Главная Источники вторичного электропитания - часть 1



заиное соотношение обеспечивает сдвиг по фазе векторов напряжений вторичных обмоток, соединенных в звезду, равный 15°.

По такому же принципу, используя соединение первичных обмоток трансформаторов в зигзаг, можно построить многофазные выпрямители с больши»4 числом фаз выпрямления.

В некоторых случаях для уменьшения асимметрии напряжений вторичных обмоток трансформаторов и снижения низкочастотных пульсаций выпрям-

АВС 999 А





6.14

Рис. 6.13. Схемы двенадцатифазных выпрямителей с трехфазными трансформаторами:

а - с одним дросселем фильтра; б - с двумя дросселями фильтра; в - с тремя дросселями фильтра; г -с четырьмя дросселями фильтра; д - с шестью

дросселями фильтра

Рис. 6.14. Схема восемнадцатифазного выпрямителя с трехфазными трансформаторами и с шестью дросселями фильтра

ленного напряжения в рассматриваемых многофазных выпрямителях вместо трехфазных трансформаторов с общим для всех фаз магнитопро-водом могут быть применены группы из трех однофазных трансформаторов. В качестве примера на рис. 6.16а, б приведены схемы шести-фазных выпрямителей с двумя и тремя дросселями фильтра с использованием группы однофазных трансформаторов.

Рис. 6.15. Схема двадцатичетырех-фазного выпрямителя с трехфазными трансформаторами и с восьмью дросселями фильтра





Рис. 6.16. Схемы шестифазных выпрямителей с однофазными трансформаторами:

а - с двумя дросселями фильтра; б - с тремя дросселями фильтра

6.3. Секционированные низковольтные выпрямители

Одним из схемотехнических методов снилсения статических потерь мощности в диодах низковольтных выпрямителей является их параллельное соединение - создание так называемых секционированных выпрямителей [54]. Теоретические предпосылки этого метода изложены в i[25], где показано, что для повыщения КПД низковольтных выпрямителей н уменьщения площади поверхности теплоотвода, необходимой для охлаждения диодов, следует отдавать предпочтение схеме, в которой обеспечивается наи-меньщее падение напряжения на диоде, и выбирать диоды с минимальным падением напряжения в прямом направлении. Кроме того, коэффициент нагрузки диодов по току должен иметь оптимальное значение, так как при заданном токе, протекающем через диод, площадь его р-я перехода должна быть вполне определенной.

Однако площадь перехода реальных выпрямительных диодов в 10-20 раз меньще оптимального значения. Поэтому для увеличения площади перехода, приходящейся на ток 1 А, в низковольтных выпрямителях целесообразно выбирать коэффициент нагрузки диодов по среднему значению тока не более 0,2-0,4, а при необходимости увеличения выходного тока выпрямителя использовать параллельное соединение нескольких маломощных диодов вместо одного мощного. При этом уменьшаются среднее и амплитудное значения тока, протекающего через диод, что приводит к уменьщению суммарных потерь мощности в диодах и, следовательно, к уменьщению объема и массы комплекта диодов с теплоотводящими радиаторами и повыщению КПД выпрямителя. Параллельное соединение диодов позволяет уменьшить падение напряжения на них и тем самым уменьшить также габаритную мощность трансформаторов.

Основной проблемой, которая возникает при параллельном соединении диодов, является выравнивание среднего значения то-

ков, протекающих через диоды, или рассеиваемой ими мощности. Общепринятым способом выравнивания токов параллельно соединенных диодов является включение последовательно с ними добавочных резисторов. Однако для мощных низковольтных выпрямителей такой способ неприемлем, так как приводит к существенному снижению КПД выпрямителя, увеличению его объема и массы.

Для этой цели может быть использована схема включения диодов выпрямителя последовательно с отдельными обмотками многообмоточного сглаживающего дросселя (рис. 6.17,а). На рис.

" 5

С"

Рис. 6.17. Схемы параллельного соединения диодов одной фазы выпрямления

с последовательно включенными обмотками: а - многообмоточного дросселя фильтра; б - многообмоточного трансформатора; в - многообмоточных трансформатора и дросселя фильтра

6.17,6, в выравнивание токов параллельно включенных диодов осуществляется более рационально за счет активного сопротивления и индуктивного сопротивления рассеяния вторичных обмоток многообмоточного трансформатора или сумм ар- тр ного сопротивления обмоток трансформатора и дросселя.

