Розрахунок трьохфазного мостового випрямляча (стр. 2 из 5)
Рис.1.5. Регулювальні характеристики: 1 - при активному навантаженні; 2 - при активно-індуктивному навантаженні.
Заштрихована область на рис.1.5 відповідає сімейству регулювальних характеристик у режимі з переривчастим струмом id при різних значеннях
.Приймемо індуктивність Ld настільки великий, що струм навантаження id до моменту відмикання наступного вентиля не встигає пройти через нуль. Коли струм через нуль не проходить, він наростає від інтервалу до інтервалу й установлюється протягом ряду періодів (звичайно трьох, чотирьох).
У трифазній мостовій схемі до навантаження R-L підключена напруга:
де
, а кут природного включення вентилів при 
становить 
.Струм через навантаження визначається диференціальним рівнянням
(9)Загальний інтеграл рішення рівняння (9)
(10)де
- кут навантаження; 
- постійна часу ланцюга навантаження; 
– постійна інтегрування, обумовлене в кожному конкретному випадку з початкових умов.Для визначення струму в будь-якому інтервалі часу зручно скористатися різницевими рівняннями.
У загальному випадку до навантаження R-L може бути підключена напруга із противо ЕДС
де E0 – противо-ерс, наприклад, акумуляторна батарея або якір двигуна постійного струму. При впливі противо-едс можна одержати режим переривчастих струмів, де рівняння (9) і (10) недійсні.
1.2 Система керування
Система керування (СУ) випрямляча призначена для формування керуючих імпульсів необхідної амплітуди й тривалості; для твердої синхронізації їх з напівперіодами фазних напруг; для розподілу керуючих імпульсів по трьох каналах, відповідно до числа фаз випрямляча; для стабілізації вихідної напруги шляхом автоматичної зміни кута керування α при впливі дестабілізуючих факторів.
Принципова схема, шестиканальної системи керування, у якій реалізований метод ШІМ-1, наведена на рис.1.6. Схема побудована при використанні операційних підсилювачів загального призначення.
Синусоїдальна напруга фази А, що знімається c додаткової (синхронізуючої) обмотки силового трансформатора TV1,надходить на вхід синхронізатора, зібраного за схемою симетричного двостороннього обмежника напруги на діодах VD1, VD2.Через нелінійність вольтамперных характеристик діодів на виході синхронізатора формується трапецеїдальна напруга з амплітудою Uогр, рівної спаданню напруги на відкритому діоді й тривалістю фронту ωtф . Прямий струм через діоди обмежується резисторами R1, R2.
З виходу обмежника трапецеїдальний сигнал надходить на вхід операційного підсилювача DA1 з метою збільшення крутості фронтів і наданні напрузі прямокутної форми з амплітудою Uп .
Дана напруга призначена керування польовим транзистором VТ1. Для того щоб час відкритого стану транзистора було багато менше періоду СУ включає RC- ланцюжок, що складається з C1і R3.
Під час відкритого стану транзистора VТ1 відбувається заряджання конденсатора С2до вихідної напруги підсилювача зворотного зв'язка (ПЗЗ), зібраного на мікросхемі DA4.
Розряджається конденсатор постійним струмом. Джерело струму складається з ОУ DA2, резисторів R4, R5, R6 і транзистора VТ2.
Напруга конденсатора С2 надходить на вхід, що інвертує, компаратора DA3 і рівняється з порівняльним значенням. Доти поки на конденсаторі буде напруга на виході компаратора буде 0. Дана напруга відображає кут регулювання.
Позитивний імпульс вихідної напруги компаратора через обмежуючий резистор R7 надходить у ланцюг бази транзистора VТ3, що виконує функцію вихідного підсилювача потужності. При відмиканні транзистора в його колекторному ланцюзі протікає імпульс керуючого струму з амплітудою Iу0, під дією якого світлодіод оптрона випромінює світловий імпульс і переводить силовий тиристор фази А у включений стан. Для обмеження амплітуди керуючого струмі включається резистор R9. В інтервалі часу, коли вихідна напруга компаратора негативно, транзистор VT3 закритий.
Стабілізація вихідної напруги здійснюється ланцюгом зворотного зв'язка, що складає з вимірювального елемента, джерела опорного (еталонного) напружена й підсилювача зворотного зв'язка. Функцію вимірювального елемента в схемі виконує дільник напруги R14, R15, R16, підключений до вихідних клем випрямляча. Частина вихідної напруги, що знімається з нижнього плеча дільника, рівняється з еталонною напругою опорного стабілітрона VD3 .
Необхідний струм стабілізації встановлюється резистором R17. Різниця між вихідною й еталонною напругою підсилюється підсилювачем зворотного зв'язка (мікросхема DA4) надходить через транзистор VТ1 на конденсатор С2, а також на входи компараторів каналів формування імпульсів фаз B і С.
Необхідний коефіцієнт підсилення ПЗЗ установлюється резисторами R11, R12. При зміні напруги на навантаженні під дією дестабілізуючих факторів, наприклад при його збільшенні, напруга на не вході, що інвертує, ПЗЗ зростає. Це приведе до збільшення напруги на його виході, внаслідок чого конденсатор С2 буде довше розряджатися, тобто кут α буде зростати. У результаті вихідна напруга зменшиться майже до первісної. При зменшенні напруги на навантаженні (наприклад, внаслідок зменшення напруги в мережі або збільшення струму навантаження) напруга на виході ПЗЗ зростає й кут керування α зменшується.
Рис.1.6.
2. Розрахунок силової частини
Трифазна схема Ларіонова зображена на рис. 2.1.
Вихідні дані:
f=50 Гц;
UC =220 B;
δUC = +/-10% B;
UH =36 B;
δUH= +/-1% B;
ΔUH= +/-10% B;
Кп = 2%;
Рн = 2000 Вт;
Рн хв = 200 Вт.
Рис. 2.1.
Розрахунок граничних значень випрямленої напруги й мережного:
B;
B;
B;
B.
Розрахунок діапазону регулювання випрямляча:
Дана схема трифазного випрямляча буде працювати в режимі безперервного струму навантаження й позитивного выпрямленного напруги, при цьому кут регулювання змінюється в межах 
.
Регулювальна характеристика описується вираженням:
Задаємося мінімальним кутом регулювання 
.
Визначаємо 
при 
й 
:
B.
Коефіцієнти зміни живлячої напруги (Е1=UC):
;
.
Номінальна й максимальна фазна напруга на вторинній обмотці:
B;
B;
Максимальний кут регулювання 
:
;
.
Діапазон регулювання 
.
Розрахунок і підбор вентилів:
Середній струм тиристорів випрямляча:
А;
А;
Діюче значення струму тиристорів:
А;
Зворотна напруга на вентилях випрямляча:
В.