План лекции:

Методы расчёта энергетических показателей средств преобразования переменного тока в постоянный

Управляемые однофазные полупроводниковые выпрямители

Управляемые трёхфазные полупроводниковые выпрямители

1. Методы расчёта энергетических показателей средств преобразования переменного тока в постоянный

Интегральный метод

В интегральном методе расчета относительных энергетических показателей все абсолютные величины, которые входят в эти показатели, выражаются в форме определенных интегралов от соответствующих токов, напряжений и комбинаций. Это действующие значения токов и напряжений

, (1)

активная мощность

реактивные мощности сдвига (при синусоидальной форме напряжения или тока)

= (3a)

= (3б)

Полная мощность

(4)

Для углубленной характеристики несинусоидальных энергопроцессов можно привлечь еще массу других парциальных составляющих полной мощности, общее выражение для которых в интегральной форме имеет вид

(5)

Здесь вид операторов преобразования напряжения N j {u} и тока L j {i} определяет и ту или иную парциальную составляющую M j полной мощности S.

Для вычисления всех указанных интегралов необходимо знать законы изменения мгновенных значений соответствующих переменных. Они могут быть найдены только из решения дифференциальных уравнений, составленных для электрической цепи, в которой вычисляются энергетические показатели. Это обстоятельство определяет следующие потребительские

С в о й с т в а интегрального метода расчёта.

Метод универсален, так как дифференциальные уравнения всегда можно решить аналитически или численно.

При отсутствии аналитического решения дифференциального уравнения сам метод расчёта энергетических показателей становится численным. Это не позволяет провести общее исследование в аналитической форме зависимости энергетических показателей от параметров электрической цепи.

Мы вытащили сетку с оранжевыми проводами, чтобы выделиться. В рамках проектов, финансируемых государством, 40 домов теперь оснащены системами Маслоу. Но Саймон Даниэль действительно гордится тем, что было достигнуто в театре Аркола. «Можем ли мы просто взглянуть на пространство на одну секунду - а, на одну минуту?».

«Просто взгляни на десять секунд?». Он хотел бы показать мне, как выглядит театр. Леди на прилавке звонит кому-то, мы ждем. Только непрерывный поток электроэнергии в одном направлении гарантирует, что электричество действительно может использоваться для всего, что возможно сегодня или в будущем. Он должен обратить внимание на то, кто хочет тратить деньги на энергосистему: было бы бессмысленно строить электрическую сеть для электрического света, только для электрической энергии, только для электрических нагревателей или только для электрических сигналов.

При высоком порядке дифференциальных уравнений (выше 2-3) и наличии на периоде множества точек нарушении непрерывности функций, вызванных скачкообразным переключением вентилей, метод становится очень трудоемким и доступным только для ЭВМ..

Спектральный метод

В спектральном методе расчёта относительных энергетических показателей все абсолютные величины, которые входят в определение показателей, выражаются в форме бесконечных рядов которые получаются из рядов Фурье (спектров) соответствующих токов и напряжений. Так, действующее значения напряжений и токов согласно формуле Парсеваля из теории рядов Фурье вычисляются следующем образом:

Где I(k) , U(k) – действующие значение гармоники k-го порядка тока и напряжения. Отсюда активная мощность

(7)

Реактивная мощность Бонденю (сдвига) при несинусоидальных напряжений и токах

(8)

Полная мощность

(9)

Для вычисления указанных величин необходимо знать спектры напряжения и тока в электрической цепи. Спектр напряжения находится по известной форме кривой напряжения разложением ее в ряд Фурье. Спектр тока рассчитывается через спектр напряжения и найденные по схеме цепи полные сопротивления по каждой гармонике спектра. Это процедура определяет потребительские свойства спектрального метода:

Метод не требует составления и решения дифференциального уравнений, что освобождает от соответствующих затрат времени и возможных ошибок.

Энергетические показатели представляются выражениями, содержащими бесконечные ряды. Практическое усечение ряда всегда вносит в расчёт погрешность, которую оценить нелегко

Параметры цепи входят из в каждый член ряда, что затрудняет аналитическое исследование влияния отдельных параметров цепи на каждый энергетический показатель, делая процедуру расчёта, по сути, численной

Из переменного тока эти преобразователи сначала генерируют постоянный ток, из которого они затем генерируют переменный ток - тот, в котором может быть выбрана частота. Это позволяет электрическому двигателю управлять более тонким. Электрические мосты иногда называют этого техника, потому что они образуют мост между двумя энергосистемами. В то же время в технологии все чаще доминируют полупроводники, которые даже нуждаются в постоянном токе.