В качестве примера на рис. 6.18 приведена схема секционированного шес-тифазного выпрямителя с двумя дросселями фильтра. Составляющая суммарной мощности (рассеяния диодов, зависящая ото-пх динамического сопро- тивления, при параллель- о «ом соединении Яд диодов в каледой фазе выпрямления уменьшается в Яд раз. Например, для двух-полупериодного выпрямителя со средней точкой, собранного па диодах типа 2Д213А и рассчитанного на ток нагрузки


Рис. 6.18. Схема секционированного шестифазного выпрямителя с двумя дросселями фильтра при «д = 2



10 А, для шестифазного выпрямителя три р=0. и /о = 20 А и две-надцатифазного при р = А и /о = 40 А при увеличении «д от 1 до 4 статические потери уменьшаются (примерно на 22%. . Критерием при выборе Пд является максимально допустимая мощность рассеяния диода, при которой диод данного типа может использоваться без теплоотводящего радиатора при заданной температуре окружающей среды и заданных условиях эксплуатации. В этом случае диоды целесообразно располагать на плоской металлической поверхности (например, на корпусе блока), размеры которой определяются площадью, занимаемой корпусами диодов при их плотной компоновке. Например, при температуре до 60° С оптимальное число параллельно включенных диодов типа КД213А определяется исходя из коэффициента нагрузки по току 0,15-0,2. При среднем значении тока, протекающего через фазу выпрямления, равном 5 А, оптимальное значение Лд = 3-5, так как при дальнейшем увеличении Пд суммарные потери уменьшаются незначительно, а площадь поверхности, необходимая для размещения корпусов диодов, существенно возрастает.

6.4. Расчетные соотношения для многофазных выпрямителей с несколькими независимыми дросселями фильтра

Формула для расчета постоянной составляющей выпрямленного напряжения при холостом ходе f/ox.x Для всех т-фазных однотактных двухполупериодных выпрямителей с р независимыми дросселями фильтра (включая однофазный двухполупериодный выпрямитель со средней точкой, т = 2, р=1) имеет следующий вид:

т: т

2 х.х>

(6.4)

где f/2 х.х -действующее значение фазной ЭДС вторичной обмотки трансформатора; m--число фаз выпрямления; р - число независимых дросселей фильтра. Коэффициент фазной ЭДС

Фэдс

о х.х

-.ЕЛ т

Vsin

ря т

(6.5)

Электрические нагрузки диодов и дросселей фильтра, а также параметры трансформаторов в зависимости от среднего значения тока нагрузки выпрямителей /о и выпрямленной мощности Рох.х определяются известным способом по временным диаграммам токов и напряжений на отдельных элементах выпрямителя.

Соотношения между током нагрузки и токами, протекающими через элементы однотактных двухполупергюдных выпрямителей без потерь с несколькими независимыми дросселями фильтра, определяются следующим образом. 234

Амплитудное 1т и среднее /ср значения тока, протекающего через диоды и вторичные обмотки трансформаторов,

ImhlP4(c)> (6-6)

hvo/fnnM, (6.7)

где /гд(с) - число параллельно включенных диодов в каждой фазе выпрямления или число секций каждой обмотки трансформаторов для секционированных выпрямителей.

Среднее значение тока каждого дросселя фильтра

/l=Vp. (6.8)

Действующее значение тока, протекающего через диод и каждую вторичную обмотку трансформаторов.

Действующее значение тока, протекающего через каждую первичную обмотку трансформаторов,

1,У21,/пмКгрУтр, (6.10)

где /CTp=t/i/t/2 х.х -коэффициент трансформации трансформаторов; Ul -фазное действующее значение напряжения на первичной обмотке трансформатора, равное линейному или фазному напряжению питающей сети при соединении первичных обмоток трансформатора соответственно в треугольник или звезду.

Соотнощения (6.6) - (6.10) показывают, что амплитудное и действующее значения тока, протекающего через диоды и вторичные обмотки трансформаторов, больше его среднего значения соответственно в т/р и У т/р раз, т. е. при увеличении числа фаз выпрямления т амплитудное и действующее значения тока по сравнению со средним значением увеличиваются, а при увеличении количества дросселей фильтра р уменьшаются.

В реальных выпрямителях при учете индуктивности рассеяния обмоток трансформаторов действующее значение тока, протекающего через их обмотки, всегда меньше, чем в выпрямителях без потерь. Однако в большинстве случаев при нормальном режиме работы выпрямителей, когда угол перекрытия фаз не превышает 30°, эта поправка может не учитываться, что приведет к небольшому (5-8%) запасу по плотности тока или по сечению проводов обмоток трансформаторов.

Расчетные мощности первичных Р\у\ и вторичных Рлуг обмоток всех трансформаторов выпрямителя соответственно равны:

Pos..> (6.11)

2Ут1р sin (р njm)

Рш = щи

2 х.х 2

/, = :

-i/S- • / / S - о х.х. (6.12)

у 2 т/р sin {р п/т)

где т\=т/2; т2=т - число фаз соответственно первичной и вторичной обмоток трансформаторов; Яо х.х= х.х/о - условная



0 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


0.0109