ect.- ее
-
е.....
-
и
(I,4)
d z'l-
-
2
-
2-х
Наnртншие на эажиi.tах: :вс~:упающе й в pa.бciry фазы :в ен:r ю1:ь
щJй ;)611 отю1 равно :напря:кеншо на за:r.ю.!щс фазы, ныходнщой из
(I,5)
Тэ.ющ оораэом, в Jю.зных напр я:;сеш1юс вентильной обмот1~и
(p.;c.I-IQ.1 C'i) поп1шя.'ОТ ''fl КО!,1.rутациониые пики, :е.е . состащrн
ющне t,(7: , об~слол ,11е н 1ше из меr,,еш-1Ещ 'tоков фаз в течение 1,ом-
1.~;(Nщщншого иптерD1:1ла (заш111 рнхо:ванные уч астки на рис.I-9,а ,
а 1'&I{ЖG 1tр}1.1ще ри.:.:. I-!0, а). Фс~р:-1а кривых 1,ош1утационных на
nраж0ш1й 1.1 . ~
зависщ от тока и уr-ла уnравлениr., поэтому при
их 11зме1:1ении нз1,1щщется и форма 1'рш,ы.х фазных напрнжений.
В междуфазноrл напррJКении, р ав1;:.,м разности фазных напря
жений вентилы1ой 06 1.а•п:и, таю;,е nо яздruот ся соот.ветству-,ощие
ком~1утационные пиюд . На рис.I-1O,в приведена кривая напряже
ш:я Uac={,(ao-Uco,
Потенциыr Сfк тСJчки К выпрлми •1· еля, если по11СJжить у?0 =0 ,
рз.nен фазному напряжению Uко раоатающей фазы.В течение к◊м
мутtщии токов вентилей потенциад 'l'Очю1 К согласно (I,5)раIЗен
полусушю фазных э .д. с. вентильной обмот~ш, участвующих в ком
мутации. Аналогично щн• енциад fN :rочки N выпрЯ11ителя равен
·напрлжению 1..lно ,опред еллемому по э . д. с . работающей фазы в
анодной группе и ко.1,z утационноыу напряжению . Временные графи-
ки патенциалав точ:е,1 К и О наказаны талстЬ111и линиru.1и на
рис.I-9,а.
По с тоянная
Ud= С/к- (j)N
меньше, чем при
состг.влruощая ~ вып;юJЛышого напряжения
(рис. I-~ .г )
за счет коммутаций ста~iовитсн
мгновенной комыутации. ата снижение L1 [&
-4 1-
\
а)
г)о
tlaк
..
~.
iot+.X.
'
2
О(
х
..
/
МО!~но :ю,1чисзшть как постошшую составдЯJОщую коммутационно
го напряжения (4, вычитающегося из кривой Ud шесть раз
за период. С уче:~·ом (I,4) получим;
r
,
.л!h= ()6 !их d-J= ..J..JYБ Е~ s{n(?J+o<)d.z9=
,е.::ТГ}с
.J[" 2
.
о
о
.
= зГБ Е (cosrx-cos{cx:+;Jl= UJ cosoc - cos(o<'-t -1}
(I ,б)
2Jf 1r
!J'
0
2
Слздовательно ,постоmrнаs сос,rа:влfiЮщан [/2 выпрЯJ,,дснного
напряжевия с учетом коммутг.ц1ш ра.:sна
(I,?)
С учетом (I ,I) ура.внеыие :внешней харшс~ерист111ш управля
еuоrо выnря1.1ихеля заr:ишется так:
Исf = l/40{cos<X- J /d },
l2кт
[/4= [/40 cosoe- '3! fd
или
(1,8)
Если у·~есть и а~<'i'ИВ,ше сапротиыrеющ элементов фаэы п_ре
о6разователя, то выnрru.!ленное напряжение с рост(щ тока сни-
э ится erie больше, причем и на к::щмутац1юыюu и :вrн:шоыиута
циоюJОJА 11нтер:валах.Сдедует ЗШ!е'rип,, что всле;z;,стшis неболь
шой величшш резули;,:рующего активного сопроти.зле~н,:R 'l
,
приведенного к :вентильной оdмо·rке, иэмене:tие с.IJооодной со-
•п
ста:вляющей -iк _,т:жа 1<оммутации практичес1ш весьма 11езначи-
тельно, и его ооычно не уч11тывают.
Рассыотриы построение кривой напрнжения анод-катод Uax1.
вешrиля ВI (рис. I-9,д). lipи работе :вентиля оно ра:вно нулю,
а после выхЬда его из работы становится ра11ньш 1.1еждуфазг.ому
напряже~шю Ua(f сог2асно зторому закону Кирхгофа длн конту
ра, :в которы!{ :аходи·.е нераdотающий вентиль BI и .вступИl!ший в
работу веliтиль В3. Это равеиство сохранRется ВШIОТЬ до :вы
ходs 1шнтмя ВЗ из работы. ЗатеJ.1 напряжею1е Иакt становится
равнЫ1L. 1,1еждуфа$НО!lу 1:апря:жению Uac по анало1•11чньш соо6ра-
"
.,
.t'l:lCCMOT!)ИJl энерrе~.ИЧЕ)СJ(ИС ·I1Cм.3fl'Z~д.И UOC'lOlsOVO ц:рt;ЭО6ра... •
•
'
Ан:ти:вная мощ~1ост..ь,отда.ваемая :выпрям.иtелвм 1i цещ, nосто
э;;;Iцга :rь«а, рюша
.r
Пpvz nрене6режеиий намаrничивающv.с).! таком преобразо:вателъ
ного т;Jансфсрматора фазный то.к его сете:вой обмотки ,t,~ nо:в
торяеi' no форме ток :вентиды,ой осJ:мотки той же фазы iv- , а
nрй р:д:вном единице ноэффzциенте трансформации эти т:жи равны: •
t~= iv-- ( ~:=Ev-, е, =ev).
.
А.кти:айая иощност:ь фазы сете:зой о6мотжи создается то~:ько
первw,ш гарм0Rи;,.ш.1и т::~ка и э.д~с. фазы (э.д.с" ce:r" принята
синусоидмы~ой):
P,tp= Evlfr,) cos.~E'//'; Zш •
3десь fl(IJ - дейс1:sующе(; значение первой rарионию~ . се-
• те:вог::> то~а. В ynpw:11,reмo.м выпрямителе закон:щерностr. из.ые
нения тока :вент~шя .во :время коuмутации иожет 6шь nриия:rа
.линейной iк=fctf ,то1'да:
l _ Уб° sin 0,5[[
{(f)- :Л 0,5,f
.
d
.
.
У-гол сд:вига ме:J.ду .а~рам;а фаэн::~й э.д.с.• сети 4 и
пер1н)й гармониitи тока 11((} раве н отстающему углу сдвига
f/)(f) между ::~сями симметриа положителъnых полу:волн этой э .д. о,
и сете:зого тozta (рис . 1-9}. I,ри мгно:ве нной коммутаци,1 ~.,о ::а,
а пр.и л.инеНtиой в:оммутации первая 1•армони.ка ш)лучает допол.;.
нител:ь~мй сд;-Jиr :в сторову отставания от э.д.а. 11а уrоп,ра:а-
ный.J),5J' :
L E1r,Lru = tf(fJ t=(fr,c + О.51= o<,+f25a
Окончательно , актив ная мощнос~11 ~сех ~рех фаз оете:&ой оо
мотки равна :
R=ЗR = Зiб с- Т Sin о, 5у cos(cx+0,5Y)
1
,ер Л Lv-, d 0,5j
.
Q,
-45-
.
На ::>сновании 6алано~ мощностей при допущении о ра:еен
ст:ве нулю ш)щности 110°.rерь в трансформаторе и ,нштилюс ;цоюк
ны Сiы~сь равны ю,тивные мс·щности - о::.•д~ае мая :в цепь nooтoя:n.
!i:Jl'O т:ж~ ,: получаемая: из се:с и nерем0нн::>1'0 тока : Pti = Р,.
Однако ссю•nнJ~•с·rву~,,~ие ф·Jрмулы. идщ.1тичпы толь.ко при мх•но:вен
ной КОММJТсЩИi1 (Х=О, )/= 0) 1 }Iеэ.к:ви:вадеН;t'НОСТ!, их при ;{Чете
.цши:·слы:осоr• и R(1:.11,ут1.щш1 осiъясаяется сде1rаюц,1м допущением о
ливейно;·• З H.i<Ol-11:: изменеti1⁄4f! io1(a коммутации . Погрешность в ба
ланс е щ,~r~;ь ш сr мощностей тем меньще, чем меньше угол ~омму
:rации и 60.i!:olile угол улравлею.А и составляет доли процента .
Реахт;,JЗнап мощностr, сетевой обш):t'КИ трансформатора также
оnределяе·:сrr перщд:и гар ;11 01:икюш э.д.с. и то,;а и :всегда по
ложи•rельна:
,,
,.,п
з·Е, .,..
•
-
1.,;f = ._, ,1,r:p =
ul{(rJ s1,n iflr,> -
= 31/6 Е, /, sin (J,5)· s{,'1. (cx+O,S,r}
Я-?rd 0,55
/
Полнз.н мощность сетевой обмо·rки трансформа:rора:
Здесь учт.ено, что де й а'l'Вующее значение се:rевого то!'.а nри
лиаейпой к·ж 11у таrт.ии равно.
f,=ff✓/- 2~ fd
Коэфф;щиент мощн ости выаря:r.штеля определяется как коэф
фициент мощности се·rемй о6мо·:ши его трансформатора и ра:вен
отнощенша ,Ш'.ГV.ВНОЙ МОЩНОСТИ к ПОЛНОЙ мощаости:
к. _R
_
Im;Cos(c<+0,5t} = К К
н-s;-
li
и· с:дв
Коэффициент сдвига ф~ для се•.rевой обмотки равен
Кед в= cos(O(+ 0,51)
Коэффициент искаженин фо;_:шы r(ривой ce·r•e:вoro тока равен
отношению действующего э:rачения первой гармоюши к действую
ще му зн а чению несинусои,z;а.'!ыюго сетевого тока:
К = lm=_l_ sin О,5у
Иf.
, J[ Qfiy,I/- !
'
I
,
оу 2Л
r>
Рассмотрим внешю1е ха.рактеристюш, углы ксJ!шутации и ра-'
боту вентилей при 1:шрок::м диапа3:::не 11эмене~шн вы,iрЯ1Ше1шого
тш,а.
Каждый :выпрямитель можно харшсте ;)иsовать семейст:в6м вне
шних характерv.стvш, соот:вети:вУ',:щш:: разш1ч,шм углам упра:вле
нщ:~ и оnатшза:ощих :все режимы рабаты o:r холс;с1•0.го хода до
короткоr·о зам.шсания. Гран;щы тех или иных режимов определя-
--
ют по величипе угла комм.у·rац:1ш.
В неупра:влнемом :выпрЕr.:1итгле ( сх =0)
:апер13ом
режиме, начина.я от холос:то1'0 хода, одновременно рабо·l'а:от д:оа
вентиля, а в::J время 1соммут~ии - три :ве111•и.,,fl. Выведенные вы
ШJ уравнения с учетом о< =:О справедливы длli этого реrшма.
Зависимость уг1rа к::пшутацilи от тoria согласно (I, 2) илшJстри
руетсн ~сривой 0(:0 lia рис. I-8. Уравне,ше :~знешвей хар,ште
ристиRи неуправлпе:~оrо .выпрнмите.::я в первом режи~.е согласно
(I,7) и (1,8):
U~ll _зх1
_ зГБ
с 1-cos l
d-doЛd-J[L7r
2
(I,9)
предста.rтяет собой прямую, наклон которой к оси то.коз эавv.
сит только от результир~~щего индуктивного сопроти:влениn
. фазы
выпрш1ителн.
Внешнюю хара~,терi.Стику, 1шк и др:,тгие харак1•еристmt;1 пре
оСiразо:вателя, обычно строят в оеiобщоннои: виде, т. е. Е 01' :о .
сителъю'Х единицах. Оdо6щенные кривые хараь:терrзуют все мно
гообра:,ие преобразователей с раэличаыыи ном;,шальнuми напр.я
жениюли, токами и ,щдуктивныыи фазньши с::Jпротивлеrшю.и. Для
построения оdоощенной вне!llней хара1стеристию1 в 1-:ачестве ба-
з исноrо напряжения U"o выоерем 1ч-шрю..!ле;;.ное напрн:1:е:1;~е Wo
пDи холосто1l ходе неуправляы1.::Jго выпрнмител,r. Бааисный тоr,
f(J приме1,1 I?аБНЫJд амплитудному значенvill/2кт тока двух
ф~оrо короткого эаь1ыка.ния вентильной обмотки, ~ак и при·
анализе углов ком1лутации в первом режиме (рис. I-8).
СемеИст:во о6о6щенных внешних характеристJl!К мостового
преобразователя в Еыпр.ямительном режиме ~риведено на рис.
I-II,a.
Уравнение :внеi:!ней характеристики (I,9) з относительных
единицах для первого режима запишетсн'так:
-47-
о
Q5
1
' V сх''-~------__;__,.-,-.------г--,
о',
гра
о
•
зifisE'/1"
/- О,5х*
(I,Id)
:Вр е:,енные графики фазных нэ.пряжений,потенциалов общ~L'<
катод о в и анод:щ и то .ка фазы а :вентильной обмот~:и •при
х* :.:О, 15 приведены на рис. I-t2,a,o.
Первы!i\ реl·шм может существовать вплоть до то1~а, при ко
тором угол коммутации, возраста.я с уuеличением така,достиг
нет В6ЛИЧИНЬ! 60О: 11:оммутациа В ОДНОЙ группе должна ЗаI<ОН
ЧИТЬСН до момента естествЕншого отпирания очередного венти
л,r в друг.ой группе. Времеюшо граф,rки g_нзны.'с напряжений для
пределыюго случая первого режима пpJli J' :=60° и х*=О, 5
(см. I,14) приведены на рис. 1-12,в, токи фазы а - на рис.
1-12,г, то1,а :вентилн BI - на рис. I-7 ,д. НродолЕИТr)Лы1ость
работы 1tа:кдого nентиля в этом случае равна .л =I20°-t о'"'
=I20°+60°=IB0°, т.е. г~ловине периода сети.
Дальнейшее увеличение ТО!<;а должно было бы пр юи сти к
увеличению . угла ко1щутации, при · sто1:1 Jt Jiомен:~у естественного
отпирания вентиля Bl комыутацин то1,а о вентиля В4 на вентиль .
Вб еще не успеет э аюнчитьоя , вентиль BI не :вступи т в paoo -
JY , так ка1, его напрнженые анод-ка·rод еще останется отрица
тельным : потенциал анода вентилff BI paзeii потенциалу катода
вен~~ иля В4, так кart э·.rи ·вентшr11 под1tлючены к одно.й и той же
фазе а _ вентильной обмотrш . (рис.I-2) . другими словами, всту
пление в работу очередного :вент ищ~ :возможно только после
выхода из работы противофазного вент,,ля. Таким о6разом,воз
никне'l' задержка начала пр:ще"Jа коымутации то1,а с :вентиля :а5
на :вентиль BI. Эту задержку можно характеризовать r,ак неко
торый, :вчз:ванный увеличением тока, доnоанительный Jтол регу
лиро:вания о( 1 (рис.I-IЗ,а). В момент, определяемый углом ос',
:вступает :в работу вентиль BI, напрпжение фазы а равно полу-
сумме напряжений кошдутируюr;их ток___ фаз С - и а: tlc ;utX
Однако, чем больше уrол регу;rирования, тем быстрее происхо-
. дит
коммутация при том );(<Э :выпрямленно,\1 токе (см.рис. 1-7 и
I-8).
Действие этих двух течденций в эаконо!.iерности изменения
уrла коммутации при росте тока приводит к тому, что .в резуль-
-49-
г)
х*=О,15"
""~----' ---
-
____,,_/2х 17-
l'IЩ, 1-la
- 5U-
1
1
!
,,
тате угол комtlутацv~ ~стается 1н;и3j,денны1:.1 и рг.:вн~..~ 60v .
Начиная с то1еа, пр ~·l К~>"~~аром yГ'JjI :tо:мыутац:;.и д0Gтигне11
вел_ичи:{ы 60° ~ наступит в т о р о й режим" Вреr):снной грu
фик тою~ фазы а для э1·аго рею-::ыа при o/=I5°, х"'=О,'? ,Ip,1-
~...~,e.д.Ч'4,; ..~;_a.~,.P-i1-G""~~--"::J:P.,, ,9д. --~_9:ка в_е_ н 1rиля - на р}:с. I-? 1 е. ~
х*=О,7
/
Рис. I-IS
llpJ/1 дальнейшем увеличении тока возрастает угал о(' пр,: не
изменно1~ значении /=60'J. Уравнения (I, I ) и (I,?) спра.ведлюзы
для втарого режима, если в них падставить /- :i}<з и О(: О('
coso(;'~cos(«'+ :Л)= 2 xld
•
(I,П)
.
..
з 16Ev-
- 51-
1,/7Г)
[l.,
_
ЗVБ /:" coso<. 1+ cos 1cx + 3
'd(:2)- .JГ 1-у-
2
В относительных еди1-нщах (I, II) запишется ~.iazt:
(I,I2)
Ji:)
*
(I,I3)
coscx'- cos(d. 1+ 3 =Х
,
Кривая за:в/f,синости о( от тока, рассчитанная по (I, 13),
при:ведена на рис. I-П,о.
Выпртшсюше ток и напряжение точки перехода 01' перваго
ко второ11у ре,:,шу получим, 1щцстаJJи:в ОС1=0 в (_I,П) и (I, _12).__
В относ1~тельаь:х единицах эти величины соот:аетст.венно равны
x7f-2) =0,5; Uciu--2J=0,75.
(I,I4-)
Чтобы поirуч11ть уравненйе ы,е,и!·iей хара:н:теристи1с:;1 выпрff
мителн: во :вторсн,1 режиме, преобр"'зуем (I,12) с учетоы (I,П).
Для этого исполъзуем тригонстетрические соотношею1я для раз
ности и сушщ -косю1усов углов, sапишем лырзжения д,дяsiп~+З(/j
и cos(cx+ЗD°), возведеы их .в квадрат и сложим, получим ура:ане-
ние элл,шса Ud~г)
/~_
. (-9'!:~· + ~'%!"!' -!
(I,I5)
.о относительных едиnиr.;ах (I,15) имеет вид:
4 rr*2
*2 1·
3 Vd(2} -f- :Х
=
(I,Iб)
Вертикальная и горизонта.лыrая полуаси этого эллипса
равны соответот:венно 13,?2 ,1 I,O (рис. I-П,а).