В-третьих, большая тенденция Рик Де Донкер называет, что и генераторы электроэнергии меняются. А именно, мы имеем в последние десятилетия заметили, что у нас все больше и больше, распределенные системы поколения. «Прошу прощения, они репетируют». Тем временем, мы с Симоном не допустим в одном из салонов в лондонском театре Аркола. Саймон хотел бы показать мне фары, мощность которых генерируется топливным элементом.

Прямые методы

Прямые методы – методы алгебраизации дифференциальных уравнений. Под прямыми методами расчёта энергетических показателей в цепях с несинусоидальными напряжениями и токами понимают методы, не требующие ни нахождения его спектра (как в спектральном методе).

Для того чтобы генератор переменного тока был способен заряжать батарею и обеспечивать питание других компонентов транспортного средства, требуется преобразовать переменный тик (alternating current — АС) в постоянный (direct current — DC). Самый подходящий электронный компонент для этой задачи — кремниевый диод. Если переменный ток одной фазы пропустить через диод, на выходе диода появится полуволна, как показано на рисунке. В этом примере диод позволяет проходить к положительному полюсу батареи только половине полупериодов волны. Отрицательные полупериоды блокируются.

Рис. Однополупериодное выпрямление

На рисунке ниже показано, что мостовой выпрямитель с четырьмя диодами выпрямляет обе полуволны однофазного напряжения. Диод часто рассматривается как односторонний клапан для электрического тока. И хотя это хорошая аналогия, важно помнить, что диод хорошего качества блокирует обратный ток с напряжением приблизительно 400 В, а для того, чтобы диод начал проводить в прямом направлении, требуется небольшое напряжение — около 0,6 В.

Рис. Мостовой двухполупериодный выпрямитель (одна фаза)

Чтобы выпрямлять напряжение трехфазной машины, потребуется шесть диодов. Они тоже связаны в виде моста, как показало на рисунке. Мост состоит из трех «пропускающих» и трех «запирающих» диодов. Форма выходного напряжения, создаваемого этой цепью, приведена на рисунке совместно с сигналами трех фаз.

Рис. Трехфазный мостовой выпрямитель

В блок выпрямителя часто вводятся еще три диода, выпрямляющих положительную полуволну напряжения. Они обычно меньше главных диодов и используются только для того, чтобы питать малым током обмотку возбуждения магнитного поля в роторе. Дополнительные диоды известим как экстра-диоды, диоды магнитного поля или диоды возбуждения. На рисунке показан выпрямитель с девятью диодами.

Рис. Девятидиодиый выпрямитель

Вследствие значительных токов, текущих через главные диоды, им требуется радиатор для отвода тепла, чтобы предохранить их от термического повреждения. В некоторых случаях вместо одного диода ставят нескольких соединенных параллельно, чтобы они без повреждения выдерживали большие токи. Диоды в блоке выпрямителя служат для предотвращения обратного тока от батареи к генератору. Они также позволяют нескольким генераторам переменного тока работать параллельно без синхронизации, так как ток не может течь от одного генератора к другому.

Когда используется статор с соединением обмоток «звезда», сумма напряжений в нейтральной точке звезды теоретически равна 0 В. Однако на практике из-за небольших погрешностей в конструкции статора и ротора и в этой точке возникает потенциал. Этот потенциал (напряжение) известен как третья гармоника и показан на рисунке. Его частота — утроенная основная частота фазной обмотки. Подключив к центру звезды два дополнительных диода, один в прямом и один в обратном включении, можно извлечь дополнительную мощность. Прирост мощности достигает 15%.

Рис. Третья гармоника

На последнем рисунке показана полная схема электрогенератора при использовании главного выпрямителя с восемью диодами и тремя диодами возбуждения поля. На схеме показан также регулятор напряжения. Индикаторная лампочка, помимо основной функции предупреждения о неисправности генератора, служит для подачи начального тока возбуждения в обмотку ротора. Генератор не всегда может самовозбуждаться, поскольку остаточный магнетизм обычно недостаточен для создания такого напряжения, которое преодолеет прямое смешение диодов выпрямителя (0,6 или 0,7 В). Типичная мощность лампочки индикатора — 2 Вт. Многие изготовители также подключают параллельно лампочке резистор, чтобы усилить возбуждение генератора и гарантировать его работу, если лампочка сгорит. Лампочка, предупреждающая об отсутствии заряда, погаснет, когда в обмотку ротора пойдет ток от диодов возбуждения, поскольку в этом случае на обоих выводах лампочки возникнет одно и то же напряжение (разница потенциалов на лампочке станет равной 0 В).

Рис. Полная внутренняя схема генератора переменного тока