AC-DC ПРЕТВАРАЧИ (ИСПРАВЉАЧИ) Задатак 1. Једнофазни исправљач са повратном диодом, са слике 1, прикључен на напон 1 V, 5 Hz напаја потрошач велике индуктивности струјом од 1 А. Нацртати таласне облике напона потрошача, струја тиристора, повратне диоде и струје напајања узимајући у обзир комутационе губитке. Угао паљења тиристора је α=9º, а вриједност комутационе индуктивности L k =3 mh. Занемарити падове напона на компонентама. ip T1 T iu Lp uu D up Rp D3 D4 Слика 1. Еквивалентно коло које се формира у тренутку комутације: *Вођење преузима диода. di u sint Lk dt Слика. У тренутку t i па је израз за струју: i L k 1cost Процес комутације се звршава када струја достигне вриједност 1 А тј. i p 1A L k p 1cost 1 Lk cost1 1 p Lk p 1 t1 arccos1 19,
**Вођење преузима тиристор. di u sint9 Lk dt У тренутку t i па је израз за струју: i sint L k Процес комутације се звршава када струја достигне вриједност 1 А тј. i p 1A Lk p t arcsin 3, u p μ 1=19,º μ =3,º α=π/ π π 3π i T1 i T i D i u Слика 3.
Задатак. Исправљач са слике 4 прикључен је на мрежу V, 5 Hz преко трансформатора са средњом тачком. Одредити: а) Преносни однос трансформатора, тако да при α= једносмјерни напон потрошача буде 11 V у празном ходу, б) Угао паљења α тако да излазни напон буде psr =8 V при струји потрошача psr =5 A. Вриједност комутационе индуктивности је L k =1 mh. а) Слика 4. p D T 1 D T D T 1 α π π 3π Слика 5. Средња вриједност напона на потрошачу је: X k 1cos У празном ходу R и за 1V Преносни однос трансформатора је: m N N 1 1 1, 8
б) На основу израза f Lk 1cos За угао α добија се: arccos f Lk 1 56, 78 Задатак 3. За једнофазни исправљач са слике 6 познато је: g =46 V, L=4 mh, R=4 Ω, c =8 V и угао паљења тиристора α=3º. Ефективна вриједност другог хармоника струје потрошача је А. Сматрати да је струја континуална. Одредити: а) Једносмјерни излазни напон и струју, б) Ефективну вриједност излазне струје и снагу на потрошачу. ip T1 T :1 i L g =46 V u up R c T3 T4 Слика 6. а) Напон секундара трансформатора је: g 3V Слика 7.
1 cos t d t sin sin cos 179, 3V c 4,8A R б) Код двостраног исправљања постоје само парни хармоници излазне струје. EF nef n,4,6... EF 4,8A Снага на потрошачу је: 1 T p p T up c R ip u i dt R 4,5kW c EF Задатак 4. Оловни акумулатор од 3 ћелија, напона једне ћелије,4 V, пуни се из мреже V, 5 Hz преко једнофазног мосног несиметричног полууправљивог тиристорског исправљача са слике 8. Унутрашња отпорност акумулатора је 5 Ω. Одредити: а) Гранични угао паљења тиристора при пуњењу акумулатора, б) Угао паљења тиристора за који струја пуњења износи 1 А, ц) Средњу вриједност струја тиристора и диода за услове под б). Слика 8.
а) p i T1 α π π 3π i T3 i D4 i D Слика 9. Напон акумулатора је:, 43 7V B Гранични угао је угао за који се акумулатор престао пунити тј. тренутак када се напунио ( ) Из услова ; B 7V 1cos B arccos B 115,8 б) Средња вриједност струје потрошача: B RB B 1 cos R B arccos RB B176,59 ц) Средња вриједност струје диоде: 1 1 dt dt 7,13A DSR Средња вриједност струје тиристора: TSR,87A
Задатак 5. За коло трофазног исправљача са слике 1: а) Нацртати таласни облик напона на једном од тиристора ако је угао паљења α=9, б) Израчунати средњу вриједност напона на потрошачу за α=75, као и ефективну вриједност струја тиристора и диоде. Познато је: = V, L k =,5 mh, R p =1 Ω, L p. Слика 1. а) α=9 u p u T1 1 13 3 1 31 3 1 3 Слика 11.