Из рис. I-13,a .видно, что потенциал анода вс~L'упающего в .
работу Бент.иля БI, равны}1 подусумме напря.itений очередной и
nредыд;ущей фаз ttct;uc , остается nоложител:ып-ш :в течение
90°, начин_ая с моиента естественного · отпирания этог~ Бенти
ля. Тюшм образо1r, :вторсй ре~:,ии может существовать до тока,
,
.
/
при котором угол с< достигнет предельной Ееличины о< преа=
=90°-У=90°-бо 0=ЗО0 . Для этого предельного случая ~а рис.·
I-14 лр;rnедены временные графики фазных напряжений и тока
*
,
о
фазы а вентильной 06ыотю1 (Х =0,866, dпр=ЗО ).
Относительные значения :выпрямленных: тока и напряжения
точ1щ перехода от второго к следующе:.-.у - третьему
-
режи;~у
определяются по ( I, IЗ) и ( I, Iб) при о('=80°:
•
- 52-
11)
tl
х*=О.Вбб
1'
Риv. I-14
1'.:сли пrодолжается воэрастание выпрямленного тока сверх
энач.ения. Jс/(2 -.~), то комму'l'ация тоR:а с вентиля В4 на вентиль
Вб не успеет а аверши:rься. к моме н ту, соответствующему пе
ре(:ечению синусоид фазного напряжения Uc работающей фаэы
riаТ;)дной группы ( 'J '. f3. 1 , Jтенциала объединенных патодов r,tJк)
- 53-
~ nолусу1.1мы фазных напрf!Жений 1.1а; U К 1со:.~,.1утирующих 1·0:к
1лаэ анодной грушш ( т. е. патенциru1а $0,v ооъединенны.х ано- .,
до11). на,шпап с этого м::н.шн·r·а, становитсn по;южиты1ы1ым н'а
прткение э.нод-ка:r·од ве1и•ил11 BI, ра:нное разнос1•н (f},v- l(Ji( ,
та~с 1,ан через рабатающий еще вен1·иль В'+ анод JJ,;HTИJIH BI со
единеr~ о точ1{ай N выпрнмю:еля (рио.I-2). Поэто111у :в этот
момент ьент,шъ BI вступает в работу, и допотнх•rельныИ угод
регулирования не может превысить эначе;1ия о<~Р =30°.
Таю!Ш oopa;,o!J, в тротье;,: рышме коммутации то,щ:в в одной
грiппе начинается раньше, чем закончится коммутация в другой
группе Вiн1тилай. Наблюдается так ;;азываемое дзаиное перекры
тие, •r. е. пере1сры1•ие JJ о времени ши.•ерлалов 1со;,а,1ут,щии анод
ной и катодной групп вентилей, в течение катороrо в работе
находнтся одновременно с;етыре вентю1я: Ш) дJза JJ 1,аждай груn'"
пе. В остальные ин,rервалы ком:.1у~°i,:.•,и;-: праиоходит :в одной груп -
пе, и в раооте находятсн три вентюrя. Этим третий режи.,1 оу
щес ·1'венно 01·личаотся 01· порrн,r., двух. В течение д:аойнаго пере-
1срытин точки К, и N - полоzительный а отрицательный выв::щы --·
выrrря;.1:1'i·елн-ооед:штотся через раоотак,щие од!iовременно проти
вофаэ ные Dен:;.•иди, наi1ример, БI и Е4, и поэтаму выпрямленное
напрткение равно нулю. lfpи дальне~шем увеличеню: выпртrJiен
ного тока дополнительный угод регулирования остается посто-
11Нным и равным rх'пр =30::>, а угол кш.шутации возоонавляет
свой рост, начинан со·значенин, равного 60°.
Внешшн характерис~:ика въшрш,ш~• еля. :в третьем режиме пред
с~•авляет са6ой прямую линию, описываемую уравнением:
7./4J (З) = ,(J{/4о - ;/х: ld,
и11и в атносительных единицах
чим
Ток кароткого замыкан,f на
и.э - ( I' IS)' положив Utм~o;
х* =iз = 1.155·
к 1,5
•
,
f+ sin (у-t:х1пд)
-Vз
(I,17)
(I,18)
стороне постоянного тока полу-
(1,19)
В случае унравляемого выпрямителя уравнение внешней ха
рактеристики в первом режиме и~еет вид (1,8), а в отнооитель-'
пых единицах
-54-
(1
~1
1
1
1
ud lf = COSO( - О,5х*
(l}fll
(I,20)
Угол коммутации при заданном эначен11и угла упра:~шеюш
а< оnределнотсн из (I, I) и при i·ou же токе меньше, чем в
случае СХ=О (рис.I-8).
Перех од из первого во :второй режим и дос·1•ижыrие углом.
~оимутации ввличины 60° проиоходцт при т оь:е fd(,-Y .)o1.
,
большем, чем в случае о<=О. Из (I,I) о учетом J:;:; 3}iз
получим эначение ЭТQГО тока в .относи тельных едиющах:
-lf
,r,:,
•
(, Л')
:r,(., -zJot.= vз suz "о<+: 6
Во втором режиме выпрями теля, работающего с угда.ми упра-•
влениf! о( 11 пределах от О до эо 0 , процессы проте~сают так
же, как и нри о( =0. llpи уделичении выnрпмленного 1•ою:1 угол
коммутации остаетсп ноизменаЬ!J.! и равным 60°, а дополнитель
ный угол регулирования о<.' растет, в результате фа:-;тический
угол регудиров ания равен О('Р = О( +о(' ,
'r. е. dо;r.ьше угла
о(, эадавае1.шго системой ф::Jрмирования управшrnщих имnул:ьсов • .
Уравнения. (I, П) т (I, Iб) .второго режима неупра.влнамого :вы-
1111m.1ителя: остаютсf! справедливыми дла упра:влне:~ого выпрями
·.rелн после за.мены сх' на о{'Р. Отметим, что при увеличении
т ока в:rорой ре жим будет длиться да тех пор, пока фа.Rтичес-
1,ий угол регули1:ювания не достигн:::т величины зо0 , каk и :в
неупры ляе~юм в ыпрнмителе. Таким 06разо1.1, при о< =30° до
подпителы1ый уго;1 рсгулиравания ot' =0, и второИ ражиц су
ществует ·rолысо при одн::ш значени.1 тока, за1' ем 11ас •rупает
третий режиы. 'l'акими же, как и длn неуарав л r,емого выпршш
теля, будут и переход .из второго в тре'l'ИЙ режим и внешняя •
харак·rерист ика третьего режима управш1еиого выпрямителя.
При paoore выпрямителя с углом упр авления . о< ,оолъli!им,
чем so 0 , после первого ре жима сразу наступае•J.' третий режим
r; поочереднай работой трех или четырех вентилей. Второй ре
жю1 - с ч,1 слом постоянно работающих вентилей, равным треы
-
отсутствует. Это объясняется тем, что при о<~ зо0 значение
суыu.арного угла ( ot+ J' ) станет больше 90° в моыент,когда
с у:величениеы тока угол J" достигнет величины 60°. При та
Iсоы условии, как оыло показано для неуnравляецщ вWiря101те-
-55··
-лей, обеспечи:ваетсн :воэмоЕность отпирания очередного :веи
тиля до 01,ончания 1<ощ.1ут,щ,ш 1•ока :венi•ю1ей в другой груп
пе. Точ1,и перехода из первого в третАй режим при раэJ1ичних
эначения.х угла D( и j' ::;60° располагаются но дуге элшшt:а,
ОПИСШiае)JОl'О уравнеш,1ь1( (l 1 16),
Внешj/IЯ характерис•.rикiэ. выпряш-:тедя,раоотающего с угла
ми о<> % , :в третьем режиме рабо ты оrшоы:вается следующим
ура:вне~щы:.
.,,.
7,-
[/4(,l)o< = fjcos(с<.- 6l ) - /,5-x-j(·
(I,21)
--
тr*
Положи.э в э•.rом уравнении Иd(з)~=О , можно получ.и;~•ь формуJ1у
длн опредеш.шиi! то1,а короткаго •замыкания управляемого вы
nрfiJ'1ителн
*
2
(, 7[)
Хко1.=,Г?,- C0S1o<- -6
у-:,
(I,22)
Как .видна иэ (I ,21), (I,22), ток короткого замыкания "Lке( -
1.1енъше • че11 f ctк01 в случае лыпрнмителей, ра6о·rающих с: ;угда
ми о<.< 75{; (см. I,19).
для :выпрю.1и1· елей, раба1•ающих с углами регуди1ювапип
сх >60° , во :всем диапазоне нагрузо1, оудет име1•ь меио
тоJr,ъко перrый ре ;~иы ра60·1·ы. Дейс·rвителы10, испальз ун урав
нение (I,I) и уславие начала тре•rьего режима o<.+,f=90°,
можно i1айти I Ч1'0 nри <.Х = бО 0то1, перехода от первого режама
!С 1•ретъему со:впадает С ВJЛИЧИНОЙ ТОJСОВОЙ щ;луоси ЭJ!ЛИI!Са,
радной I,O. При ЭТО!,! Ua =0 Хк:=I,О, т.е. первый режим
драдошкается вплоть до короткаго эа~.шr,е.нин.
В реальних :ВЪ!ПРЯJ4ИТВЛЯJС ЮiДУIСТИВНОСТЬ В ЦЫIИ пас•.rоннна
Г') то . ;а является .к онечной .величиной, а при корот1сом замы .ка
нии в этой цепи 1,1ожет Сiытъ пра.~стичесю1 равный нулю. Продол
жительность ра6оты .вентилей после выхода иа пе рвого режима
не превышает 180° вплоть до тока кароткого замыкания, а
nнешпяя хара1стериотлка остается эллиптич ескай формы кривой,
описанной ва второи реж111,1е для случая идеально сглаженного
тока.
•
-56-
с
Порадок в1толнения Работы
I . Со6ра1.•ь рабочую схему управляем,1го в1,шраыителя:.
2, Оанш(о ,r.и т ься с работой ьыnря:;,щтt;Jщ! пои .Х =0 и Ld=O:
а) Посмотреть на эr,ране осциллографа .кривые тоr,ов и на
пряжений на отдельных 311ен..ьях выпрпмителя при ·различ
аых значе1шях тон;а наrруэю: и угла ре~'улирования.
6) 06рати·.rъ внимание на сдедующие обс•rонтыrъства:
-
1•01, нагруэки ищ:,ет rrулъс;щующий хара.r,тер и совпадает
по форме с выпрямленным напрюкениен;
-
ф::>рма кривых токов R напряжений от ведичины тока на
грузки не зависит;
-
при изменении угл9- регулироDания о( от О до 120° [/4
уменьшается от Ddo до О;
0
-
при изменении угла регулиро:uания о( в нривь"Х выпрям:
д е нного ~•ока и напрнжения: по,шляются ааузы.
в) Sарисовать с эк"э.на осци1rлоrрафа, предварительно его
прокали<3ровав, кривые т01,а вентиля: и напряженин анод
катод вент!t'.лн при эа.дашшх преподавателем эначениях.
Ir1. и о<.
•
8. Ознщ;омитьсн с работой БШiрямител я при .Х =0 и Ld ~ О :
а) Посмотреть на экране осциллоI'Рафа кривые токов и напря
жений на отдельны.1: звеньях выпрямитыш при различных
эначениюс тока нагрузки и угла регуш1рования.
а)О6ратить JЗню,ншие на сдедующ,1е обстоятельства:
-
ток нагрузки сглажен, а .выпрнwrенное напряжение иыеет
пульсирующий характер;
-
фор:.~а кривых то1,ов и напряжений от величины тока на-
гру,аю~ не зависит;
-
г.:;JИ изменении угла регулирования о( от О до 90° 1⁄4
уменьшается от Udo до О.
-
обратить шшмание на изменение вед,1чины и фори.ы Ud и
ia при иэмэнении о< от О до 90°.
4. Спить основные хара~·:терист:щ;,, управляемого выпр~шителн
при .X'=r;=O, Ld~o.
а) Снять внешнюю характеристику вынрямите11я и некоторые
другие величины,ука,анные в таблице I, характеризую
щие работу выпряиителн при изi.iеНешш f d в широких пре-
делах и постоннных углах с(:0° ,I5° ,зо0 ,45° ,бо0 , •
-57-
fd
Та6лJr1Ца I.
]
1•
!
х" О1. r 1 <flr~>
р[/IlrJ
[/4 Ц/
1
lJ"
1;
,(-
i
1
1
1
1
1
б) Снпть регу1rировс. .ну·ю характерист1щу вьшря.:о1ителя при
заданной преподавателем 1н1личине Zн , из.11.ен!IЯ уголсх
от О до 90° стуленями П"! 15°.
Резу.r..ьта~ы из1~ерений
занест.и в та6шщу I.
в) Зарисовать с экрана осциJiлографа кривую тока 11ентмя
и нанряженин на нем в те:, же маош:.·абе и при тех же ана"
чению::<ХиJd ,чтоиnп.2,:в.
06ра6о·.rка Dезулинтов опы·.rа
I. По дащщм оrшта п.4,а вычислить реэудьтирующее индуктивное
сопротивление. Х фазы :вы11рнмителя 1 приведенное к вентиль
ной обмотке преобразователыrоrо :1:рансформатора.
2. Вычислить а:,;.rоr;1туду /4кт ~ока двухфазного 1,ороткого эамы
каниа вен:rилъной оомотки и вшiрп.\!ленное напряжею:е при хо
лостом ходе, принять их за базисные ток и н~пряжение и вы
чис;щ ть относительные ьеличинь. вьшрщтенных тока и напря
женин в каждо.1 опыте. Результаты ьычисле~шй занести в
табл. I .
3. По данным опыта п.1,,а построить при о,,. const се.11.ейство
кривых Ud"(x"), Pv(x1, </1,;(х"), r (.х'} *
•
4. По данным опыта п .4, 6 построить 1,ривые Ud (о(); х"'(с<),
Pv-(o1, Pro (d}
5. Нарисовать осциллограммы :rока и напряжени11 анод-катод вен-
тилл по даннw~ опытов ri.2,в и п.4,:о.
6. Сделать выводы по работе.
- 58-
1
\1
''1
Лабораторuая·ра6ота No2
ИССЛЕд ОВАНИ~ :юстового fiРl~ОБРЛЗОВЛ'.Г~~ля
В ИНВl~РТОРНО~1 РБ~ИМi
ЦЕЛЬ РАБОТЫ - иоследоnание и снятие характерис·1•,щ статиче
с~,ого инверторного рзж.ша 1:pexфazmoro !,!осто
вого нрео6раэо:вателя.
СО.цБР;!lАНИS РА.БО'l'Ы
;з раооте измеряются 1'аю1 и напряжени:1 на C1'0 PQHe пере
менного и на с •r ороне постоюшаго то:са инвертора, измеряют
ся а~tти:внан мощность v. угол с двига фаз :sентильноi! оо,:;отю;.
Опреде,rяются углы ,tо1шу'l'tщии и погасю1иr1 в ре·,:имс с посто
пнным угдЬм инвертирQванин. при различных ·.ro;,:ax. Осциллогра
фирую'l'СЯ на.прнжею1н. и та1,и оснQвных эле;~е1r1'ОJЗ ипвер•.rора.
Строятся входные и ограничителыще харш,тернс,;:• ,ши мой'Оnого
инвертора.
Т.ЕОРЕ'ГИ ЧЕ:скиЕ ПОЛОЖШiИЯ
Инвертор -устроИство, преднаэиаченно& для прео6разования
энергии 110с•rоюiвого •1• ока в энергию переменного •.roica. Инв-эр
тор называют эависимы1..., или ве;п,ош,щ сетъю,есди кроме него
на сеть переменного тока раоотают друrи1:J источни~ш энергии.
генера~rоры.
В инnер•~-орном режиме может работать любой преобразова
тель на управляемых полупров::Jдiшковых или ионных вентилях.
в том числе и uос·rовой, схема которого с указанием: направ
лений отсчета- положv.телы,ых эначениИ величин дана на
рис. 2-I .
.
Инду!с~•ивность Ld цепи nос•rоянного тока будем считать
аесконечнD большой, в этом случае ток D цепи постоянного
. тока
будет непрерывным и идес;лън::, сг1rаженнЬ1М.
Переход нрео6разователя из выпрпмителъного :в инвертор
ныl! режим рассм::,тр11.r на примере нераэветвленно!i цеш1 посто
янного тока, с::,держащей вен·rидышй преобраэователъ,нагрJэо-
Р;н:. 2-I
чное соnротивдение ! 0 , • инду1с•rиыrость L d , генератар пас
тоянной э.д.с. ,величина ~сат'1рай Ег н два раза выше носто
янаой составляющей Edo э.д.(;. :iJыпрнмительного режима пре-
06разо:вате;1я при холостом ходе (рнс. 2-2).
;cp__e_d _
__,f;•
На рис. 2-3,а
приведены времен
ные графи1,и фаз -
ных э.д.с. вен-
1•ильной ООМ01'!Ш
преа6раэо:аатель
наго трансформа
тора и тока :венти-
ля для выпрямитель
ного режима при
с(= 15°, КоJ.Шута:.tИJО токов вентилей будем считать мгновенной,
при . этоы :вре~.енной график ·1·0,щ вентиля ,~меет :вид прямоуголь
нюса. ·Угал упра.вления вентиля D( отсчитывается: от мо.ыента пе
ресечения полож1.тельных пог.уволн э.д.с. вступающей :в работу
и вюсодящей из ра601·ы фаз до ыомента подачи отпирающего иы-
11ульса на управJ1я;щиt ::~.,е,(трод вентиля очередной фазы. fipeoo-
paз о:аателъ· работает :в в,-н: рн"'ителыю;, pe:ю'il.1e, если угол о,:: ле-
.._...:-
,1 ,.
а).
ia1
i1t\
u
1
lx
,.
1
1
10
2.Jr
с~
ev
ее
1
7J
1
б)1
-+-
tш
{ltlo :
•
я:
1
2:r
1
evер!tО(,
-zj.
