Электрические схемы устройств для преобразования электрической энергии на постоянном и переменном токе. (Лекция 9)

Источник питания
Выпрямитель
А
В
С
Из приведённых диаграмм видно, что кривая выпрямленного напряжения носит пульси-рующий характер и большинстве случаев сглаживается при помощи выходных фильтров.
Инверторы.
Инверторами называются преобразователи постоянного тока или напряжения в перемен-ный ток или напряжение. Структурная схема инвертора аналогична структурной схеме вы-прямителя, представленной на рис. 37. Рассмотрим принцип работы инвертора напряжения на примера трехфазного инвертора, работающего на асинхронный двигатель (см. рис. 8).

Пусть в момент времени t=0 (см. диаграммы) были замкнуты ключи К1 и К4. Ток в цепи протекал по контуру «+» ИП – ключ К1 – фаза а мотора – фаза в мотора – ключ К4 – «-» ИП (ИП – источник питания). Приложенное к фазам а и в напряжение источника питания дели-лось между ними поровну, но фаза а подключалась к «+», а фаза в – к «-» источника пита-ния. Поэтому напряжение, приложенное к фазам а и в Uab=φа -φв=U/2-(-U/2)=U.
В момент времени Т/6 размыкается ключ К4 и замыкается ключ К6. Фаза а мотора продолжает полу-чать питание от «+» ИП, а фаза в обесточивается. Ток в цепи протекает по

контуру «+» ИП – ключ К1 – фаза а мотора – фаза с мотора – ключ К6 – «-» ИП. Напряжение, приложенное к фазам а и в Uab= φа -φв=U/2-0=U/2. В момент времени Т/3 размыкается ключ К1 и замыкается ключ К3. Ток в цепи протекает по контуру «+» ИП – ключ К3 – фаза в мотора – фаза с мотора – ключ К6 – «-» ИП. При этом Uab=φа -φв=0- U/2=-U/2. В момент времени Т/2 размыкается ключ К6 и замыкается ключ К2. Фаза а мотора подклю-чается к «-» источника питания, а фаза в остаётся присоединённой к «+».Ток в цепи протека-ет по контуру «+» ИП – ключ К3 – фаза в мотора – фаза а мотора – ключ К2 – «-» ИП. Таким образом, направление тока в фазе а изменяется на противоположное по сравнению с нача-лом периода. При этом Uab=φа -φв=(-U/2)- -U/2= -U. В момент времени 2Т/3 размыкается ключ К3 и замыкается – К5. Фаза а при этом остаётся подключенной к «-» источника питания, а фаза в – не получает питания. Ток в цепи протекает по контуру «+» ИП – ключ К5 – фаза с мотора – фаза а мотора – ключ К2 – «-» ИП. Напряже-ние между фазами а и в мотора при этом Uab=φа -φв=(-U/2)- 0= -U/2. В момент времени 5Т/6 размыкается ключ К2 и замыкается ключ К4. Ток в цепи протекает по контуру «+» ИП – ключ К5 – фаза с мотора – фаза в мотора – ключ К4 – «-» ИП. При этом Uab=φа -φв=0 –(-U/2)=U/2. В момент времени Т размыкается ключ К5 и замыкается ключ К1. Ток в цепи также, как и с момента времени t=0, протекает по контуру «+» ИП – ключ К1 – фаза а мотора – фаза в мо-тора – ключ К4 – «-» ИП. Напряжение между фазами а и в мотора при этом Uab=φа – φв = U/2-(-U/2)=U. Далее процессы в схеме повторяются.

В электротехнике такая схема работы инвертора получила название «1200эл. схемы управ-ления» поскольку каждый из ключей находится в проводящем состоянии 1/3 периода. Существует и 1800эл. схема управления (см. рис. 42).

Принцип работы схемы заключается в следую-щем. В интервале времени 0 – Т/6 в проводящем состоянии находятся тиристоры VS1,VS4 и VS5. При соединении обмоток ротора мотора М в звез-ду приложенное к обмотке фазы А напряжение со-ставляет 1/3 напряжения питания, к обмотке В – 2/3 напряжения. Линейное напряжение Uл=φА-
- φВ=Uпит. В интервале времени Т/6 – Т/3 приложенное к обмотке фазы А напряжение составляет 2/3 на-пряжения питания, к обмотке В – 1/3 напряжения. Линейное напряжение Uл=φА - φВ=Uпит. В интервале времени Т/3 – Т/2 приложенное к обмоткам фаз А и В напряжение составляет 1/3 напряжения питания, а линейное напряжение Uл=φА - φВ=0.
В интервале времени приложенное к обмотке фазы А напряжение составляет 1/3 напряже-ния питания, к обмотке В – 2/3 напряжения. Линейное напряжение Uл=φА - φВ= -Uпит. В ин-тервале времени 2Т/3 – 5Т/6 приложенное к обмотке фазы А напряжение составляет 2/3 на-пряжения питания, к обмотке В – 1/3 напряжения. Линейное напряжение Uл=φА - φВ= -Uпит. В интервале времени 5Т/6 – Т приложенное к обмоткам фаз А и В напряжение составляет 1/3 напряжения питания, а линейное напряжение Uл=φА- φВ=0. Далее процессы повторяются.

Применение в цепи инвертора резонансного контура даёт возможность получения на вы-ходе напряжения синусоидальной формы. Принципиальная электрическая схема цепей пре-образователя и диаграммы тока в резонансном контуре и выходного напряжения приведены на рис. 11. При замыкании ключей К1 и К4 по цепи «+» ИП – ключ К1 – первичная обмотка