Схема з несиметричним навантаженням трансформатора

а б в г

Вона дозволяє усунути обидва недоліки найпростішої схеми. Принцип її роботи при перемиканні секцій вторинної обмотки трансформатора ілюструє схема рис. 2.3, а. Щоб усунути коротке замикання секції при одночасному замиканні пари контакторів, наприклад 1 та 3, в контур між ними вводяться розділові діоди. Тоді в цьому контурі (W2 – контактор та діод 3 – контактор та діод 1) струм не може протікати при будь-якій полярності напруги на секції W2. Однак в зовнішнє коло струм може протікати тільки в напрямку, який позначений стрілкою. Щоб забезпечити другий напрямок струму, вводиться друга пара контакторів та діодів (2 та 4). Таке розділення напрямків струму хоча й ускладнює схему, але дозволяє усунути другий недолік простої схеми рис. 2.2, а. Якщо замкнути пару контакторів з різними напрямками струму, наприклад 2 та 3, то в позитивний півперіод (полярність без дужок) на навантаження подається напруга з двох секцій W1 і W2 через діод 3, а в негативний – тільки з однієї W1 через діод 2. Середня напруга 1,5-кратна напрузі однієї секції, що дозволяє створити проміжний ступінь вихідної напруги та поліпшити плавність її регулювання. Розділові діоди можна використати одночасно також як діоди основного комутатора випрямляча.

На рис. 2.3, б зображена схема випрямляча з чотирма секціями вторинної обмотки трансформатора, яка використовує розглянутий принцип. Вона містить джерело живлення u₁ змінного струму, тяговий трансформатор Т, контактори 1–8, однофазний мостовий комутатор, який з’єднаний з розділовими діодами, і навантаження. Діоди у плечах комутатора можуть бути з’єднані послідовно, якщо максимальна напруга на вторинній обмотці перевищує допустиму для одного діода.

Рисунок 2.3 – Схема з несиметричним навантаженням трансформатора: а – принцип перемикання секцій без їх короткого замикання; б – повна схема; в – вихідна напруга; г – механізм виникнення постійної складової НС

В усталеному режимі ввімкнені два контактори. Якщо ввімкнено пару контакторів, які приєднані до одного виводу вторинної обмотки, наприклад 5 і 6, то схема працює, як попередня при одному з чотирьох рівнів напруги 25, 50, 75 і 100 % від максимальної. Якщо ввімкнено два сусідніх контактори, які приєднані до різних виводів вторинної обмот

ки, наприклад 4 і 5, то на виході формується проміжний рівень напруги, у даному прикладі 62,5 % від максимальної. Діаграма вихідної напруги для цього випадку наведена на рис. 2.3, в жирною лінією.

Для переходу на більш високий рівень вихідної напруги треба ввімкнути сусідній контактор з більшим номером у співвідношенні до тих, які були ввімкнені раніше, наприклад 6, якщо раніше були ввімкнені 4 і 5. Тоді деякий невеликий час ввімкнені одночасно три контактори: 4, 5 і 6. Короткого замикання секції W3 при цьому не виникає, тому що в контурі W3 – 4 – VD4 – VD3 – 6 один з розділових діодів буде закритим. Безпосередньо слідом за цим вимикається контактор з найменшим номером, у даному прикладі 4. Інтервал часу, коли ввімкнені три контактори, повинен бути достатнім для того, щоб перекрити можливий розкид часів увімкнення і вимкнення контакторів та запобігти можливості вимкнення контактора 4 раніше, ніж буде ввімкнений контактор 6.

Для переходу на більш низький рівень вихідної напруги виконується зворотний цикл перемикання. Пара розділових діодів використовується також як один з послідовних діодів в плечі основного комутатора. Основні недоліки цієї схеми обумовлені проміжними ступенями вихідної напруги, коли вона в різні півперіоди неоднакова.

По-перше, при цьому зростають пульсації вихідного струму, оскільки вихідна напруга містить додаткову складову пульсацій з низькою частотою джерела живлення. Дійсно, напругу, яка наведена на рис. 2.3, в жирною лінією, можна розглядати як суму двох складових. Перша складова наведена на рис. 2.3, в пунктирною лінією і має в півперіоди однакову амплітуду, яка дорівнює середній з двох амплітуд фактичної напруги. Вона пульсує з подвійною частотою джерела. Друга складова дорівнює різниці між фактичною напругою і першою складовою. В перший півперіод вона позитивна, а в другий – негативна, тобто має частоту джерела і тому важче згладжується.

По-друге, в сусідні півперіоди вторинна обмотка створює неоднакову намагнічувальну силу НС для осердя трансформатора, оскільки однаковий струм навантаження протікає по секціях з різним числом витків (рис. 2.3, г). Як наслідок, створюється постійна складова F₀ намагнічувальної сили F, яка не врівноважена намагнічувальною силою первинної обмотки, тому що постійне магнітне поле не спричиняє в ній ніякої ЕРС. Вона насичує осердя, що призводить до зниження індуктивності намагнічувальної гілки в еквівалентній схемі трансформатора та росту намагнічувального струму і втрат енергії.

<1 2 345 6 7 >

Дата добавления: 2015-10-13; просмотров: 957;