жит в пределах_ ат О до 90°. Пр}; это1, через вентиль, uно;ц r:о
торого п:Jд1шючен к выводу дан вой фазы .вентильной о6ью'l·ки,
И через эту фаз у аома1'Юl •.rQK ПРОХ(>,1<И~В ОСНОЕНОМ/)3 теченае
паложительноя полуволны ее а.д.с. •
Зависиы1ые инверторы средней v1 GальшаИ 1~::>щнос'l'И выполня
ются в настоящее время ~•алы,о на вэн1•;щя:х' с частичнай упра
вляем~стью. 0 1.rличи-~·t:льной ОСQбенt~остыо Э 1.rara :.с.пасса венти-
.лей с~1.1ирис·rоров1 PTY1'! .{f..C{ ве~т.иле:1t 1•~,1ратрС}1-i()В и т.п.) явля- 1
ется J.'O, что" возд0Исfьун на упрг.влнющиИ эле1и:.р~д раf§отающс-
:rо вен:rиля,нвлъзя сниз;и:ь егQ 1.' QK ДQ .нуля. l{,ш :в и1:вер·rорах,
таr( . И :В :выпрнI-.1.Н'l'ед~( С Т8.l(ИМИ Е~НТ~·IЛЯ:М~1 переход . Т~Еа С ра
ботающего на очередliО~1 лен·1·иль'', вазыа:~~ен только при вь~нолне
нии двух усл::Jю1й: I) нэчн;,ш1ше э.нс,д-!,mод ачередного ыш
тиля п~ложителън.о, т. е. п~~t!енциал анQда оче_редн~)ГО веnт.иля
выше по'хенцна.ла анода раОJ 1rгю~сг::> - 1н;н.~.1 ilля 1tа1'~;:1,Еой гр~гппы(JЗ
нее входят вентили, 1са1·ады ка·1• орL:х соединены между саоай);
или патенциал юэ":rода очtре;що1·0 .ве1,·1• лл п ниже П~)•1•енц;,:ала 1са-
тода рс16отс.tющего вентилн ШiQДНОй гр:1 ппы (в нее входнт вен-
тили, ш:1ады !CQTOJ)ЪIX саединоны мт,ду ctJ6aИ), 2) на управмпо-
щий электрод оче_редн::,го вен:.:ллн подан отпираю1:\ий импульс.
В выпрю.\ лтельнQм рИ!:ш :1,е и.ост ::,;зо;'::> 1,ре::Jораэ ова:1.·оля: ток
в любай. мамеит времени пrю1·екаr.:т Чl~ре:, .iH:JHTIOiЬ J<а:еодн:,;й
группы• анод катараго имеет iЕ1нЕысш1й по1·ыщию1, па цепи
настоянного ТQка, ч6рвэ вентиль анодно :;, гр :; п аы, 1щтод кото
рого имеет наинизший потr~'циал, и черс:з дн ,. соо·rnетствующие
обмотки трансформат,,ра. V:нтер:вал 1дежду вс:,·у11J1ени е1.1 в работу
очередных вентилей ра:вен oOQ, а очерьднос~l'Ь сао·1·ле1·ствует
номерам их.Величина постоя.юшй составляющей :rон:а Jd()(. сог
ласно закону о~а ра:вна
J_Ег+Ed,x
dot -
'l
.
о
Если считw.ь сопроти.влыше вентиля в проводящем направ•
лении равюnJ нулю, 'ra • ПQте1щиал У:,к точ1(И К 6уде:r равен
э.;-,(.С. ра6отающе ;; (;азы катодвай rpynпu, а потенциал (fN
.
~
равен э .д. с. раdотаюu;ай фазы анодной группы - при равном
нул~J пате,щ,1а;1е точки U веii'r,rльноИ оо.:отн:и.
Э .д. с. edrx выпрп:.ште,1н апредедяется ~сак напряжение,
-62-
о·.rечитанное O'l' ТОЧl(И К к точ;,е N • 1..lкN= (j)к-1/>н и равна
раз вости э.д.с. раоо'rающеИ фазы в ,tатодноt\ группе и э.д.с.
ра6ота;о щеИ фзз1,1 :в анодно й группе .. Среднее з аачение э.д. с.
eda:. за псrшод
-
постояннаR ооставляющая Ed« это И э.д. с.
-
поло;:tительно.
!lри ot :90° постоншщя составляющая э .д. с. вьшр1шителя
ocipaщae·.rc1! в нуль, постопннан соотаn.11шощая 1•:ща :в цепи оnре
деля.этся тодько э.д.с. генератора пос'rошшого тока. Времен- _
ные графиюi для :этого · режю,щ преобразователя приведены на
рис. 2-3,б.
_
_
В режщ.4е Есг-о мою10 считать точ1ш N и К закороченными
по постоннному току: Тащ>й с;rуча:И 1.1ожет встретиться на
практ,ше, если вентили пот е ря.'ОТ управляемость ИJ!И JСЛИ при
работе веr~тиля одной гру1 ш ы ~роизойдет потеря вентильной
прочности в nеатиле др;~той г ру ппы и т.п.
При 90°<0<' < rso 0 прео6разоnате1rь переходит в инве ртор
ный режим. Для: хараr,-::?еристики инверторного режима чаще поль
зуются уиrоы инвертирования, или угло:.1 опережения, j3 , ко
торый отсчитывае·rсfl до щнtента подачи атпнрающего импульса
на очередной вентиль o•r мо1шн.та пересечения отрицательных
палуволн :э.д. с.• предыдущей и очередной фаз:
JЗ= 180"-о(
Таким образом, в инверторuоы режиме прео6разо:ват~ль ра
ботает при углах инвертирования от О до 90°. Времеюще гра
фики з.д.с. и тока вентиля для j3 =15° приведены на рис.2-3,в.
Э.д.с. преобразователя edJJ в инверторном режиме становится
отрицательной, т.е. постоянная составлFООщая зтоИ з.д.с. Е$
меняет знак по сравнению с выпрямительньш режи1.101,1. Ток :в рас
сиетри.вdемой цепи становится еще меньше:
Er +L;,в Er-Ed,e
Z"
Здесь величина Ed/3 н азывается портоя.ннай составляющей
противо-с э.д.с., пос1:едняя равна по величине и · противополож
на по знаку постоянной составляю щей э.д.с. инвертора:
Ed;з=-Ed; •
•
В инвертарно :.1 режиые П◊д действием ре:эульт;1рующей э.д. с.
-68-
Er,-Edft >О. ток проходит через :вентиль rсаТQДНОЙ группы,
анод которого и,меет наиниэ 1uий по ·rенц11ал, по цепи постолюiо
го тока, через :вентиль анодно й гр,vппы, катод 1со•rорого имеет
наи:выс:llи\1 потенциал, и две сьо1·:ветству-.ощие фазные оомотки
трансформатора.
При 90::J > о(> О .прео6раэова•rы1ь paoo ·.rc1e·r в гене~аторвом
режиме по отноше;шю J! цепи пос1· 01шного т::Ji< a; в режиме
180° > сх) 90°, • т.е. 9ti>fi > О, он стtшо:вится по·rреоителем
энергии ·из цепи постоянного тока. Для генератора· постоянного
тока инвертор DЫПО:ПIЯ0Т pOJlЬ Н5..::'руэ очного СОПрОТЮ!Ления:.
В реальном преоораэовцтеле инду1,т11в нос 'l'а сети. переменно
го тона и ин,1\у1Стивност11 расс·енния прео6раэо J:Jатедьног о транс -
с
форыатора не равны нулю. Ноэтому 1,0.ммутация: токов ВЕН! ТИJiей
,,
каr, в выпртлителе, тан: и в инверт оре не мЬжет произоИти
мгновенно.
Переход тока с раоотающего на очередной ве111·иль,начавший-·
сн в ин:аер•rоре в момент, соответствующий углу fJ , длится в.
:::ечеш1е неr,оторого ши:ервала, измеряемого обычно в электриче
ских градусах и назьшаемаrо углом 1,омму'l·ации у . В течение
кою.~утационного интервБ.ла через 1щходящий из работы и вступаю
щий в работу J:iентили за,;орачиваютсн две фазы вентильной оомот -•
ю1 преоораэовате11ьного трансфор1.1аторд. 1!ри аналиэе воэниJСаю
щего переходного процесса обычао выполняют приведение 1сонту
ра, связанного маг;rитн о с веияльной 06мот1tой .1 о6раэованно-
го сетевой 06.мот1,ой nрео6раэовательного 1•рыiсформатора и сетью
переменного то1,а, 1, вентильной о6мотюJ. Переходный ток в н:он
туре коммутации называют током 1со,н:.утации вентилей. Положи
тельные направлен~:н тока JСоммутации iк и тока ivq и э.д.с.
ev-0 очередной фазы выберем од~шаковыыи.
Пользу я сь кла с сическим методом, получим т ю,ое выражение
для тока коммутации:
_ !!...#
iк=i;+ i;=t;+11е .;с
Для упрощеню1 анализа, r,ai, и ра1:1ьше, положим активное с::J
проти11ление i фазы инвертора равныы ну11ю, чт о впо1ше допус
тимо для мощных инверторо lJ. И11ду1Стивное сопр о тивление Х фа
зы равн о сумме сопротУ.в леш1 :1 фэ,:зы се•rи и рассеяния преоо
разователъного трансф ормат о р а , приведенных к вентильной 06-
1.ютке.
-64-
r.J
lq
На рис. 2-4 ориведенз расч:етная схема про'l'екан11f/ токов
при работе вентиля анодноt\ группы и коммутации 1.•01{ОВ вон
тилеИ .катодной группы.
P,rc. 2. -4
Коммутирующая э.д.с. , деИотвующая в контуре коммутации,
рюша раанос•ги э.д.с. оч,эредвой и работающей фаз вентиль
ной О6МОТ!СИ:
(?к= E!vo ,;_ еVrt = --Е/.Гm sin (-,J+ lf'•-! -30"} +
·т-[~,т sin(J+ 1f+ 150°)=
-=-VбEv sin (ill--JЗ)
Здесь оточат уг:~ов выбран 01• ыомента начала 1rа~шутации
и f(?Эcl'OMY начальный угол ?// равен углу инвертирова1111н (711=~,
E1rm и Е'lr - амшштуд ное и действующее аначения фазной
э.д.с. вентильном о6м отки .
•
Принужденная сос'l·аышющан TOI{a ком:~утации равна устано
вившемуся ои11усоидальнону току двухфазного 1t0роткоrо :эrоtы
нания на 11е11тщ1ыJоИ с•r·ороне трансформатора с амплитудой
Lкт• отс~~.ющему от э.д.с. ek на 90°:
·t ·,
__
16 Erпf!. cos(J- RI = J
cos(v1----(3)
/к- 2,х
. J"J 2кт
.., .
где l
= .- v?E1rm
!2кт
2х
(2,1)
l]остоюшу111 ин·~егрироваhJtН А определяе1, ,1э начэяьных
-65-
•J
·усло:вий, учитывая, что сог;rасна перв ому э iшону комму:rации
i~(O ) = iv-0 (0)=0:
iк (О)= i;(O)+/l
Тогда ыожно записать:
t"к == i; -1 - 17 = /4кт {cos(J·--JЗ,)- cos/3}
Процесс 1,0:,:ыутщ,; и о,с~н,шJJшн·сн :в момент iJ- == у 1 1согда
ток il< дос·rнгнбт в еш1ч»нь: инве.р:r· ирусмого то ка Jd . Исхо
дя из этого, получим первое харан:т ери э ующее инвертор ура.з--
нение:
.
т
cos (jЗ-J)- cosJЗ.= -1d •
12к1r,
или в относитыrышх единицах
cos(jз :_. r)- co.s JЗ = х-~
Уравнение (2,2) часто записывают .в такой форме
•cos cJ - cosjЗ = ::х: ;;-
Эдесь N5ознг.чены:
(2,2)
( 2,8)
а) о тно си тельное индуктивное сопротивление инвертора,
или отн о с,,т ельное значение юшер•rирусмJго :rо ка
(2,4)
6) угол погасания, -:,'rод запаса на даио ~-шзацию ,иди угол
запаса на вос ста новление вент ильн ых с вой ств вент11лн
после вщода его из раооты
Угол погасания отсчитыьается от моме нта выхода вентмя
из работы до моuента, когда ваnрRЖение анод -ка ·rод ::;т ого
ве!iтиля пераходит от отрица1· ельных к положителыш 1.t эн1:1чеt1И··
IU4. Угол (t легко определяется по осци11J1огра1.1ие напряже
ния анод-катод ·как угол, в течение которого это напряжение
отр.щательно. При холостоli ходе инвертора /~О и 0= J3 .
(j
Исх одf! иэ а ~ого, мажно практически устанавить uеличину уr
ла jЗ раооN1.10щего инвертора, наложи.в его равным углу nо
га (:анин , 1 ~эмеренному в режиме, близком 1t холостому ходу
иш1ер~?ара.
О1·мст1щ та:кже , что на основании (2,3), (2,4) и (2,5)
можно из инверторного режима определить су:м1:~арное индукт ив
на сопроти:вление х фазы преооре.зо:вате;1н. Длн этого надо
ИёJмери·rь пр11 токе f d углы коыыутации и погасания - по ос
цил;юграмме напряжении анод-:,атод вентилн или ыеждуфаэного
напрнженин вент11льноИ оdмо·.rки. Действующее значение э .д. с.
Е;г иэмсрнется нак напрнжение на зажимах фазы вентил ьной
061,:о'i'!Ш при хоз:остом ходе преобразо:ватедя. Тогда
(1"= 161::~ {cosO- r:.ps (o+;yJ} i
() (2,6 N
2Id ·
.
·
В•али чина ,Т из неупра.влнемого :выпрямительного режима
преооразова1,елн определяется более TO'lHO, таи как :в этоц
щ:учае треОуетоf! визуа;,1ьно по осциллографу определить тол ь
но один угол - :ггол каммутацю1 .
·
11а рис. 2-5 приведены вреыенные графики коммутирующей
э.д.с. и тока коммутации (а), а также тока вентилн BI при
одном и том же значении тока fa для ряда значений угла
управленин: 1Х =0 ( u); сх' .,45° (в);
«=90°, • ,8 =90° (:r);
сх. =185°,
j3 =45° (д); предельного па· усло:вияы коммутации
э начения С(np=l80: J' , или /Зпр= J' ( е ) . Из этих кривых
видно, ч~rо
изменение началы11;~х усiо:виИ коммутации.,т.е.
изменение JГЛа инвер1•иро:вания, при однам и том же 'l'Oite
приводит к измепенw формы у<,.аст1ш кривой Itомыутиру~ощего
1'ока и тока nентилн на коммутационном интервале. С увели 11е
нием уг.'\а ин:вертира:вания угол коммутации уменьшается при
том же инвертируемом то1се.
При дальнейшем уменьшении угла 1швертиро.вания то1t оче
редного вентиля не успевает возрасти дg _в_е_личины .fd 1с мо- _
меа'l'У, 1,огда комму:rирующая э. д. с. уменьшает сп до нуля. Затем
f?к мен нет знак, ток iк уt.iеньшастсн до нуля, вступившиИ
:в рабату вентиль разг ружается. Ток JЗе!iт,шя, начавшего выхо
дить из работы, возрастае:,, опять, пунктирная линия на рис.
2-5,е), инверторный режим срываетсн, э.д.с. преобразователя
-67-
--------
а)
б)
tv/
8)_
tv1
г)
t\
1
IQ
"'
, становится паложителъв.ой и сую.шруяс:ь с
э.д. с. Ег со
здает 6О}IЬШОй тон. (как в редиме рис.2-3,а) _ Та1{ой а.зар~--rй
ный режим инвертора называют опр:нш;цыnэ.нием:. Опасност:ь е:га •
для оборудования заключается .в том, что во ,,шогих реа.,1ьЕых
случаях сопротиr.ление 7-0 цепи постоюшого т:жа весьма
мало ( соnрот1шление соед11шитедьной двухпрQDада::;;й Jшn;1,1 1:rеж
ду генератором и и11вертором). Таким ::Jбразом, токи вЕшти:,ей
при опр::>1щ1щвании инвертора ногут почти n два раза превы
сить тою-. при коротком замыкаI1ии выпрями~:ещr.
Дш:тельность ком;лутации то1-:а вентилей :вораиазт, если
при нсиз1tенном :,тле иrшер1·,1рованип ток [1 увелич!шг.е·.rс,:,
что :видно из :зре м енных граф;,;r~:◊:в т::ша :вентила на рис. 2-5:
кривая (ж) ПОСТросна IIpИ • р _,45О ПРИ TOi(C JJ 110:iИ:ора раза
6олъшем~ че:! ;:ривая. (д). По3т6му :в юшерторе с 66.r.:ьiiIИ!.: 1:0-
минальньn.1 током до1iже~1 устана:вшшатъсн и больший yroJ! :1н
вертироваю1я, в противном случае произойдет опро;;идываш~е.
О;цнан:о реальных инвертор на вентилях с частичной управ
ляемостью не может раоота·.гь при угле инвертировашн1, равно~!
пределън::,му /Зпр.:: J'-
при да,;ном токе, другами с.1овами,
инвертор не 1,;ожет •работать при угле погасания,равно1⁄4 нулю.
Объясняется это особевн.остью в:::Н1'ИJrя с частичной управля
емостью: для восстановления вентильных сь ·1йств поело :выхо
да вентиля из работы требуетсп вподне определенный миrш
.малъный интервал времени и соответствующее ему н:шю.шлъное
значениR d';,uнYГJra поrоасания. Величина О,,,щн зависит от ти
па вентиля, его ~<ачест:ва, условий его эксплуатации, ва.;шчин
инвертируемого :сока и напряжения анод-ка:сод;, данном режиме.
Чем больше угол погасания,. т.е. t~ы,1 больший интервал време·.;.
ни прошел с момента .выхода nе'нтиля из работы, том 6олъшее
nря1.1.ое напряж~ние может выдержаl'ъ венхиль, :вплоть до ма.?.С!'i
J.1алъно допустимой величины nр,шого напряжения, на которую
он рассчитан.
Та.кии о6раз ом, условие устойчивости r,о~а1утации тос;ов в
инве~торе, или условие вадежности инвертора можно записать
так:
··
/З-/ =О~ Омцн
(2,7)
.
Задавшись значением JЗ~ из (2,2) можно получить зав:1-
симос:съ 1(.х:;-,;а с учетом (2,5)' и зависимость о(х1.
'
-6 9-
20
/;
о
jЗ 1. ,-о
_
,::о..
_
,:,::-о ,Д _ _
,. ,с-о
=-l'!,._,,.J
-,.,/ •
-vo./
~ -"Y"v
~~~~! ! '
!
o,os
O,f
0/5
Рис. 2-6
- 70-
Семейство · тс:ю1х змисимостеИ при ;З=сопst приведено на
р.ис. 2--6, и:з :.::~отор:.1rо :аи.дно , что по мере :зо"э растанин. х *
·J11~,а;о1чи.ва.з ·r-сп и угол 1~ом!;1утаци~ и с1-:орост:ь его возрастания .