б) За израчунавање средње вриједности напона на потрошачу користи се нови координатни систем који пролази кроз максимум фазног напона 1. 3 3 cos 1 cos 3 td t 6 Уважавајући комутационе губитке средња вриједност напона на потрошачу износи: Пошто је 3 3X k 1 cos 6 и уврштавајући у претходну једначину слиједи: Rp 3 1 cos 6 1V 3 f Lk 1 R p 1A R p Ефективна вриједност струје тиристора: 1 TEF 3 d t TEF 5 6 46,55A Ефективна вриједност струје диоде: DEF 3 6 6,46A
Задатак 6. За трофазни тиристорски исправљач са средњом тачком на трансформатору: а) Нацртати електричну шему, б) Нацртати таласне облике излазног напона, напона на једном од тиристора и струје кроз тај тиристор, ако је угао паљења α=6 и L, ц) Извести управљачку карактеристику, д) Написати услове потребне да овај исправљач пређе у инверторски рад, е) Израчунати потребан опсег регулације угла паљења α тако да се излазни напон одржава на сталној вриједности од 11 V, ако се улазни напон мијења у опсегу од,8 m до 1,1 m ( m је тако изабран да гранични угао буде ). а) б) Таласни облици тражених величина: Слика 1. Слика 13.
ц) Средња вриједност излазног напона је: 3 1 cost dt 1,17 cos 3 3 Максимална вриједност овог напона је за 1,17 max Управљачка карактеристика: max cos д) Прелазак у инверторски режим настаје при е) Гранични случајеви су: 1,17,8 cos 11V 1 m 1 1,17 1,1 cos 11V m Ако се усвоји да је слиједи да је 117,5V па рјешавајући претходне једначине: 1,8 cos 43,34 1,1 Опсег регулације је: 43,34 m
Задатак 7. Трофазни тиристорски исправљач са замајном диодом са слике 14 напаја потрошач велике индуктивности. Струја потрошача је 1 А, а средња вриједност напона на потрошачу је 1 V. Пројектовати исправљач ако је: = V, L k =,5 mh. За 3 важи: За 3 6 Lk cos 3 3 важи: Слика 14. 3 Lk 1 cos 3 6 Уврштавајући познате вриједности у посљедњу једначину слиједи 76 Средња вриједност струје тиристора: TSR 5 6 1A Ефективна вриједност струје тиристора: TEF 5 6 45A Средња вриједност струје диоде: DSR 3 6 38,3A Ефективна вриједност струје диоде: DEF 3 6 61,9A
Задатак 8. На слици 15 је приказан тиристорски трофазни мосни пуноуправљиви исправљач чије су излазне величине p = V, p =16 A. Претпоставити да је излазна струја идеално равна. Израчунати: а) Средњу вриједност струје у свакој од шест грана моста, б) Нацртати таласне облике струја кроз гране моста, ц) Ефективну вриједност струје кроз гране моста, д) Ефективну вриједност струје кроз сваку фазу секундара трансформатора, е) Максималну тренутну вриједност напона на тиристорима. Слика 15. а) Сваки тиристор води по трећину периода па је средња вриједност струје: p TSR 53,3A 3 б) Слика 16.
ц) TEF 9,5A 3 д) i R α π π 3π 4π Слика 17. i i i R T1 T4 5 3 3 REF p p 1 1 i 131,3A d t d t 3 е) 3 3 3T max 1,17cos 1,17 cos,34cos cos cos 3 Tmax Tmax 3V Задатак 9. Тиристорски троафзни полууправљиви исправљач са слике 18 пуни акумулаторску батерију од 1 ћелија. Напон ћелије, при пуњењу, варира од 1,8 до,4 V. Напон мреже је 3x38 V ±1%, 5 Hz, а максимална струја пуњења 5 А. Израчунати: а) Угао паљења тиристора α при максималној струји пуњења ако је отпорност батерије Ω, б) За случај под а) нацртати приближне таласне облике напона на излазу исправљача и напона на једном од тиристора. Слика 18.
а) B max RB Bmin 1, 8 1 18V 1,17 cos 1,17 max R 1,17 1 cos 1,17 1 cos max max max 1% 4V B Bmin R 1,17 1 cos max B max Bmin max max arccos 1 9 1,17 max б) За приближно цртање занемаримо напон батерије. α=9 u p u T1 1 13 3 1 31 3 1 3 Слика 19.
Задатак 1. Тиристорски трофазни мосни исправљач са слике прикључен је на напон 3x4 V, 5 Hz. Ако је вриједност комутационе индуктивности L k =,9 mh: а) Нацртати зависност средње вриједности напона потрошача од угла паљења α, ако струја потрошача износи 6 А, б) За угао паљења α=3 нацртати зависност средње вриједности напона потрошача при порасту струје потрошача до 6 А. Слика. Средња вриједност напона на потрошачу уважавајући комутационе губитке износи: Lk,34 f cos 6 а) За 6A и 4V 561,6 cos 16, V б) За 3 и 4V 486,, 7 V f f
Слика 1.