Ю П Колонтаєвський - Електроніка імікросхемотехніка - страница 48

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60 

За цими виразами можна побудувати залежності середнього і дію­чого значень струмів тиристорів від кута керування. Для забезпечен­ня універсальності використання їх будують у відносних одиницях:

ITa    1 + cos a

та = =-; (103)

іТа 0 It_ It о .   a   sin 2a

1--+-,

п 2n (10.4)

де IjaO і It 0 відповідають куту керування a = 0.

Ці залежності, що називаються характеристиками керування, наведені на рис. 10.3.

На рис 10.4 наведена залежність коефіцієнта форми струму тирис­торів від кута керування, побудована за виразом:

F (a):

Ij_

ІТа

i*r,

0,8 0,6 0,4 0,2

   a   sin 2a

П 1--+-

1 + cos a

10

. (10.5)

0     30   60   90   120 150 180

Рис. 10.3 - Залежність середнього ГТд =f(a) та діючого IT =f (a) значень струму тиристора від величини кута керування при активному навантаженні

0   ~30    60   90  130 150 18*

Рис. 10.4 - Залежність коефіцієнта форми струму тиристора Fj =f(a) від величини кута керування при активному навантаженні

Середнє значення напруги на навантаженні UH чення: 0, а її діюче зна-

U и = U або у відносних одиницях:

M^-(u-a + -sin 2a), .б)

2

8

6

4

U

u

1(п-а +1 sin2а). (10.7) 08

п

2

о, 6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а0

Залежність (10.7), що є регулюваль­ною характеристикою ключа, зобра- 04 жено на рис. 10.5. 02

Втрати потужності у одному тиристорі за умови, що основним джерелом на-   0    зо   60  90  120 ш грівання є втрати у стані прямої провід-   Рис. 10.5 - Регулювальна ності, становлять: характеристика ключа

AP = — f urirdb = — f (Uo + iiRd )iTdb =U0 Ira + RdIr =

2nJ 2nJ

TT T   1 + cos а   n t2      а   sin 2а.

= UoIraO -"-+ RdIh (1--+ -),

п

(10.8)

2 п 2п

де Uо, Rd - гранична напруга і динамічний опір (параметри прямої гілки ВАХ тиристора).

Максимальні значення зворотної і прямої напруг на тиристорі визна­чаються з виразу:

Uзеор.макс

де Кп - коефіцієнт, що враховує рівень перенапруг, величина яких зу­мовлена як власне комутаційними процесами, так і зовнішніми пере­напругами (зазвичай задають Кп = 1,4 - 1,6).

При активно-індуктивному навантаженні ( RH Ф 0, LH Ф 0 ) виникає е.р.с. самоіндукції, що перешкоджає змінам струму, і форма струму у колі не повторює форми напруги. Струм через тиристор протікає ще протягом деякого часу після зміни знаку напруги живлення.

Закон зміни струму тиристора, що проводить у позитивний півпері-од, можна одержати, якщо розв'язати диференційне рівняння:

UM4lsva Ь = iRH + (oLH

di

Це рівняння справедливе на інтервалі а<~&<ае

поза яким i=0.

U

а

Розв'язок для струму:

U її -—

де ф = arctg

oLh

Rh - зсув фаз між струмом та напругою навантаження;

A - стала інтегрування, що визначається за умови, що при Ь = а, i = 0.

Вираз для струму навантаження, а, отже, і для струму тиристора має вигляд:

= Іг =        [sinb-ф) - sin(а-ф)e т- ]. (10.10)

Z н

Кут вимикання тиристора аеим може бути визначений із трансцен­дентного рівняння:

аеим -а

^П(авим -ф) = ^П(а-ф)е

(10.11)

яке виходить із (10.10) за умови i = 0 при Ь = авим = а + Х.

Результати розв'язання рівняння (10.11) подані у графічному вигляді на рис. 10.6.

авим

270

240

210

180

а

120

150

180

30 60 90

Рис. 10.6 - Зв'язок кута керування з кутом вимикання ключа при активно-індуктивному навантаженні

Із (10.10) випливає, що при а = ф вільна складова струму не вини­кає, і струм визначається тільки примусовою складовою. Таке значен­ня кута керування називається критичним кутом керування а кр, тому що кінець імпульсу струму через один тиристор збігається з по­чатком протікання струму через другий. При а > акр струм наванта­ження має переривчастий характер, а при а < акр - безперервний. Регулювання напруги та струму навантаження можливе лише при зміні кута керування тиристорів у межах

а кр <а<-. (10.12)

Діюче значення струму через тиристор становить:

2-

авим

2 T

1

(10.13)

It

а його середнє значення :

Іта =       j іт db. (10.14)

1 авим

2-

а

Діюче значення напруги на навантаженні:

7~ sin 2а- sin 2аеим\

UH = UmJ-еим +---), (10.15)

V п 2

або у відносних одиницях:

тт*   Uh     їт7~ sin 2а- sin 2авШ1\

U м       V 2

Подальший розрахунок аналогічний випадку з активним навантажен­ням.