J:ro.n ноrас,~ю:н по 1-repe возраставия: х* Г.Q.дает, причен тем
оыстрее, че1: оолъuе ток при данном yr:r.e инверт.1роваiша . При
•
3⁄4
у
Еекоторсм првдел;.но1'l звачепю1 Х пр угол O дос:.:иrа.ет :ве -
личины j' = jЗ , а j'"l'OЛ О с~аш.нш.тса равю,щ нулю,так что да-
('-
.
:,ш при иде$лы-шх :за:а:!1:;щях, д.rя которых 0-,..,u.н =0, нарушите а
усло:зие (2,?) i! на~~у1щ,:, срыв ин13ертиро:ааз~.R - -оnро.ь:ид.ы;вание
vш.вертс.ра. !ашш .ооразо~~ ;:рзелtичение .и:н:в:;;ртируемоrо т,жа и
понижщше нэдрЮ&ен::д сет:t лере11енноrо то1щ, лриводящие np!-1
ДЮШО/l уг.ле /J !! ~f.!.!◊ЛИЧеНИ,'J ,-:С-к- ПО Сравнещ1ю С .Х~р , ВЫ-
30:В;{Т срыв инзертиро:запип. С де.лью предот:врат11ть <: }:ж-и дьrnа
ние инвертора в та.ю1х случаv.х, угол .ишзертиро.ва:-шя ло ..!!ере
i)Оста тока у:вешrчивают с щщощью тал называе~1::iго ЕОШiаунди
рующего устрОЙСТJЗё..
Пунв:тир~щ на рис. 2-6 поrtаааны огран.ичитальш:rе хара.<сте-
i'
,..
.,_
..1'-
.
• _μистюш при Омuн=,.,апs.. • Чеы 6::ты;е имцн , тем ниже расnола-
гае-хся ограничитед:ьн.ая харан:терJ1ст.ю<а инвертора, т.е.. nре
делъные значения Х~ при tt,uн> о0 получаются мены:liюt.и, чем
при о';,,щн-:::.0. Оr•_раничительнан харэ.ктеристюса при Оицн =0 F..lЗ-
/-
.
§
.
•
, ,ляетс:я 1tpi~:aoй зависимости nт х· уr1ш. ;i:о,шутащш .выпрямителя
при d. =0, _так какflnp= f иt CJl.eдooзэ.~e.;-u,Rt)•, уравнение (2, 2) пе
реходит .· :в урЩJнею: е для Irеучра,,;.'!пеж,:rо :выпрямителя.
На рис. 2-7,а приведены :временные графики фазяых э.~.с.
и напр!1У.tений .вентильной обмотки с учетом коммутацц Rpl!
/3 = 45° и х*.. о,15. Потенцналы :выводов Х и Н •шс.ер~ра из
Уевто~сз: no оrш6ающю,r 1срив:1Х фазных _ ~ш.pmreшrlf, п гр-афики
litЖЩ.1/:W:l ~~СТШи"! J!ШШЮШ. На р1.1с.2-'1,6,.в- .ВЫЩ)Л!i8НЫ .вреиешше
rрафшш ~ок:-щ вeк'i'ueft шmер1'ора, :аа рис. 2-8 , а - фазноrо ~o -
1ta веН1'М:ЫlОЙ 00!.<!О~!Ш.
Т~ж q1аэы .вeaт,r.,ui;ott аоы:1тю1 :в тече·ыtе UOJLynep.11щ1;a оавен
~оку. :aeHTИ.'l!l КliТ'ОД!Н)Й r·рущш. а :в: NЧ€Щ!3⁄4е R'i'O!)Oi't п::що:шпц:1
· nерао;д,а w -хоку .вентила а.чодаоl грушш. :взат;>му с np~~2oлo
J1.QUшt знаком.
Фазное напр,rаение t/(!)М,. ьщ:1~.r;,:rыщi1 об!J.ОТ:ЕШ •t1тличаетс11 от
Э.~.С. eQ' 3ТОЙ же фаз& НЭ;Ш,1iЧi!еМ. ~:Зшt:t~ЩЖО.!ШШ: .[lll.Jt:)B. В те
Ч6!Ш8 nepэ~ro Ш!:~ер:аа.ца. - l!l}i! Ji!C'f1I4"t,Ш:3'it ьеБ'l'ЮН! BI В работу-
г)о
17 2:r
Uакн 1 1/
Р;,с. 2-7
1
1
01
.?Jl-
Ux ia
~
а)
D ~2z
79-
о
л
U.ao
(,:»
6)'
2.J::.
:51-
8)о
7l' .
.7[
2JZ
29-
Рис . 2-3
-?З-
-
образуется контур к~,ммутации (рис. 2-4), для· которого
сnраведли:во следующее уравнение:
-
dia.1
dics-
diк
еа-ес= Х d-J· -х d-!J-
=
х d-J-
-
_
х d(lc1.-t'к) = 2 х d·l°к
d{)-
d?J·
В этом интервале коммутационное напрю.юние Ux , т. е.
напряжение на фазн:Jй И!iду.кти.в;;ости, отсчитюш:Jе в шшравле
нии т::1ка этой фазы, и фазн::1е напрнже1-ше Uao равны соот:вет
ст:венно:
В течение второго интервала - при выходе вентиля I из
работы · - аПа.iIОГИЧНО получv.м:
.•
.
dt~,
dieз_ d(lc1.-iкJ_x_i..i~ _ -2х dt~
еа,-е6=ХdfJ -х dfl.
-
хd&
d!J -
ci-8 -
При всту~щен:-ш в раоо ·.гу и :аыходе из работы вентiwя В4
коммутационные напря::1:ения от рассмотренных отличаютсн зна
ком, та~, 1щк ток iач через ту же индуктИБ!iост:ь направлен
встречно т::1ку i ai • Временнай график напряжения il;;c , со
держаций 4 ко1щутаци:JНных пика, показан на рис. 2-8,а.
Qазное папрюхение равн::1 разности фазной э.д.с. вентиль
ной 06!.!:Jтки и ко~шутационнаго напряж~ния этой же фазы (рис •
. 2 -8, 6 ,в). Ьlе1,дуфазн::1е напр;;:>:tение равно разности со:Jт:ветству
ющuх фазных напрю:еr.ий, нaпpи).!ep,Uae=Uao-t16'o(PИC.2-·--s,r).
,о
с,'
Напр?.деаие анод:..к.атод :вентил,; {.iак расрмотриы на nр-1-
мер0 вентиля EI (рис. 2-? ,г). При работе вентиля оно ра:вцо
ыулю, а в момент· :выхода вентиля из ра6оты становится отри
цателъвш.,, с1tач!<01: нарастая до Еедичюш
Начю1ая с этого момен та и до Jшхода :ве~iтиля ВЗ из рабо
ты, сог;rасно второму э акону Кирхгофа ыою1O записать:
8а•.rем, :в течение работы :вентмя В5 этой же :вентильной
группы напряже,:ие анод-1~атод вентялн. :ВI равно меж,r.,Jфа;,н::>
му напрr,.жению фаз а и с :
Uа:к = ,(.iao - U .:о= -Uac
Рассмотрим закОНQiлерность изменения э .д. с. •инвертора с
учетом Itоммутации. Потенциалы TOЧGR N и К (рис.2-7 ,а) и
э.д.с. инвертора (рис. 2-? ,д) за счет r,оммутационных участ- •
• 1щs с•l'аНQвнтсн б:Sirъшими ::ro модулю. В течение коммутациош1O
rо ю,тервала сQединены через КОlli.1у•rирующие т:ж :вентили nре
дыд;у1Ца~, и очер едная фазы вентнлъной оомот1,и, При этом по·rен
циал оdщей точки вентилей этой группы ин:вертора ра.вен полу
сумме з.д.с. этих фаз.
Зависюдостъ среднего за период значения противо...з.д.с .
инвертора Ed от и~-шертируеJ.!'JГО т:жа Ed(Ia) ~та." назЬ1Вае
мая ВХQдная хараr,·rеристика и~вертора - в случ_ае мгновен
ной .и:оммутац1ш опре;z;еля:етс.я из 'l'ОЙ же формую:.1, что и для
упра.влнемого выпр·ямителя .о_ заменой _ос:::180°-_,,в :
.
.
J-;з .
.
E_d0;в=-E:0,13=22'Jz/Emcosv-d8= 3'jfErncosf
-f -f3
За счет коымутационных интервалов постоянная с::>ста:вляю- . •
щая противо-э.д.с. возрастает на величину:
.
.r.
ЕЕ,Е•
з,f(--evo-revfl
L\ d= d- dofl==-22JiJГ 2.
·
о.'
е )dгJ=
7 (2,8)
- ?5-
· •=_Lf~ d/}= _ЗffЕ, · {c'Osl a-y'-cos;,7
2Я ,_,~
2Л lr/!f.
ll" /
'1;
о
Оштча'l'мы1ое вырзженv.:е для входной хараI:тсрист;~ки имеет
!СаХ,QЙ вид:
Е, :::Е, +L1 с = зvJЕит cos{(3-1)+cos/3
d dOJ3 La,
л
2
Подс:rг.:sид (2,2) :в (2,8u моЖЕО п::~лучить:
лЕ, • Зх lrt.
а
'JZ: ,
ч:rо nозволит за;111сатr, в .ч:внои .виде зависимость
иF..вер,:иру~~оrо тока:
t:- =-зvз с соsв+ Jx1
dJrLvrn'/у:дd
(2,9)
(2,I0 T
c2,r:o
Уравнепие :входной хэ.ра.к'l'ерис'.i:И?.И в
цах получим, раэдеЛИ13 (2,II) на Еао:
о~•!iоситет.иых едюш-
Е*.- Еd:л:
11-
cosjЗ+ 0,5х
d - зVТtzrm
(2,I2)
На рис. 2-9 показаны входные характеристющ 1ш:вер~ора
для ряда значений j3 .
Вхадная характеристика при /3 =Consl: пре-дставдяет ср-
6ой наклонную .прш~ую, угол подъема r,оторой зюзасит от х .
Чем больше угол j3 , те:л ниже лежит эта входная характери
ст юса.
Тач.ю,; на се,,,ействе ВХОДНЫХ характерИСТИI(, соответствую
щие одинаковым значени·ям угла О (0°, ro 0 , 20° и т.д . ) де
жат на прн:,шх, .называемых ограничительными входными хараrс
теристик,ши. Эт;,r огран :1чительные прямые явшштся внешни~
харшстерист,шами управляемого вьmрН!.lи'.rеля. при угле а= о
(о0 , roa, 20° и т.д . ). Углы наr~она пс. атношению к оси·аб-
. сцисс
входны..х и ограничительных характеристик равны по ве
личине.
Рассмотрим энергетические характеристики мостового ин
вертора.
Аг:тивная мощнаст:ь, получаемая инвертором из цепи пасто
нннаго тока, равна
-76-
&
1
-
.
,
)
.
.
.
;
i
1
:
ь
t
Е
;
'
Q
f
-
-
-
-
/
§
1
=
2
0
0
_
(
'
,
_
_
о
с
"
-
:
:
:
:
-
-
~
]
-
~
~
!
-
'
;
-
"
"
-
c
c
,
f
.
.
:
'
O
_
V
з
Е
,
г
т
d
~
~
-
-
-
-
j
З
=
:
3
0
.
.
-
а
в
•
J
3
~
1
1
0
•
J
-
-
-
-
-
-
0
,
4
1
-
-
-
-
-
-
-
J
-
-
-
-
-
-
-
-
1
-
-
-
-
-
-
-
I
0
,
2
.
0
,
3
,
.
_
о
0
,
f
0
,
2
а
)
х
*
Р
и
о
.
2
-
9
1
)
,
<
)
/
3
:
:
:
f
;
.
O
"
l
c
J
'
;
.
j
Q
"
t
3
=
1
4
-
S
0
r
J
'
=
2
'
.
,
.
/
.
.
_
/
r
f
:
:
.
2
0
-
2
5
°
1
1
)
0
~
Г
~
-
~
-
·
-
·
_
_
_
.
.
.
.
.
.
J
.
.
_
_
_
_
_
,
0
,
1
0
,
2
х
*
o
J
Р, :::Е, т = ЗVЗ г l cos(jЗ-Y)+cosft-
d ctJ. с1. :д: C..vm d
2
При пренебрежении намагничивающим 1'01щм преобразова
тельного трансформатQра фазныИ то1, ег::> се1•евой а6мотки t>
по:вт::>ряет по фор1де 1•or< вент,1лыrо/, обr,101•:,и той же фазы z"v- ,
а при ра:вно11 единиμе I{Оэффициенте трансформации эти токи
равны : i 1 = iv- ( E"t=Ev-, e1 =t>v-)
.
Активная мощность фазы сетевой обмотки создается толь
ко пар:выми гармоншшми ·ro1ca и э.д.о. фазы (э.д.с. сети ПJ)И
нята с~шусоидальной):
Р,~ = Е1Г L{1) cos L Ezr" 'lro
Эдесь lr1) - действующее значение первой гармоники се
тевого тока, при липа/&ной коммутации равное:
j = Vб J'in D,Syl
f(1J
:JC
0,5).1 d
Угол сдви.га IАежду векторами фазной э.д.о. сети 4 и
первой гармоники 1·ока lм равен отс·1•ающему углу сдвига
(f}ro uежду оаmАи сиМ11етрии п<Jложительных полуволн этой э .д. с.
и оетевQго то1са (рис. 2-3 ,в). При мгновенной коuму·1•ации
cp(f)O:::. ·' ] [- j3 , а при линейной 1сомму•rации пер:вня гармоника полу
чает дополнительный сдвиг· в сторону отставания от э.д. с. на •
угол, равный 0,5 / :.
LElГ,J;(() = 1/10 =wt)o + О, 5)' = л-fi+ 0, 51
Окончательно,активная мощность всех трехфаа сетевой 06-
uо1· ки pP1ina:
п1=3 п' =- ЗУ6Е, I sin 0,5J1cos/s--05j)
1-,
r;,cp
:л: zr d 0,5J
iг'
Здеоъ учтено, что cos(JL-j3+0,5°J,') = -C OS(_f3 -0,5t) .
Отрицатедьный знак :в выраж ени и для активной мощности оэна-
чает t ЧТО эта 1\ОЩЕ О ОТЬ генерируется В сеть nеремеННОГО ТО-- __
ка. Активная иощность,отдаваеuая всей с етевой обмоткой тран
,сфор~што~а. инвертора в сеть nереwенного ~ока, равна P,. - :r-J{
..
Неэюн.шалентностъ форыул для Pd и Р, 06ъяон1Iетоn оде
ланныи допущениеu о линейаоы законе иэиенения тока ко1Ш.ута
ци11. Поrрешноотъ в 6ВJiаное активных м:,щностей прак•хичеоки ни
ч:еожна и обращаетоа в ну11ъ nри ыгно:в енной ь:01,11,1;у·тации.
Реаrи·иDнаа ыощноотъ сете вой обuот1,и трансфорw.атора инвер-.
тора также определяет са nерв 1:001 гары.оникани э.д. о. и то1,а(рио. ,
2-9,6):
,г;::-
•
0. ,::-
-
0.
-3 0 -З' с l. . _ЗvбЕ, l suz ,.;у Jtnl;з-Q.fy)
,;,-
tqГ Су- l{f) S(.,n(f{(г л: zr d O,Sj
(J ,(}/
Реактивная мощность инвертора. положитеш, на. Полная хощ-
нос~ъ сетевой обмотки трансформатора:
j~= ЗEv-L=VбEvfd Vf-hт
Здесь учтеио , что действующее .значение сетевого 1'Ока
при линейной 1<0).щутации ра1шо
f =" /1~, ~1_
-
L_ ld
, v-:гV12Я
Коэффициен'I' мощности инверт ора определяется как 1,овффи
циент ыощности се~·евой обмотки его трансформатора и равен о!r
ношенl'..ю отдаваеи.ой им в сеть активной 1.1ощности к полной мощ
ности:
А- lmcosr;в-o,s"aJ J/ к
Км=т,--
1,
r1и• сдв
Ковфф.1Щие11т сдвига фаз для сете.вой обцотки равен
Кедв= cos(j3 - О,5'5)
J{оэфф!1-ЦИ.еНТ искажения К!)ИВОЙ сетевого TOI<a ра.вен ОТ
НОШ6НИJv действующего значен ия первой rарманщ,и к действующе
ыу значению несинусоидального сетевого тока и при увеличении
угла кош~утации от О до 40° возрастает от 0,955 до 0,966 •
Порядок выполнения работы
I. Собрать схему для исследования мостового юrnep:ropa.
2. Установив напряжение источника постоянного тока в
I,5·t2 раза 6ольшиы, чем выпр ЯW!енная э.д .с. исследуе1,1ого пре
образователя, плав!!о увеличивать yro,1 управления с Ш)мощыо
фазорегулятора , начиная от О, вплоть до срыва инвертцрования.
При этом наблюдать по осцишrографу эа иэменение1,1 фор1.~:ы э.д.о.
-79-
n.рsоdраэоватедя, наnрw.:е,щя и т:-ща вентИJiя.
8. YOTS.liORИ'r:Ь угол инвер:rирОJНiНIН! ПОQЧ(:)редно равным 10°,
20°, so 0 , 40° пр~ u1.шболъшем сопрохивлеuю-1 •реостатов :в цепи
nоr-тоюпюrо tока. ;t nронэnести ,1эыерtжи0 ве1шч;ш, указанных в
таблице I, y,11:.Jнiiш.11an ин:nер~ируемы,1 то:1: с:11упеняьщ из расчета
4·i -5 оnытных точен в .-аждом ре~~11не, nричеи до 0Jщ1.щня 113 них
дОJП1'Jщ непосредстзеыно r1ред11Iеотвоватъ ОР!:ШУ иидер:11,~ро:аа~нщ .в
ре:ким.е ;З = coast.
!7·1'"У'-~у!"-
U>t 1 и;_;,-1 ij~ Iv
,d 1ldiw
!()
1
!1
1
1
1
t
'
1·
'
!
1
1
1
'
! .. По }l'JЩ;()~'~J,!M 1!3 ()!JA~a Да!ШШ! :ВЪ:Ч):С,'! МТЬ суммар,юе IШ
дyR:r.i!..Вl:06 содрQ::.-',:ещ,ш~,; фаз.r юmар,.'ора, прщзедеаnое rt вен~илъ
щ;~\ 06,1:)тке дреобраэоз.зтельиого rранофор11.а•~•оре., и амплитуду
тоr.а ,,.,, :z'i:фaзioro короткого заш,1ю1ни н J3е1и:иды10Н обмо~·~~,\; счи~
тtнi 8.l\ТИВЕое сопротивлешю ра.:зиыu нудю.
2. Построить крю.ше эависимос~·ей углов кош..1у!l'адии и по
гасания от то1;а по да,шю,1 orrы~ca длn ка.ждоr•о реж!!Ша j3 =cortsz<-
и сравнить их с теоретическими зш,uсюАостпыи.
3. Построить семейство :входных характеристик исследо:ван
Е ::JГО ,ш:вертора для 1саждого значениr1 угла инвертирования по
даннuм опыта и огрюшчительную характеристщсу при О =0 и
при опы'I·нь.1~ ·путеi~1 •0~1радсле1-п-r~1.1 значении д~,цн•
Lf, Постро,и.·ь кривые за.висим::,стей fv- ., COS(ft,:;И R- от ин
верт:dруеr:.ого тока по даннын опыта.
5. Gдедать выводы по ра(5оте .
-30-
..,
,,.
Jlа6ораториая р абот а No3
ИGСЛЕдОВАНИЕ СТАТИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ ЭЛЕКТРО
ПЕРЕДАЧИ ПОСТО.ШШОГО ТОКА
ЦЕЛЬ РАБОТЫ - озн аJсошение с 1Jе тодами регулирова!iия ре~;ш
мов эл ектропередачи постоянного тока, а так
же ысс ледо:вание ее с-rат.ичесю1х хараRтеристм.к
на лабор аторной модели.
gодr~ЖАНИЕ РАБ ОТЫ
В работе измеряют ся токи, напрffжения, углы сдвига,актив
нне ыощ;~оста на сто рон е переменн ого тока и тою,1 и наnря..;,;ен.ия
на стор оне постоянного то~а в ыпрямителя и инвертора эле ктро
передачи постоrошого тока. Снимаются и стр оятся '}Татические
характеристиЮ1 электропередачи со сто роны отправной и со С!l'О
роны nриеШIQй энергосис-лем при наличии .11 при отсут с твии регу
лятора .1шю1ммьн оrо то1са на инверторе. С троятся: ве.кrсрные дя
аграмш.~ д.,,:я: отпра:вной и прие1.1жJй энерJ~осястец :е номипа.,1ы1ои
реэ:иие. Определпе~ся nереrруэочпая спосо◊ност:ь инвер1ор а.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Входящие :е . с:;;ста.в каждой из преобразо:в ателт,ш,t."< подстанций
эдектро:-~ередачи. постош~ноrо тоr:а мостовые nрео6раэо:ватели pa-
· 6o!l' a.'O!l' .з установившихся реtшмах с одина.'(о:аьши угдаJ,ш регули
р о:в ания. Элеюро1,щгнитн:ыс процессы nротека.юz од11наково во
всех мостах с одинаковшш схе~.::шы соединения об11о ток тран
сф:)р1.1аторов. Поэто1tу :вся ыно1•окостоэан 11рео6разов ательна я
подстанция ыо~:: ет быть за!ющена д:ву-..шосто.выu усJI01н10-,д.венад
цатифазныы преоdраз~:вателеи экви:валентuой ~ощности. В свою
очередь в области нормальных реж~шов при углах ко1,1,чутад;ии,
вв превышающих so 0 , эле1(1'ро1,шгни~·ные процессы :в кахдо1.1 из 1.10-
стов двУDдостовоrо nреобраэовате11я протекают так же, как и :в
отдел:ьноы одноыосто:вом преобразователе эюш:валент1J.Ои цощно
сти. Это дает возцожностъ при теоретическом и эксnери;.1е,1таль
ном исследовании работы э;1ектроперt1да<Ш nостоянн:)rо тоrса :в
знерrетических систеыах каждую ыноrоыостовую nрео6раэо:ватель-
-81-
ную подстанцию моделироnать·одноыостовым лрео6разо:.еателеы~
На рис . 3-1 предстазэлена струRт:;рнап схема элецтропере,
дачи постоюшого тorta с у«аэаюн:~ элементов сило.Еой цеnц и
рсrулирую~их устройств.
ОтпраIЗная и приемна.я энергосистеш~. переменного тока :в
обще!i случае имеют сложную структуру, они вюrючают :.е себя
ЫО!l',Нъtе генераторы, трансформаторы, синхронные I(омпенсаторhi,
различного рода потре6:.5тели электричес1сой энергии. При
анадизе электроыагнитнш процессов ,саждую .из энергосистем,
nриiLЪЩающих к линии эдектропередачщ, замещают трехфазной си
стеJ.J.ой эrаэивалентнш: э.д. с. и соnроти:sлений. При этом, по
скольку рассматриваются: мощные. систеuы, ио1tно на уu..-!тшать
актШ!ньtе соnроти:ешзнии в цепях переменного тока и считать,
что экви:валентные э.д. о. энергосистем ~ и 4.2 отделены от
mин выnрямительной и инверторной подстанций 1,шдуктивньши
соnротивлениF.ми Xs1 и Xs2 • Если рассиа•.rри:ваютс.я энерго
системы оесконе1Шой моЩ]iости, то Xs-;=0 и Xs.2=0. В тран
сформаторах Dыnрm1ителъной и иnверторно~ подстанций такие
учитшают только индуктивные сопротивления рассе.янин Х7, и
Хт2 •
Напряжение холостого хода трехфазного мостового преобра-
зователя
7Г 3,ff[E •
Vdo =~ v-COSC<
, где
.Etr- действующее значен,rе фаэн::, й э.д.с. венти;1ън::,й оом::,т ки
трансфорi!.атора,
с< - угол регуш~равания, отсчитывае:шй от момGнта перехода
через нул:ь :э сторону возрастания междуфаэнои э .д. с.
до начала упра:эл.ш,ще rQ ;п.пульса соот.в етст:ву,ыщеr·о вен
тшrя.
При этом в 1,ачест:ае на:~равления nолоЕятел:ьного ::,тсчета
напряжения [/40 ria выходе nре::,браэователя пранято на
правление от общей точки соединения катодов :вентилей к об
щей точке с::,единения анодов. В выпр~шитеJiьно.11 реж.ше напря
хе1ше Wo nоJrожитеJIЪЩ), следо:вахелъно, :выnрЯitитедъно14у ре-
1:иыу соот:ветст:вуют диапазоны :i'глов регулирования O~cx .t:,90~·
uи 270~,x:r,,_ З60"
.
В И!i13ерторноJ.t ре;~;иые напряжение U'cio
отр.щuе.n:ьио, сдедо:ватеJIЬно, 1U:U1ерторно.11у режику соответ-
·- s2-
О,
..
1
с
о
(
,
.
,
1
с
,
"
'
О
т
п
р
а
8
н
а
я
В
ы
п
р
я
м
и
т
ш
;
ь
н
а
я
э
н
е
р
г
о
с
и
с
т
е
м
а
п
о
д
с
т
а
н
ц
и
я
l
f
v
t
1
~
-
-
-
~
~
~
-
"
'
"
,
,
И
н
S
е
р
т
о
р
н
а
я
П
р
и
.
е
N
н
а
я
п
о
а
с
т
а
н
ц
u
я
э
н
е
р
г
о
с
:
и
с
т
о
м
а
л
п
-
<
1
1
J
:
"
l
д
t
~
-
-
-
6
r
ш
]
у
,
,
.
у
~
Р
и
о
.
8
-
1
Е
7
.
1
2
.
~
-
·
·
·
·
~
U
v
.
2
ст:вуют диэдазоны угдов регулирования 90~о<~ 180°или
f80°~ о<.~ 270° . В рассматривае.мш преобразователях комuу
тациа тока :вентилей производится только за счет действия
э, д. с. се~:и переменного тока. ДJ1л осуществления норма..'lьной
~<аи.мутации нео6ходш.ю, чтобы э.д.с. фазы трансфор~щтора, к
которой подсоединен вентиль, встуnающи~ D работу, превышала
э.• д.с той фааы, к которой подсоединен JЭентнлъ, вы:х:одrоций
· -- -- - -i;---·
из работ.ы. Это условие может быть соблюдено только в интер-
'
вале угl!ОЕ регулиро:зания О;;;. сх.~ l80~ где диапазон O;;;rx:~90"
соответствует выпрямительному режииу, а диапазон 90~0(.:r .{80°-
инверторноиу. Для того, чтобы сделать возможной работу пре
образователя ~ 11нтер:вме углоJЭ регулиро:ва.ния /80°,,;;о<~З60~
необходюJо nр;щ:енятъ специалЫ'ие схемы uреобразо:вателей, в
ноторых ко1Шутация тош.: :вентилей осуществляется г.ри помощи
дополнительно .в1слючае~н,rх в цепь ::11е1~ен1·0:в. назы.вае~шх ус
тройст:ваци принудительной (искусст:венной)ко1Шутац1:1и.
Среднее за период значение въшр,ямленного на11раже1НiЯ
иосто:воrо прео6разо:вателя в ооласти норма.11ьнш режимов pado-
rы (О~/~ 60") 6ез учета падения напряжения на открытшс вен
т;:лях и пульсации выпрямленного тока равно:
(/4= ~v:; El/{coscx:+cos(cf+J)j
(3,I)
С:вяз~ между средним за период значением. э1-.шр~шnе1шого
тщtа fd и: углами регулиро:ван;1я с< и коl.!мутации J' ус~а
на:влцвается уравнеющц :.
Jd = Уб Ev-fcosor: - cos(O(, +yJ},
2.х
rде .Х - индукт,r.вное сопротивление на фазу :в_ контуре ~сом-
м:~-ж~щш~., щ1ИБеденное к :вентильной обмотке трансфор14.атора.
Иi:юшчал соs{сх+/)из (3 ,I) и (3,2). щщучим уравнение :внеш•
нeft ха:раа~еристики мостового преобразователя:
тг з-т/6г
зхz _тr зх1
v~-;;:::-;:_v-COS«.-
Jt d-Vdo- % d
;:/l
.
-84-
•ql
с/,
'()
,'
Величину нanpFJI:eaия: Udo= Еэ можно рассматривать как
эквивалештиу:ю э.д. Со преобразо:вателя," лри:ееденную к сторо
ие поо1оmшоrо ll'OKa •• а :величину 3;:·- юш эюзи:валентilое ах:..
тш~ное соnротиэление преобразователя. приведенное к стороне
ПОСТОЯННОГО ll'ОКЭ., 't.n •
Уравнение (3,3) спраэедлюзо ках для :вьшрmLитеJIЪного,тац
и дnя ин:верrорi!ого реж!iЫО:В npeo6paзoDa1'e.nя. .В дальнейшем
вое :величины, относящиеся к отправной систеые и к !ншрлыи
!l'ед:ьноыу хонцу линии э.11ехтропередачи посi-оянн:>rо !l'Он:а СS~дем
оСSоэначатъ индексом I, а :величюш, относящиеся к приемной
системе и к инверторному · концу - индексом 2.
Тоrда ура11нения :внеJJШи.~ характеристик выпряuителя и ин
вертора запишухся: тwt: .
т г З"VбЕ,
Зх,1
Va,= :Л
lflCOSQ(f - ~ d
(3,5)
Эквива.uентные з.д.с. вьшр~шителя и шшертора соот»ет
ственно равны:
г _т r _ ЗVбг " сх. r _тт =з}ffr:- co .sO(, (З,6)
С..эГИсiоГ :J[ L1п1,,'0S ,. Lэ2-ИdoJJ. Jl Lv.8
'2 ',
• ДJI.!i удобства анашIЗа инверторноrо рез.ииа n;~еобразователя
в некоторых случаях оказъmается це.uесооСSраанык преоСSразо:важь
уравнение (Э ,5) • .1100110J1ьзо:вавпшоь соожпошенцем:
of+j .=Jl:.;. .o, .
(Э,7)
rде О - уrол запаса инвертора.
Тоr.ца :вместо _(Э,5) noлyчwt следующее уравиение внешней :х:арах
жеристихи инверто ра:
V,•
_
316г
_ r- ЗХ2J
d2--
.ff
Z::.v2COSQ + Х d
(3,8)
ЭжШI уравнениеи удобно пользоваться :в случае, если ипвертор
раСSотает с поотоян!Шм yr.uou запаса о = const
•
В стационарных режицах элехтропереда.Чli ожсу,:ствует из.wе
нение :вшtрru.шенноrо т:жа во :времени. Следовательно ,реахтшs-
- 85-
_вые элементы л цепи постоянноrо т.:.жа (индуrtтивности л1щей-
11ых реав:торr):в tраспределешц,1е инду:,•.rvJJнос·rи и ещ,ости линии
эз.teщrpouepeдau.Ji, дриведеюше к сто ране пост1m1шого тока эк
.вщJа.11ен~аые индукт.~tвности nрео6рааолателей) :в таких режиыа:х:
.могут не учитываться. Их учет необход,ш только в переходных,
;цинаш,rческих режимах эле1строnередач.и. В соответс?~:в1,ш са ока
занным эквwалеитнаf! схеиа замещения эдfжтропередачи постоян...
ного то1,а в устано:nи.вшеися режиме имеет вид, показанный на
_ рщс. з-2. Линия: электропередачи представлена на схеме своим
активным сопрот~шдениеи 'lл , а конце.вые преооразо:ва:~.•imъ
ные подстанции предст.авлены э1tви:вю1ант11шш э.д.с. Еэr и
Е32 и внутрв1шяuи сопроти:вJ1еi:!~яш11 'Zm и 7-п2 • То.к в ли
нии эле1tтропередачи может прот,жат.ь только в одном напра..вде
нии,. что обусш:шлено односторою1ей проn:JДи:мостью мосто:в· r,он
це:зых преобразовательных подстанций, в мждом из 1,оторых тов:
напра:вден ◊Т общей точшх N соединения анодов вентилей к
общей точке К соединения катодов ( рис. 3-2).
Отсюда следуе'l'. ч~·о наrrрWJдение переда,ш энергии ме1.iду
прео6разо.вательнышt nодстанцнnм.и оnредедnетсп 1«с1s.1110чИ:t'ЭJ"1..Т,
во з_на.кюш экв1mа.яентнщ э.д.с. Еэ, 'ii! . Еэ.2 • Если Е'э,>0;
что соот11ехс1'вует 1щпрями.тельному рехиыу .прео6раао:вателщ I
( O~<xf:t.f: 90° ). а Е'э2 < О• что соот»етст:в,ует ишертор:но
i4:у режЮ,1~- п.реобразо.вателя 2 (90~ rx2 ::;t80°), ,?Q эв:ер:rип
nepeдae:i:ca oi ПOДCT6.IO.(!lli 1 к ПОДСХШЩ.IШ 2,
Ес.п.и" Еэ;;>О, что cooтne:rc~JJye~ JJi:!J!JЩ•ШTOliJ,UOMY режю-1~т
-Зб-
преоораэовсJ.те11я 2 ( О~а2 ~90" ), а· Е,н<О , 11~0 соот•- •
ветстDуе1~ юшерторному режиму преобразователя I(90'/f:,o:1(J80°),
то эиерrи п ае редае~~·ся от подстшщ1ш Z rr. nодста~щи..1 I.
Cor,racнo охеш, замещения TO!i JЗ линии nередач11 опредещ,...
ется вырSJхf.ншем
•]-
_
Еэ, + Еэ2
·
·
d- Zп1 + 7-л + .'Zп:z
С учетом (З,6) получим:
Jd =.§i/6_ Е1псоsсх1 + Ev-2 cosC(fl.
Л-
'Z.пt + 'lл + "lп~
(3,I0)
Последнее уравнение шжазывает, ЧТО ТОК JIИИИИ передачи
завис11т от параметров передачи 7..п1, '7..п:;~ 'lл, от величины
э . ;ц . с.Еv-1 ,42 энерrосистем переменного т,жа и от углов регу
лырованин выпряv,итела 0(1 и инвертора сх2 • Чтобы в линии
передачи протекал заданный ток при данно~ угле регулирова
ния: инвертора rx2 на вьшр~шителе с.uедуе!С установить впол
не опреде11енныИ угол ре:rулирования о(1 , который 011ределя
ется из. (3,I0) .
Други~.ш словаuи, сущеотвует определенное соотношение меж
ду JI'лами регулирования выпрямитедя и инвертора, при с:><5люде
нии которого для заданных напряжений в отправной и приемной
системах 1Jозможна передача заданной мощности из одной энерго
системы в другуюо
При принятой в настоящее вреыя системе регулирования пе
редачи постоянного тока ее мощность изменяется путеи измене
н;:~ JЗып11mшенного тока при незначительном изменении в1:Шрщr
ле,шо1·0 напряжения. Изыенение тrжа в линии передачи, КЕШ сле
дует из (Э,IО), может. быть осущест:влено ра3личныни nуттш:
регулиро:вани_ем ,v-ло:в ое1 и G'<i.2 преоора3ователей, регудиро
:ванием э.д.с. f:::v-1 и Еv-2 при помощи регуларо:вочuых трансфор-
1tаторов (автотрансформаторов) или поздействием на :воз6ужде-
ние синхронных генераторов систем переменного тока.
Хотя изменением угла :~:,,3гулиро:ванин nреоСiразо:вателн на ка
ком-либо одном конце передачи можно регулировать :вьшрЯШiенный
ток и мощ ность передачи в широких пределах, такое регулирова-
-87-
1
- ние
нецелесообразно, так как ono с:вязано со эначител:ьшш·
·_11отреблением реактивной мощности иа соот1:1ез.-ствующей системы
пере~енного жока. Желательно исnол:ьэовать совместное реrу
л~роваяие режиыо:в электропередачи со стороны как отправной,
так и приеыной систеw, что приводит к умен:ьшених; р~а~и1и11-
ной ыощности, nотребляеыой преобраэователямм.
Реl'улирование углов управления выпр,шителn и инвертора
в электропередаче постоянного тока обычно производится
автоматически. Вьmрт.штельная и .инвер!rорная подсжа~щ,~ш элек
тропередачи постоянного тока j6орудованы различнш.~.и реrули
рующи.ии ус!l'ройст:вами. Нознако14имся с назначением и nрии.ци
поы деИс-r.вия основных реrулт-оро:в неразвет:в~енной ~лекжро
nередачи постоянного тока, по•.азанных на рис. Э-I. Всв ре-
• гуляторы .воад~йс:rвую:r "а сис"rе11у фазового управдения СФУ
прео6разова:rеJ1ей, изменяя углы у~ршшения ос, и <Х2 :.5еи11мей.
Система фазного управления питае-rся от шин nер~менного
fока, отделенных от места приложения эк:вИ11аде~итщ э.д.с.