Для забезпечення нормальної роботи ЕК при активно-індуктивному навантаженні у режимі нерегульованого ключа (перший тип ключів), що має місце при а < акр, необхідно подавати на тиристори керуючі імпульси достатньої тривалості, не меншої за (ф - а ). Виходячи з най­меншого кута а = 0, тривалість імпульсів, що вмикають тиристори, повинна бути не меншою за j . Інакше імпульс керування для чергово­го тиристора закінчиться раніше, ніж припиниться струм у паралель­ному йому тиристорі, і тиристор не зможе відкритися - відбудеться пропуск вмикання тиристора.

31В

ЕЛЕКТРОНІКА І МІКРОСХЕМОТЕХНІКА

10.3. Трифазні регулятори змінного струму

VS1_j-   \vS3\j- JVS5|/

7r 77

і—X

\Zc

6)

VS^^    VS3 /- VS5J-

1)

На рис. 10.7 наведено най­більш розповсюджені варіанти силових схем вмикання трифаз­них симетричних регуля­торів, тобто трифазних ЕК, що виконані за схемою з'єднання "ти­ристор-тиристор". У схемі на рис. 10.7,а нейтраль зірки виведе­на, а у схемах на рис 10.7,б та 10.7,в вона ізольована. Два зустрічно-паралельних тиристори на цих схемах можна замінити одним симістором чи тиристором, за-шунтованим у зворотному на­прямку діодом. Для схеми вми­кання за рис. 10.7,а останній ва­ріант не використовується.

Максимальні значення прямої та зворотної напруг на тиристо­рах у схемі рис. 10.7,а визнача­ються амплітудою фазної напру­ги 42іІф, а у схемах рис. 10.7,б та 10.7,в - амплітудою лінійної напруги -J2uл, якщо тиристор шунтується діодом у зворотному напрямку, і величиною за відсутності діодів.

Схеми вмикання з ізольо­ваною нейтраллю придатні для живлення навантаження, з'єдна­ного як у зірку, так і у трикутник, а схема з виведеною нейтрал-

Рис.10.7 - Трифазні тиристорні симетричні ЕК за схемою з'єднання   лю - для живлення навантажен-

"тиристор-тиристор" ня, з'єднаного тільки у зірку. При

c

a

ецьому нейтраль схеми навантажується (по ній протікає струм), коли кути керування тиристорів відмінні від нуля. У схемі з виведеною ней-траллю струм через тиристор у кожній фазі не залежить від струму інших фаз. Він визначається значенням фазної напруги та характери­зується тими ж співвідношеннями між кутами а, авим, X, ф, що й для однофазної схеми.

При збільшенні кута керування a зменшується тривалість протікан­ня струму через тиристор і при деякому значенні a імпульс струму у одній фазі припиняється раніше, ніж відкриється тиристор у наступній фазі. Таким чином, можливі інтервали часу, коли струм у навантаженні не протікає. Кут провідності l кожного з тиристорів при цьому змен­шується до значення меншого за 60°.

У схемах з ізольованою нейтраллю (без нульового проводу) проце­си значно відрізняються від розглянутих вище, тому що робота усіх фаз взаємозалежна і для протікання струму навантаження необхідно одночасне вмикання тиристорів у декількох (двох чи трьох) фазах.

Розглянемо роботу цих схем при активно-індуктивному наванта­женні.

Фазні напруги мережі живлення можна записати у вигляді:

иа =42иф sin f>,

Г 2-иь = V 2Uф sin(f>--);

23n (10J7) uc =42иф sin(f> + ).

Форма та значення напруг у фазах навантаження залежать від зна­чення кутів керування a та j і за симетричного керування, коли кути a для всіх тиристорів однакові, вони ідентичні для усіх фаз. Тому можна досліджувати напругу на одній із фаз навантаження. У цьому випадку для усіх поточних значень кута a і кутів f> = cot за початок відліку приймемо момент проходження фазної напруги мережі иа че­рез нуль.

При аналізі всі можливі варіанти комутації фази а можна розбити на три характерних режими у залежності від співвідношення a і j , як по­казано на рис. 10.8,а-г. Ділянки провідності тиристорів показані на цьо­му рисунку прямокутниками.

а

 

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60 


Похожие статьи

Ю П Колонтаєвський - Електроніка імікросхемотехніка