системы переменного тока индуктивньш сопротивлениец .Z:S, •
Векторная диаrраы.ма для основных: гар1.1ою1к э . д. с., 1е:,ха и
нэ.пряжения на шинах одной из систеи переменного тоха (от
правной) построена.на рис. З-3. Иэ диаrрашш; :видuо, ЧfО :век
тор напряжен;1я l{.1 отстает на у-гол 61- от вектора э.д.с.
системы переуенного тока Ev-1 • Поэтому угол рвrу.щ,,рования
DC1 , отсчиты:вае,1,1,Ьlй от момента перехода через ~уш основ~
ной .11иnейЦой хош~:утирующей э.д. с., представш1е1 ооОой oyw:,
угла ~ и угла оса , отрабатываемоrо си.с~ецой фailo»oro
управления nреобразо:вателя, т. е. ot1 = ~ + «и .
Е, Xsf'li(O \ с..,
f} lП fv-(I)
Рис. 8-3
Фазорегулирующее устройство Ф служит для установки,
начальных угло:в регулирования :вш~р~ши-rеля ot01 и инвержо-
-88-
ра о(02 , с1.нэщая управлпющле и1шу;r:ьсъ1 на 1}ет1,э.х ВGRтилей
преобразавателя относiителъно ос;1а;н1ой rарыон~11\И iiапря::-:~ния:
на его шпнах CQ с11 ороны · сис~емы nсременнога 1:J:01-:a.
Ос:п::,вны.ы UЫОТD:Jдейс 1r.в~1-:~нд;!~J iJSГYJiЯTOPOJt на :выпрнмr·!ТЕ:Л:Ь
Н ОЙ подстанции fШЛJiетсн регулптор тока РТ, а на ишн,рториол
nодстащии - компаундирующее ус·l' ройст:20 КУ и регуля:тор ;;;и
н имальн::>го 'i'OKa РМ,11 •
Р ег ;улnтор таха у-.,3ел11ч,шает угол управлеюн1 вы;1рш:,ител11
при уЕе,шчени ,1 тс"а в r.шредаче и у~tеньша е т этот угол при
уменыиени11 т:жа. После •.1:ого, r,ак угол упра.в.;rе;ша :выпр~митеJ,n
с 1:ано:в!tи::оя раБНЪ!ii ну11ю, рег;гля.тар TQHa не моzе~ OQЛЬ:tie под
д с:JрJr;Ив&:.1:ь заданное значение то1,а при у1~ен;;.шGни,, тока в пе
р едаче. 3 ::;т:.щ случае поддер:i!&.ш~е тока в передаче ,,:ожст осу
щест.вля·rься регулш:ором !Шюшального тока юшертора, ;-:аторый
уrдею,шает ";J'ГOJi удра.вденин ин:вер1·ора щы умен.ьшеиии ТО}:а :в
.аере;с.аче. Обычно этот регущгrар .вст;~· паt;:t .в ра.:5::т:т тогда, ког
д а регулатор тока на выпрru,штеле не :в состоян.ш~ предо;;-вратит:ь
с ;Ш ж ание т::,ка. в нередаче.
j регу;~ято рах тоi\а произзодитс,r сравнение тока, пропор
...с и она.т~ыiого то ку передач.и и_ получаемого от датчика тош,. ,!.(Т,
с задан1н·.J:11- то1<ом устав ни 1у • Ре1'улятQр т(n~а на :вr.Iпрям~и:·е
л е дейот:вует та~шм ооразо:1, ч~'о он осущес:.'вш;:с:Jт регул1⁄4рова.
н ие тода тс1rы<:СJ · ~:>гда, 1-<оrда то1, :Е передаче 6011ыtе TQKa, за
данного током ;rстаьrш ~ 11
•
Регуля:1.·ор :шн;шал:ы~ого тока на
лнзер~оре , _ rн1otk,poт I ооуце с·r в ля.е~ регулир(нза.nие тоr:а ТQГда,
1, огда тоi\ в передаче стаiiовитсп !!Ыiьш0 тока, задааного тешам
• с таэк:.1.
:. а.кон изм е н;; 1,м1 угла упрш:ЛЫ!И:! вьшря;.штеля с !Jегулято
р ом т:жа при пи т ании системы фазо.вог::, :rпрщзлеш1л от u и;1 от -·
дра:вной системы :вы ражаете f! урав,iеhием:
«, = CX01 +0s, +Ktx1(fa· - f1J1)
, где:
(3/И)
ot0, -
н ача.-:~ышй угол управления: щ,шраи,:теля,
eSI - yГ:)Л , JЧИT1ffi8.rj:Цl~ Й С ~~ещение П~ фазе
~CEQiH{;;t{ Г-:3.р ~~а~i:С
1 1.11
к:, - коэф.J.}.v~~~1е.1~ ·регул~1р::>:вг.I:АЯ регу~дтQра
тоr- устюн'.1⁄4 регулятора т::~ка,
-
89-
Kot/ =О, если la <ly1·
Под· действием реrуля'l·ора миниыалыJого тока на И!U!ерторе
угол уйрЭ.В)НШИfl Cf2113146Нi!СТСЯ по 31.!.I_toнy:
• где
(Э,I2)
0(02- началъuый уrол упра.в;н:1ша инвертора ,
-6~2 - угол, учнтш1еJ;JщиИ смещение по фззе осно11нщ гармоаmt
э.д.с. и наuрnжешш на шипах 11р11ем.ной энергос».с~е1.ш,
Jy2 - Т(Ж уставки ре:гу;штора миню.1алъаого то.ка~
Ко12 - коэфф~щ~~~,нт р~гул~ро.sанш1 регулятора 1~t1tн!4"а..'!:ьного то
ка, при•.rем Ко12 =0, если
,Id>fy2 .
Регулятор тока на выпрm.!ителъиой 11одста~щt1и :выполняет
также функции защат!iого устройства. Пр11 срщза:х: ин:аертир::>.ва.ч,1я
ил.и коротких за~н-шаниюс .в л11ню1 лостоюшоrо тока реr•ущ1тё1р
тоi~ ограничиnает воэрастrшие тока и те1~ сашш nредохран ;1ет
оборудо:вание nередачи от перегрузок по току.
Компаундирующее устройство ишзертора предназначено для
ВJ:\Тоыатического поддержания примерно постоfi;шого значения
угла запаса ,ш.вертора при увеличении тока fd и при уменьше
нии напряжения n приемной знергосистеы:е. Регулиро:ван.:е угла
за.паса ин.вертора позволяе:r осуществить его работу с наимень-
. шш.~
щ.rре6лениеи реактив!iой wощноста и предотвратить срыв ин
:вертиров~шия путец uоддержаnия пос1·оmшш.~ циню.~а.льноrо угла
запаса. Без регулирования угла погасания инвертор теряет ус
тойчиl!ост:ь при коротких зашжания:( в приеШiой системе, при
.1rоэрастаuии тока n(lредачи ВЬiше определенного значения и при
других а.варийных процессах . .
Компаундирующее устройство КУ сос:rоит из -д;вj'Х элементо:в:
элеыенха тоУ.а и элеJ.!ента напряжения. Элемент тоrса изцеияет
угол упраl!ления инвертора .в зависШ1:ости от тока таю&и о6ра
зоц, что6ы при нормалъноы напряжении :в приемной сисжеые угол
запаса cf не .выход:т из заданных пределов. Элеl,(ент иапря~хеиия
изценяет угол управления ин:вертора при отuоаеииях напряже
ния :в npue!.IНoй сис:rеые от норцадъноrо, также nоддержuая npи
J,Lepno noc:ro.P.нньiw угол погасания. При уве.11ичеш~и жоха и у»еиъ
шении напряжения угол ос2 уиеньшаежся, о6есnеча:аая устойчи
ВО.}1'Ъ ан:ввржора пр!4 новых усл?:В!4ЯХ paCioт1.t'. Эwсоа i13Jteaeaaя
-90-
•.1
"
y.: · ·re управления ~ш:вертора, сuа6женного :реrуля•rором м.1шюлаль~
::1:::i.' ~ •.сока
и коr.шаундирующ.~t1' устроИстщщ, Qnределяе1'ся сле
дующим уравнением:
0(2.=tXo~+f:1-s.~-,.K,xR(Jrk.z)-Kт3⁄4 +-/\н U .2 -к~(и;,.2-Ц)где (3, 13)
К7 , Кн и Kf, - 1tоэ ффици енты р ё~ г.улиро:nания элемента тщш и
элем ента напр яжения цом:паущз;ирующеl'О устройст:ва, причем к: =О,
есл.и ~<Ц,
И~п. - на.прnжение на шинах приеш~ой энергосистемы перем:енно
rо тока,
rJ;, - предельная величина этого uапрнжения, соот:ветст11ующая
точке нзло1щ кусочно-лин ейной характеристики элеы ента напря
жения.
В зоне действия регулятора мини1.1а;1:ьиого тока кu!.Шаундд-
. рую щее
устройство не :выводится из работы. Действие токового
элемента этого устройства эквивалентно некоторому уменьшению
коэNoциента регулирования ко<2 регулятора ыинимальноrо тока,
:в че11 моЖRо убедиться,записа:в уравнеиие (3,IЗ) :в такоц :виде:
0(2=CX02+fls2+(Ko(2.-KJ{IcL-l11~-Kтly2+Kн1⁄2r2-к;{Ц,z-l/4) (З,I4)
Вследствие того, что коэффициент регулирования Ко(2 регулято
ра миницальноrо тока значительно больше коэфqi~щиента реrули
ро:вания К7 токового элеи:ента, :встречное действие этих регу
ляторов в рассматриваемой зоне не ухудшает уСJtовия регулиро
вания. Соста:вл.~mщая К7]у2 в последнец ~'Равнении определяет
сдвиг угла управления, .который дает компаундирующее устройст
во в зоне действия регуляторR wшимального тока. Действие
описанных 6ыстродействующ;1х регуляторов :в передаче постоянно
го тока может быть дополне но так называемым вторичным сеточ
ным регулированием активной мощности передачи по заданному
закону путем автоматического воздействия на токи уставок ре
гуляторов тока.
Система аыстродействующего регулирования не исключает 11а
до6ности в более медлеииом регулировании режимов передачи по
стоянного тока, например, в регул11ров·ании напряжения с поu.о
щью регулиро:вочных траисформаторов It.ЛИ специальных устройств,
воздействующих на цепь .во"6уждения синхронных генераторов.
Влияние подобных регуляторов на харацтерист~ки передачи посто-
-
91-
mшoro ·1:01,а может быть учтено изменением принятых :величюt
напряжешit перr;;ме!ш•:,го ~ока по концац эле~и.·роnэредачи пос-
Оснс.аш.1ш1 стат;r.ч.еским:и хара.L,терист~щами элеК'.rропередачи
постоянного то1\а ft.13Лякп:ся зависимост1.t ее вш1рям..1Iенноr~ uа
пр;,.жышн от ·1:~11,а в .rергдаче (ввеиние характерпстюш) и эа
:sщ:д:.юс:::и шстJс!ЗУ.Ой и ргактшш::>й мощности от напряжен.ия си
сте,ш переме1пого то.ка. Статичесюtе хараrtтерист1ши имеют раз
личный ы-.д д.:1п отпраnноrо и прие:,uюх·о r~о1ща электродередачи
i1. за.висн::' O!.t1 способа r~ услоnиf1 регулирования выnрями.!'еля и
и~,::верто1;э..
На. ;ш:с. Э...if по1,а2аны Енсшш1е характер.истики ;щпрю.tИтеля
с ры•ул.sто-ром ы,1,1р.11цrс,шого те-ха (щ:ш:вая I) и ,11шертора с
конпаупдирJющ 2u.1. ;.{стрQЙ(".т :sоы:, настроенпим на поддерца.5.ие по
сто~,ъст:ва угш, з,шаса cJ'·"" сопs{- (кривая 2). В случае,е,:;,х.а
~п:вср:11 ор и: ,~0нт такiже и регулятор 1,~nима..т1ьноrо ~ска,его Енеш
няя хар::ш:rерiiстика иэсора;щется кривей 3.
11 ;;io1>e, где рсгу,;штор тока не действует, внешняя хара..;,,:
тернстика :вынрнмителя: иэо6рэ.жается n:>;ю1•0!1 nр~шой шншей с
,;;а.клов~:,м,эа.:ви.с?.,z;шJ от эквивалентного сопротивления Zлf .
Крутаi! часть. харш,тер,1ст1ши nолуч&.ется, 1-согда 1J,a :вьшрr.мите-
ле рэ..6отает регулятор тока. Наклон внешней характеристию.1 в
этой оолает.и за.висит от вел11чюш в116раш1оrо коэффициента
регулир::;Jзаюш K<xf регулятора то1tа. Точ!,а .излома внешней
ха.рши:еристики вunрF.1:ителя перемещается путем из1.1ененин :ве
ш:чины т:жа уставки ly.( регулятора тока. Бнешння характери
с·rика ;ш.вертора при усло.вии поддер:а:ания d' = coпst иэо6ража
етсл прямой линией с наклоном, проn·:>рциона.льi!!,rм :3ею1чине
:жвива.1ентЕого сопротивле1шя Zп2 (сiА.уразнение 3,8). Кру-
та,1 часть характеристиrш получается, когда на инверторе деи
ст:вуи реi'удя:тор ~.шш,JLа.тrы,ого тока. Наклон внеёrней характе
рис:::-ин:и инвертора в зоне действия реr•улятора 1.шниыальн.ого
тока может ;rзиенг.тьсн зыо~1роu :велиЧi,НЫ 1tоэфф11циента реrули
рованшr Ко<2 этого регулятора. Точ;,;а изло11а :внешней харак
тер;ют л 1ш инвертора пере1:uщее:;_,ся при из!.!енении величины то-
ка уста.вки ]у2 peryЛR:i:opa ш.1шщального тоl\а.
Рабочая точr,а 1щ ваеш1шх хара11:теристиУ.дХ выпрв.1.1ителл и
Ш'..вертора определяетсн пересочение11 этих характеристик.
-92-
~
•
Рис. 3-5
-93-
Пр и э·.rо1.1 одна иэ харак~'еристик должна. сыть пересч~и.,ана с
::тч етоы. nадеnи я наnрn,;:sния от выпря.мл~;rн1ого тоr..а :в а.1\,.1 и.1н;;о м
(,01:р отхsлешш Z-1 лиюш передачи. Например, если .вве:пнnn
хара!!т;~р1-1.с 1I'Иl-Са пы rrрн11 11телл приводится к приемному концу ли-
., .,,, т?
J-
юн1 п~реда1и, то Ud;""Ud1 - 711 d , а если :внешаян хе.ра1,теристи-
ка и1р3ертор а np1rвQ.:o,и 1rcя: к отправном~., J.{О5цу линии, т:, -
_
UTT' ....
171_7
Т
сlя- - Иа:г ·f - <-11 .Ld-
З8.JH1 C i~J!.()CTЬ 1ЛiClli..НИX характерис:11 .ИК передачи I!OCTOHHllOГO
то~-<а от усл о.r~ий регулирования инвертора 1,1.ллюс:rрмруетеп
рис.::3-5. 3досъ локаза;!ы : 1:.:нешнп.н характористи~а выпряыит.ел я
с регуля~~}Jаы 'r~н:а (.к9.~:аа~ I), пр.u:веденная внешняя xapa:rcтe-
r:;1ст,ша и1-::зертора с· идеаг.ы1я. регулятороы угла эаnаса J,__
= const (нр и.вап 4 ), при:веденнаfl внешн яя хара1tтериати1са нере
гулируемЬ:го инвертора, ра6отающеitо с неизи:енн.ьu:.1 угл'Jм унрап
де н :и! сх_2 :::: coпst (н:рм:вая: 3), и, наl!онец, .приведеннан внеi!!
няя харак'I•t;ристr,н~а > инвертора с реа.льньш .компаундиру-ощИ!4 уст
р о йство;. (iё_ривая 2), настроеннш1 так, что ано nоддер;~,:юэает
пастоннс:rво угла зап аса только .в нскотороН зоне ре,.:иТJ ов ,о,шз
ких I{ ROMИ!:!aJI ЬEO}lY. Кривая 2 занимает пр::Н.itЭЖJТ:JЧНО(; ПОЛ~}:(е
:dИе между ltp И:ЪblllJ-: Э и 4 .
При н еш.1меш,ых дсiйс:r·ву-..ащ;:х значе,шя.х: на.прт,ений 0~1:прав
ной ;r приеШ!ой энергосис~ен устойчизой то•шо й раоо т u переда
чи Noля.ется теч.ка "а•: пересечения внеG1шu:: хараш1•ерист,ш вып
рнш1телн 11 инверхора. Незн а-;ы:тельные с,~учай~ше иэуе н енщr
;) Тих ;щпр,,.жений в с лучае раооты и.ыnертора с ком..1ау-,;дир:,rющ,ш
у стро йст:ао м ы о rут привест и 1-с В :)зни.кна :вению 1iедл енных н епери
од ичес1шх к::те68JШ:.:! мсщr:ос:1.'а и т:жа .в ли нии uередачи.Дей с т:ви
!·е ;;ьr-!о , из ра ссмо тренных :вне шн их характзр;~стик :выпрямителя
(J,р1шая l) .14 инвертора (крив ая 2), п::шаэанiiю: на рис. 3-5,
с:r едует, что , если , н апример, незначител:ьв::> uон юзитс.н на.пря
Ее:а~е ::JТпра.1шой эвергосисте!.Ш, тЬ точка пересечения :внешнit!Х
хара..'<теристи z преоораз о:затедей dместитс н вю3Dо. ВьшрIО.L'lешп,~й
'i:O!{ в передаче у!.!еJ:iЬшится. Тс:;ч1,а n:в" m;ляется .неуст о йчивой,
jJ ре~:.11! уста.новuт с я в точке II с" . При восетанов;rыш11 пре"ни::с
.вez ,1чt1l:! uаnряжений :в систе1~ах nере д~енного то;.а возо е5но:вля.ет
ся .<!СХОДЕН!! ре);: !Ш.
:i:c:::.11 :вне1:шяя харз:к т еристш-:а шmертора соответст.вует кри••
вой 4, то да.хе np.1: в.езЕачиель но.w; понижешш наnр вжеii.1<1я от-
npa.-srioй системы (или 110.:ш щепии н апрлж -эн ин приемной систеш:)
:во з1.с;;,ша nо;;:ша.я раз 1•р ;у-з1,а юшии передачи .
Воs1, ~,;;:ност:ь воз нюшовен,ш ре:зюLх сб росо:в ,: набросов мо щ
нос 1: _::. в пере даче постоян н::>го ток а п:>лностью устраняетс я пр и
:в~:.лrсч1;:нии на ин.вертсре 6кстродей.с·rвующег а регулятора ш1нима.,1ь
ного 1•0,са с т,жом уста.~ши , соот:зехс т::зую щuы раооче:!i.у то 1,у пе
редачи. Б этом случае :sнещнян харгл~гер ис1·ика инв ер т:.J ра r,руто
s агибается вниз, .и имеется одна устойчиJJап точiщ п ересеt'сени я
о
ее о вне:;~аей хар акт ерист~ш::>й выпрюш теля (!,;рив ые I J·: 3 ;1а
рис. з-_.1+) ~
3ави. с11 мос хь аrt~~и.вно й и реантив1-rа й МQЩНости nреJdразQ.ва~ е
лей ст нсшрнж(ншн на шшах пере !t енного та:ка хар,штеризуют р6 -
акцию эле:-стр◊ nередачи nост оянног:~ та1~а на -~·~зм:ене1н1f! иqnршк е-..
ния: в системе п.ер емен наго таI\а в ста 1rичес1\ИХ реж.им~хu
Пр;шер~шii вид зависш.шсти актн.Епой R и реакт ивной 01
мощне е~:~ е й вы:пря:мителя ат напряжен~н1 на шин ах · отправно й снсте~....
мы перемыш:ого тока показан на :~ис. 3-6. Хар а.•и'ери стию1 п ол у
чены при нтн1чии регулщора ток а РТ Ra :выnр?.!.!И'хед е с токо м
уставю~, соответствующим ноюшалъноыу тохtу ;,лектропер едачи .
При п::шышении напрr..v.сн иr,: ы:тивная и реа:кти.вная иоrц.вос ти уве
личиЕа:п •,;:ся rmmшo, так ка1' выпр,ш:rышы:1 ток воэрастаи· то щ;- _
ко за счет того, что регулятор теша обладает · нек::~торыи ста.
тиз мон.. Реа~,тивная. иощностъ пр и. этом. вQэрастае·.r оольще , чем
а~ст ивЕая, вследствие значительного у-..зеличения: угла зажигания.
:выпряиителя при действии регулнтора тока.
Если на инверторе не действует регулнт::>р миниuальног::> то
!{а, то при понижении: папртr.еF'Н! отправной системы а1,тш1ная
и peaicrивнaff иощност11 вш1рш.штешr резк::> УJiеньшаютсff вслед
ствие того, что на вьшрнмителе перестает дейст:вова:r~ реrудя
тор то1щ (сrшЬшные учао·.ею: r,ривых R и О,. при Z{-1 < f )•
Если на инверторе действует per;yJiffTOP тока, то zr,н
он ограничивает у.:еньщение nыпрF.мленно r о тока в передаче, а
значит, и уменьшение активноr. и реад•rивной м:щностей выnрЮLи
теля пuи пс,ни?:ении напршкения отправной с~:стемы (пун1стирные
участк~ аривых R и 01 при .J!ш- < { ) . Реа.'iтивная и:::>ш,ность
U,пн
уме н ьшается в меньшей степени, чем аR:тивная мощность переда-
чи, всJiедствие т::~го, чт::> умены.tеi:iие nыпрю.шеы,ого тока огра-
oi=
-
.,,i_) -
Рис. 3-6
-- 7.
/
/
'-----f- ---- ---' ---- --r -"''- --- UZIL
0,9
1,0
f,/
uli2H
Рио. 3-7
-96-
ничено, а угод коuцутац~ш выпряыителя увеличивается с
уменъшениеы напряжения в отправной оиотеме. При этом nои~
жается коэффициент мощности преобразователя.
При.мерный вид ЗаI!ИСИЫООТИ llKTWIHOЙ и реактивной МОЩf!ОСТИ
инвертора от напряжения на w1нах приемной сис-rеыы переменно
го тока показан на рис. .Э-7. В CJiyчae , ecJIИ реrудЯ'l'ОР 1,1J4-
ни11:ального тока на ию1ерторе не дейст:вует, при повышении на
пряжения n приемной сис-rеме эквивадl}нтная э.д.с. инвертора
увеличивается,и регулятор тока . на отnра.внои конце передачи
выходит из раdоты. Вш1рямленный ток в nередаче постоruшого
тока сра:в1-штелъно резко уменьшается, что пр11водит к резко
му у1&еньшению w.тивноИ и реактV..liНОЙ ыощиос-rи инвертора
(сплошные учас:rки 1,pWIЬIX - ~
и ~при ..!/ш_ > J.) .
.
•
•
Иv.гн
.. Если
на инверторе действует регулятор мю1ю1.мьного тока,
то пр1,,1 повышеню1 напряжениn в прие;.{НОЙ системе вЬ11Iряwrенный
тort уменьшается не,щачительно (за счет статизuа РМУ). Вслед
ствие этого активная ыощност:r, передачи также уменьшается на
эначителъно, а реактивная мощность инвертора У1Jеличивается
в результате увеличения реrуляторо:11 1,шни1.1W1ьного тока угла
упр'iшленv.н инвертора (пу1штирнь:е участка ,кривых -,А и Q2
·при -Uu.г >f).
Иu-.гн •
.
.
При понижении напряжения в приемной системе эквивален-
тная э.д. с. инвертора у1,1еньшается. Выnраw~енны!i ток в пере
даче при этом nоддержи:вае:~:ся постоmшьш с поыощью регулято
ра то1са на :выnряи:ителе. iloэтouy активная и реактивная мощ- •
ности инвертора при понижении напряжения у~tенъшаются в кеш.
шей степени, чеL~ при -по:вышен~ш но.nряжен14я в ~иеьшой системе
(сплошные участки кривых -]3 и Q2 при __!:!J[JL_< 1 ).
,
.
Иv-2н
Порядок выполнения Dаботы
I. Собрать схему рис.В-5 для исследования электропере
дачи постоянного тока.
2. Получить исходный номинальный режиы ЭЛiiктропередачи
(велич1rtны Uн , Uн , О<,1н, «2н задаются преподавате
де.11) и nроизвесжи измерение величин, указанных в таблiЩе I.
-97- ·
Таблица I.
чтР,
01 [/4:, 1⁄41⁄42 1⁄4
1j
Qг д1,
.,_,
t/1 COS(,q
U1h1f1 {4 r.o .syi
0(1
сх.г /2 .
1
1
i
1
1
i
1
1
3~ Снять статические характеристиш1 электропередачи со
стороны отnра.вной системы, из1юню1 с щщощью автотрансфор-
1~атора AT-I напр.?Jitение v; в пределах ;t 20% от но1.нша.ль
ноrо и nоддержиnан напряже;;ие 11 прие1tной системе пост::нпшьш.
l!ри снятии харалтеристик считать, что па выдрrшителе дей
ст:вует регулятор тока с то~tом _устюнш, соот:ветствующ,щ ноШ1-
нальному то1tу передачи .ld"' Jdн . Регулятор то1tа выходит
из работы, когда fct < Jdн. •
Харак1•еристики сы!1tа·.r .ь дщ1 двух случаев:
а)на инверторе отключен регулнтор минv~Мального тока,
6 )на инверторе действует регулятор минvшалъного тока с
током усха.вки, соответс~:вующим номинальному току передачи.
В пер.вои сдучае угол регулирования инвертора сх2 астает
ся неизменнw...1 при уменъшsнии иапрнжения l7я_ , а, следова
тельно, и тolia ]d :в передаче.
Во второu случае угол регулироЕанин инвертора С:{..2 при
уменьшении наnр;t"\!ения Ц у~.шньшается так, чтобы ток пере
дачи оставался неизменныи Jd- .: . fdн.
Результаты измер(mий занести в таолицу 2.
Та6л.iща 2
цI,Р, ~/ cos~о,и,и;,!k2lct{/2Lлs,.'?zCOS(h&1
4~ Снять статические характеристики электропередачи со
стороны nриецной систеl,{ЬI, изыеняя с поцощью автотрансформа
тора АТ-2 напряжение {/4 в пределах :t 20'-,& от ноw:иналы~ого и
nоддержи:вая напряжение и; в отпра:вl!ОЙ систеw:е постоянньш.
Пр~ снr.тии характеристик считатъ,что на :вьшрr.JШ~еле уста
·нов~ев реrу.пнтор тока,дейст:вующий так zе,ках описано в nyaкte
3.
-98-
о'
Q
'J
Харак·.rеристики снимать для тех же случаев, что и :в лун:к
те s . . 8 лервом случае угод рагулирования инвертора сх~ ост а-
1т
е9:сн неизыеш;ым при увешлчешш напрнжения !../z • т.е, п.р и
умею,щеJ:ши т.ока Jd :в передаче.
Во вт;.Jром 0J1учае угол регу,шровааи я: юL-,ер::::о р а О:2 ::r_pa
ув еличении hсшряжени.п l/2 у недkш~е:r с •:.r та.r·:, что6и 4:l:oi., 11е.р0~
дачи ои·а11ался tiе,шмышI:Ш J;= -I~, . - ., "
Резу,rиаты измерений за.нес~ш :в таол;,..цу 3.
Таdюща 3.
1
u)ulиш 1
'1
а
U!l D ~( COS(j), (J
L,\Ц 7 1] ~ COS(A
•t
12
2
1
1
1
1
1
1
1
1
1
Оt.;р.iбот.ка_ реаулъта~rо:а опыта
I. По дааш-ш: опыта п.2 :вычислить сопротшшения Х1 , Х2 ,
и 'Z'л, построить :внешнюю характеристи~tу :выпрямителя l/;;{f (ld)и
nрЮJеден:ну-,о :внешнюю характеристику инвертора -U~=- l/j2 + z.,,Jd
ПрИ 1•ех же ЗНачен:шх Ц, и;_ t 0(1 • И 0(2.
•
ЧТО И В,ОПЫТе.
2. Построить :вен:торные диаграммы основных гармоник то~в и
напряжений для отпра:вной _ и приемной сист еW:1 :в ноШ1нально:u ре
:ъшые.
3. Вычислить перегрузочную способность инвертора по току
при 7/4= 1⁄4н и U=0,8 1⁄21т, праня:в шнимал:ьно·доnустю.~ый
угол запаса инвертора ·о"'нцн= 12°.
4. По данным опыта п.З .вычислить значения Q1 и Q!Z и по
строить графики статических зависииостей lj, Q1 , ~ и 02
и;
от ~ при нали~щи и отсутствии регулятора wинииального ~o -
vn-1
ка на инверторе.
5. По данныы опыта п.4 вычислить значения Q1 14 02 14 по
строить граи!СИ статических за:висимостеli! ~ ' 01. Р2 !!
и Q2 от 7 г'2 при наличии и отсутствии регулятора liLИHшiaль-
V:zн
ноrо тока на инверторе.
6. Сделать :выводы по работе.
-9 9-
JIабора'lорная ра6о'lаNo4.
ИССЛЕДОВАl!ИЕ КОМПЕНСАЦИОННОГО ПРБОБРАSОВЛТЕЛЯ
.,/
/ )J-IOIЬ РАБОТЫ .: . . ознаком.nен.ие с принципом работы и снятие
,,-·
/r
осно.вю,rJi: харак:ееристик коцnенсац:.~онноrо преоб
разователя по схеце 11 эвезда-nряиая и обратная
звезды с двухфаэным и трехфаэньn.1 уравнительными
реакторами ,1 ко~шутирующиыи конденсажораw1 11 в
неуправляемом .выпр.ямитеш.ном и инверторноы ре-
жиыах.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
В работ6 .1.1эмеряются токи и напряжения на стороне nере
ыенноrо и на с•rороне посто?.JJНО1'0 тока nрео:Sраэователя,акти.в
ная )tОЩност:ь :.1 угол сдвига фаз • с..:те:вой
• обмотки. Опредез~я
ются углы коммутации IA свободно устанавливающийся у1'ол упра:в
леюш :в выпрJШ:ительноы: режиме, углы ко.1.1Мутации и погасания в
ин:верторном режиме при различных токах . Опыты выполняются
при различных емкостях коммутирующIrх конденсаторо:в. Осцилло
rрафируются токи и напряжениа :вентильной обмотки, вентилей
и конденсаторов . Строятся :внешние характеристl!Ки преобразо
вателя.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
На подстанц и ях: электропередач и постоянного тока высо к о -
го напряжения дл я улучшения их осн а:Б Н ЫХ энергетических. харак
теристик можно успешно применить :вентильные преооразователи
ко мпенсационного т и па . Э:rи преобразо:ва:r• еди по~:ребляю·r значи
тельно менъ:nую реактивную мощность, чем преобразователи обыч
ного типа, а при определенных условиях могут генерировать ре
актuную мощность :в подключенную к ним энергосистему. Для
электропередачи постоянного то1tа, :в час1'ности, может быть ре
·комеdдован двухмостовой компенсационный преооразо:вателъ(рис.
4-I,a). Он отличается от обычного д:вухмостового преобразова
теля наличием коммутационного звена - трехфазного уравнитель
ного реактора ТР и трехфазной группы коммутирующ1-Lх 1,онденса
торо:в с емкостью С одной фазы. SакорачШJание этого звена с
поыощью трехфазного разъединитеша превращает преоораэователъ
-IOO-
б)
cs
5
d
{
J?ис. 4-I
. ,.101-
,..
•. :,jj3\ '-,.....:.
:в обычный. Пара.,1ле,.,1ышя ра◊ота нечетного и чет11оrо 1шстов обе
спечивается д.8ухфазньu.: ура;зш?ельны;.1 реаю:•ором ДР, который
делит TOJ< преобразователя zd == 2/d пополам.
Двухмосто:вай 1щu::rенсационныИ прео6разаватель рис.4-I, а
при анашше ;доено рассматривать как совмещение двJХ последо
вател'i,: о соед.1ше1:п-1ых усл,:шно-шести(оазных преоорэ.зо:ва:rедсИ:
а) аСiычн:ого с двухфазным ураJЗш1т<:шьш,:.м рею-:торо1, (~ент,т. и I~
81,5~4:б:2), С5) к:шпенсационного tвенти.ди 1,3,5,ь,4-.2). На
рис. 1+..: .1,0 предст:::,.вдена полаая схом.а э·rого · 1сомпенса:;ао;шог6
преоб:разо.ватела: "звезда-прямаа и оора:.rная з .везды с дву-LфаэНЫ,'i
И трехфазнЫJ,1 уравнИТtЗЛ!,tНЫ?lИ pezt.ктopa!,iiИ 1⁄4 lCOMH 1JTИp~y1:2z.:1,1:}..~ }~ОН
денсатораtLИ11 , с1·рел1,а1.н-1 указаны :!а;rрг.:вленю,: по,щ;;штельного от
счета величин. Рассмотри~! принr.щп д;;: .iJ;;т;з1151 и осн(ш1ше харак
теристики преооразо:вателн по cxeue pиc.1i·-I,6, в д:шьнейщем для
краткости называе1Jо:го компен;::аци::ншым преобразователем.
Трехфазный Jрав,штелышй реаr,тор делит ток r.:::щпенсщион
ного преобразователя на три ра.вных час1·и, rщторые проходят
через ко11му1'ирJющие конденсаторы и nериоди.ч:есЕй их перезаря
жают. Напряжения конденсаторов, следовательно ,пропордиональ
ны току преобрааователя. Заряженные кондеисаторы вход~т в кан
тур коммутации и измы1шот условия работы вьnтилей и комму ·rа
ции
их тон:о:в.
В :выпрm.штельном режиме под действием напрf!..,:ения 1-;онден- .
сатора :вентиль моz:ет вступит :ь в работу ранее момента естещ•
венного отпирания. При э1·ом кривые токов сдвигаются :в стора
ну опережения, 1,оэфф:щиент ~ощности выrrрмитедя при увеш,<rе
нии тоi,а становится опережаю~ИУ. При nоложитедьн.ых углах ин
верт и рования JЗ>О наnрнжение ;,;онденсатора способстr;ует ком
uутацаи, длительность 1,01,шутации сокращается,угод nогасашш
:возрастает . По э то J.!у :в ко1.ше1rсационном инверторе :.. ОЖНQ уста
новить меньшеа значение jЗ и получить большую устойчивость
работы, чем в обычном. При значительных токах благодаря :воз
росшеиу напр яжению конденсатора создаются услоDия для вст уп
ления ве :1т1rnя :в р аботу по<J з:е ыомента, соот:зетст:вующего то ч.ке
,rересече,шя отр1щателы1ых полуволн фазных э . д. с. :вентил:ы,ой
об!.!отки. В э то11 случае l!OIOIO устано.витъ отстающий угод ин
вертирозания fi<O и генерировать реактивную кощность :в
эnергосис~еку.
-102-
.-
1
.1
•.1
·,1
.·} fl
J
При а11с1.Jшэ е очи.тают, что ток преоdраэ ователя не имеет
пуJ!ЬСсщий, :вент,щи идеадьны, э.д.с. сети - .синусоидалъны и
сшдме:,ри•шы, а"т1rn1:ые сопротю:ления равны ну1т. Блаrодаря
де11стю1ю двухфазного урэ..'!!нителыюго реаr{тора д:ва эл:еыентар
ны.-х: (·rрехфазных) преобразователя - нечетный, с виiтилпми I,
3,5, • и четный, с вентшrm\И 4,6,2 - работают параллельно. Ком
пенсацио!-шые ззенья: элементарных преобразователей совмещены.
Для расчета токов и на.прnжений коымутирующ,u ~юнденоаторов
n:Jэ~•o,iy целесооСiразР.о прю.1ею1ть метод наложения действий .ис
точ:нщщ:в то :-r.а, nредста.влf:JоЩiiХ нечетный и четный элементарные
прео6раsов атели. От ра6отающt:го вентиля одна треть то.ка посту
паr:11' в одноимеш-rуы оомотitу ~рехфаэного ура:.внительного реаr,то
ра непосредственно, а в две другие - череэ 1,онденса,:оры. На
рис. 4--2 нрнведе.ны для случаа. мгновышой r,оммутации временные
rрафию: токов :вентилей (а,6), токоэ и напртtений 1:.онденсато
ров прl4 работе r.ечстной (в,г;д) и четной (е) трехфаэных групп
и прео6раэователя :в целом (ж). Токи и наnрнжешt1я: коммутирую-
. щих
:конденсаторов несинусоидальны: и имеют удвоенную по срав
нению о энер1°осисте~,10И час:t•оту. !.\аксимюrы1ое значение напря
жении конденсаторов равно:
·
•
2л: fc.,
U.cNакс =g 3с<.>{
Фазное напряжение трехфазио г,J урютительного реактора оп
реде ляется: К3.!с фазное напряжение конденсаторо::з (рис.1,~2,з ,и,
к), соединенных li эюзивалентную звезду (рис .ч--з:а). Шесть оди
наковых 061.т,оток 1•рехфаэиого рыщтора соедш-rены в равномерны!t
зигзаг (рис.4-3, 6), чтобы устранить вынужденное подмагничИ1!а
ние 11агни~·опровода.
В реальном преобразователе инду1,тивное фазное сопротивле
ние Х ОТJ!ИЧЕО O'I . '
нул.п, И ЕОМ:JУТсЩИЯ ДЛИТСf! не1,оторое вре1.1я
tк, которое характеризуют углом коммутации /= e,.Jfx (еи -
-
частота сети). Напряжение конденсатора, осуществляя комму
тацию, изиеняетсн по довольно сложному закону. Поэ•rоuу про
текающий в контуре "011ыутации (риG.4--3,в) под действием этого
напряжения: и э.д.с. вентильвой· об мотки ток коммутации t'x тал
же становится несинусоидаг.ьны1.1. Для упра:вдяешrх компенсацион-
1шх преобразователей закономерность изменения то1,а t'x rrри6ли-
-103-
i
о
(\)
хеино считают 11рЮiолинейной:
.
.
f)
,
-tк== kт ·
(4,I)
.,.
2fd
а)
13)
l.4з, \ fJf
J 3,,, G=ЗС
•Jd
з
2Jd
~
-з- 2
GДРN
2
2]d
- S-f
t,,(3 G.
ld
2 ti_ Uc,2
6)
3.
.
t :::]d-lк
q
~5
н
к
ДJrя неуnрав;дяемых н:оыnенсационных вьшрЯШlтелей ее кожно
.считать Юlадратичной
.
•
'19-2.
tк= fd /2
(4;2)
.В (4,1) и. (4,2) электрический угол ·v1 ·={.)t отсчитЫБается
от начала рассыатриваемой кои.ыутации.
Токи очередного и предыдущего вентилей на коым_утационном
интервале равны соответственно: iv-o= iк , iv-n= id - iк. !{ан:
видно из схемы рис.4-3,в ток коммутации проходит по двум вет
вям конденсаторной батареи: по коммутирующему на расси.атри
ваемом интервале конденсатору проходит две трети, по NoУМ дру
гиы последовательно ВКЛ11ченныы конденсаторШI - одна треть тока.
Индуктивность каждой обмотки трехфазного реактора с'Штают бес
конечно боnьшой,и ответвлениеы тока коымутации ь реактор npe-
- I05-
вебрега.'ОТ.
В компенсационном выпрямителе отпирающ11й импульс на управ
ляю11щй электрод надо пода.вэ.т:ь ранее м::шента естес:rвенного
.встуn.ления · :в работу вентиля на угол, превыщающий веш11чину
с:во6одно устанавлю~ающегося угла регулир::>:вания с:Ус. Именно :в
ыомеr1т, определяемой углоu О(с , напряжение заряжающегося к:,н
денсатора начинает превышать величину ыел(Дуфазной з.д.с. емq;,,
равном разности э .д. с. очередной и предыдущей фаз :венти.1:ьной
О6МОТIШ : емср= е1ГО - evn• В БЫПрт.!kЕt'ОЛе {?мер< 0 И пре
ПЯТСТБУ6Т ко1Jмухации, осуществлне мой заря.женнъщ конденса.торои
(рис.4-4,6).
В .компенсационном инверторе ·rо.к ~соммут.ируется под дейст:ви.,.
ец напряжения JtОЕденсатора и м е 11дуфаэ11ой э.д.с. трансформато
ра: при fЗ>О э.д.с. е,.,ср::,O и спосо6ствуе1· коммутаци.11(рис.
4-4,.в}, приfЗ<О э.д.с. е,.,ср<О и препятствует каммутации (рис.
4-4 ,г). Поэтому 1tомпенсаци::;нный инвертор в реЕю,щ с :,тстающим
• углом инвертиро:sания j3<O может работа:r:ь только при больших
токах, :,беспечи.ва.ющих в предела.х: ко!lМутационноrо интервала на
пряжение к::шденсатора большим по модулю, чем ме2,;цуфазная э.д.с.
Процессы в компенсационном и обычном преобразователях иллю
' стрируются временными графиками и JЗскторньа.ш диаrра1,1мами тран
сфОрматора для основных гармоник рис.4-4 (сетевой ток ооычно
·1 '0 преоораэо.вателя показан пунк1·иром).
Для :,пределения характе·ризующих коwrенсационный преобразо,;.
:ватель уrло:в составляют выражения для площадки ка1.щутации Sк
т.е. площади, ограниченной осью электрических углав и кривой •
напряжения на фазной 1шду1,тшшости Ux в течение одн:,й ко~ш:у-
:rации:
J'
•
.Sк=fUxd-J-
(4,З)
о
Напряжение 1-lx определяют из уравнения для контура ком-
мутации по второму закону Кирхгофа:
dt'к d(ld-t'кJ _
-
е.
1.lи2- хci-& +х d&-
..,.. elfn v-o
dt",,
1(
е)
U.::c =Хdr} =2 Uc12+ нсрj
(4,4)
На рис.4-4 заштрихованы ординаты суwш напряжения конден
са:ора и мехдуфаэной э~д.с.
Точное значение площадки кош,.утацив не зависит от зан:оно-
-106-
/З>
Uc t~, (,~
- .:.•.....
г)о
- et-tq,
1
(,А
fd
Рис. 4-4
- 107-
7~
!\ерности иэ.менения тока 1tо111му·.rации и дл.а любого прео6раэо:iза-
.
теля равно
•id••
.
у с[.·
Sк=/х i·t ,;( d{)=Jxdiк =xfd
{4,5)
оQv
о
Приравниван ( 4 ,5) и (4 ,3), куда :входит при611ижевное :выра
жение напряжения 1:онденсатора чере3 ток коымутации. получают
соотв0~•ст:ве!шо для в~шршщтел:ьноrо и ин:верторного режимов коц
пенсациошюго преобразователя следующие уравнения в относитед:ь
ных: единицах:
х~i и;/(2л-З50)/s+ СО50<'с - cos{rxc-lв)
(4,6)
х*= f Vр('2л-1:1и)lи -cos/3 + cos(j3-J'1
(4,7)
Здесь относительное индуктшшое сопротш,ление. фазы, как и
:в обычном преобразователе:·
х*= 2xld _ Jd
c4 ,s)
~/ЗЕ11-т 4кт
Относихельнсе значение расчетного напряжения
rI* !/4 -
Id
'Р f.fE:.гrn - ЗwC-v'ЗEгrm
(4 ,9)
Еще одно :~'Равнение для :выпршш.тел:ьного режима по11учаю\r,
приравняв ыеждуфазную э.д. с. :вентмъной обыотки и напряжение
конденсатора :в момент начала коимутации:
(4,IO)
Урэ.1нiеНиР. для определеиия уrла погасания О :в ин.вертор
ном режиuе ЫОЖНО nолучИТЬ, если приравнять нулю напряжение
иа :вентиле после :выхода его из ра6оты 1 пред:варихелъно заменив
-/}наО:
Sit!(O-jЗ+Jи)= и;(-~Л" -; /и-о)
(4,П)
Для решения сисхеыы д;зух трансцендентных уравнений,харак
териз~'Ющих каждщ режим, обычно применяют ~афоаналитический
цетод. При этоы тахже учиты:вает_сл, что l/4 прm10 nропорцио-
-108-
fl,
1
-гт*v *
•
нал:ьно х* : ир= "х . Эдесь nара.ыетр I< ДдЯ преобразова-
теля с из:вестнь:м.и •угло:вой частотой (,,J и соnротшзлениеи ход
нозначн о связан с емк остью фазной группы конденсаторов:
К = 6 f С . . Преобразо:ва'l'ель обычного типа получим,похоzив
К=О.xw
•lipШJыe зависи мостей углов Jle и Q'" от х,*рассчитаиШ1е
по (4 t б) и (4,I0) , прuедеиы на рис . 4-5,а,6 . Крmзые завис.шо
отей углов 'Jи и rf 1tоw~е,нсационного инвертора от х: рассчи
танные по (4 ,7)и (4,II), приведены на рис.4-5,в,г,д,е.
с<с,
2раа
о
О,!
а)
.го
0,1
б)
Н:шря~ение анод-катод :вентип:я определяется согласно вто
роы.у закону Кирхгофа ДдЯ контура, :вКJUJчающего рассУатривг.еl.ШЙ
:вентиль, коu.ценсатор,работающь.й вентм:ь этс·й же трех:фаз~rой
груnnы и д:ве соот:ветствующие фазы вентм:ьной обко~ки.На рис.
4-6 прюзедены :вреы.енные графики напряжения ..ra вентце в :вшtря
J.iительнок (а) и инвертор!!ОЫ (6) режшiах. Напряжения на эл;;1.1ен
тах 11:о~шенсационноrо преобразоватеJiя из-за наличия ~rон.ценса-
о
0,2 .х~· О
8)
д)
Рис. 4-5
-rro-
1 . К=12,5
:/3=Ю
О,!
0,2 х*
г)
е)
·торо:в выше, чеы в обычно м прео6раз0Ес"\ Т ',.:1е.
l1ри /3::-О напряжение на вентиле под :глияиием заряженного
коиденса·.rора остается отрицатедьным и пасла того, ка.к соот
:ветс:~::вующая межд уфЭ.зная э.д. с. пройдет через нулевое значе
ние. Та~нш образ ом, в компенсационн01t инверторе угол погаса
ниа О~/3-Jи ,т.е. больше, чем в обычном и~шерт::,ре. В :::тоы
режиме угол. ;:01шутации с увеличею,ем: тока :.зоэрастает,стреиясь
к, с:ваеыу пределу -
к 1,ритичес1,ому углу It::>ммутац,ди: • •
/кр= J-,/}J2
-
j
(4,12)
Угол комиутации д остигает критического значения при неко
торой вею1чине тощ:1 и эатеы оста.етсfi постоншrю.! в двух случа
ях: а) если установитъ jЗ=jЗкр= J;/кр при данном параиетре К,
d) если при данном угле j3 нарюлетр К равен значению Ккр ,
опр еделенн::~му из (lf, I2) с учетом J; "' 2 jЗ •
При определенном ;; ~отношении вел.. ·:ш К и .JЗ угол погаса
ния ,1.::>жет в::,эрастать монотонно при у.з" .:,1ч ении тока. Чем dоль
ше параметр IC , тем меныrе емкость С, ооj;ьше напря.с:ение на
конденсатора.,v. и оолr,ше угол погаса.~,и,1 при том же токе инвер
тировании. При 1, =Ккр угол о полоши-rелен и уменьшаетс я до
нуля при одном определенном длi! I{&.ждоr·о угла JЗ значении то
ка, устоltчивап: работа инвертора неэозмо1,на. При К>Ккр угол
о'.:>0 при щроом то;,;е. ~Саким образом, при данном jЗ д.,1я обе
спечения устойчивости инвертора ПЩ>а!tетр К следует :выбирать
большим критической величины. Тогда J- не оудет ниже мюш
мально допус:н1мого значения ни при переrруз1,ах инвертора, ни
при снижении напрruкеншr в :ве,.Jщей его энергосистеме.
Ток фазы вентильной обмотки равен току подключенного к ней
вентиля. Ток фазы сетев::>й о6мотщд в течение положительного nо
лупериода равен фазному току нечетной группы, в течение отрица
тельного полупериода - чет~ой (при коэффициенте трансформации
равном I,0). Действуюцее значение сете:воrо т:жа в в~шрЯJ.!итель
но.u и инвертор:ном режимах соатветс'.rвенно равно:
Действующее значение ,, е;эвой rар ~1 онию1 сете з оrо тока и уrол
сдвига фаз ее относите,1ьна фазной э.д.с. в выпря,ытел:ьном и
-IП-
tla
о
Рис. 4-6
-112-
('
ре
~.].. 't.~1
...--r
1,f
;1
•.
инверторном режимах приближенно определяются так:
•
1/6'
2
-
1
J;{f}8=!,{()и=Jr k; lfJf(f)B=·gJ'rгD<c; f/Jf(f}и= л--;з+2 Jlи.
Реактивная мощность компенсационного преоСiраэо.вателя рав-
на
.
Зfiсl..
Q,= ЗE1,.J,{f}~Ytn(jl,(fJz--YP-L1rm d Sin (f)f{f).
Начиная с небольших то~ов,реакти:вная мощность, потребля
е.ыая компенсационньш выпрямителем:, стаиовится отрицательной,
т.е. выnряиитель переходи~ в реж.ш генерировюшя реактивной
мощности (см .. j)ис. 4:-7 ,а).
У компенсационного инвертора при неиэ!'ениом угле инверти
рования потре611яемая реактивная мощность 1,1.о~ет Сiъ:ть:
а) положительной при /3 >/Зкр ,6) ра:вной нуюо при J3 =jЗкр ,
в) отрiща1•елъной приJЗк,01/J>О в области устой,uwой работы при
больших токах (з ооласr и малых токо:н Q, < О ) , г) отрицатель
ной при /З< О ( • J >;(кр) , но только при токах, больших предель
ного значения,·которое можно определить из ура.внений инверто-
ра при даанъtх: К, JЗ 01-щн•
Э.д.с. нечетного и четnого элементарных преобразователей
. (напря жение,
отсчитанное от точки 01 или 00 , соответственно,
к точке К} определяются не только фазными наnря:кениями вен
тилыrой _ о6мохки, но и фаэаь.1.1 напряжением трехфазного уравни
тельного реактора, нропорциональныu ' току преоора<1оватем.
Разность э.д. с. нечетного и четriого преобразователей :воспри
нимается двухфазным урщ;:штелъным р,щ1tтором и делится его
средней точкой N пополш:. Э.д. с. преоdразователп :в целсu
определяется как наnртение Uю< и равно полусJ.ше э.д.с. эле
ментарных прео6разовател~й.
Постоmшая составляющая э.д. с. компенсациоан:Jго nрео6раэо
вателя п::~этоыу инеет доnолнитеш,ную, в срюнтнии с о6uчным
преобразователем, составляющ;r,о, зависящ,,vю от тока,параметра
К, угла кш,шутации и др.
•
В о-rнос~тельных единицах ( Ио= УзEvl'fl) уравнения в;rеш
н.их характеристик вьшрямихельногJ и инвертор~◊го режимов к~~
пенсационноrо преоОраэователп записываются так:
с:*_ З_/jos«c-1-cos(cxc-;fa)+f(. * (/Z-
_
l_)l
Ldв-2JlL
2
х 18 ,21 12"!/
-пs-
(4,15)
j
4~
f!.:20° 0,9
1. \'
,,
1••
"
(
о
цв
··;·
-0,2
о.
.!.,
!
Кf=l
i.!
-- 04
3!1 0,б
i"
'о
О/
{{2 .о
О/
о~ х,,<
а)
б)
'
E;i:
'
'
0;75
Ц25----i.----.r..:----L-~ ~'~ - -"- - - - - -- - - -'- -~
•
О
•0,1
О/
q2 .х*
В)
г)
Рио. 4-7
-II4- •
.\
,, .*'~
• .~~--f
~./:-.
,
На рис. 4-7 nриведе~ы внешние характеристики коыnенса
ционноrо преобразователя, для выпрямительного (б),инвертор
ноrо при /3<0 (в) и инверторного при fi>O (г)режи~,;ов. ~
-
меняя емкость конденсаторов,а, следовательно,nараметр К, ыох
но получить требуемую жесткос:r:ь и форыу внешних хара1,теР.~ст~.в:
компенсационного преобразователя.
Технико-экономические показатели коыленсационноrо ИRВер
тора мою10 улучшить, сохраю,.в устойчивость его р·аботы, если
изменять угол инвертирования при изменении тока. Так ках при
соответствующеμ еыкости конденсаторов угол запаса на деиони
зацУ.ю с УJ!еличением тока возрастает, то угол инвертирования
в та;сих случаях можно не только уыен:ьшить до нуля, но и сде
лать отрицате~.ьньщ.
Порядок выполнения работы
I. Составить и собрать рабочую схему для исследования коыпен
сационноrо вы11ряши~еля согласно рис.4-I,б, :вмючив нео6ход.11-
1~ые приборы для из·церения указанных в таблице I :величин.
2. Закоротить компенсационное з:вено, :включить. подученный обы
чный выnрfU.\ИтеJIЬ :в неуnра:вляе!.4Ый режиы и изцерить величины,
необходимые для определения результирующего фазного индуктИ11-
ного сопротивления преобразователя.
з. ВЮIJОчить компенсационный :вьшряыитеJIЬ,пред:варител:ьно уста
новУ.в опережающий уrол управления около sо0+з5°. При двух
различных еыкостях:, соот:ветст:.Jующих К::7 и К=IО, и изыенении
тока от нуля до номинального изыерит:ь·и записать в таблицу I
указан1ше в ней величины. Зарисо:вать осцИJLJrограш,.ы наnряже- •
ния на вентиле и на конденсаторах .
4. ВКJIЮчит:ь последо:вательно с наrрузочнъши реостатаu:и источ
ник постоянной з.д.с., превышающей в I,5~2 раза э.д.с. холо
с1оrо хода компенсационного выпрямителя. Пере:вести компенса
ционный преобразователь в ин:верторный .режиц. Постепенно УJ!е
личи:вая ток, уменьшить угол инвертиро:вания до нуля и затеи
сделать его отрицательньш.
-П5-
\
Таблица I
сх ;зfdх*l оИац;цLRco.sp,
.,
1·_
.
Зарисовать осциллограммы напряжения на вентиле при поло
жительном и отрицательном углах инвертированю,.
5. И:;щеняя то1.; ко~шенсациоиного инвертора от нуля до и о.ми
нального при К=? и K=IO и /3=I5°= consf- , измерить и запи
сать :в таблицу · I у1шза', ные в ней величины.
• 6. Установить начальный ;1тол инвертиро:ванил ft=I0° при K=IO.
Увеличивая ток компенсацнонного инвертора, уменьшать угол
инвертирования при неизменном угле погасания O=I0°, иэые
рит:ь и эаnисат:ь в табл,щу I у1tаэанные д ней веш,чины .
Обработка uезул:ьтатов опыта
I. !!о данныr.1.опыта п.3 построить графики зависимостей О(с, (16',
UI~1;,Rи~ отх--:
.
.
2. По данным опыта п.5 построих:ь графики зависимостеji\О, Jи,
v;/1,, Rи lfl, ст х~
•
3. ~ данньщ опыта п.6 п::ютроить графики зависимостей j:J, J'и,
[/4,I,'Р,и(f,от.х*. .
4. Сделать выводы по работе.
-Пб -