Активно индуктивный характер нагрузки

Индуктивный характер – нагрузка

Индуктивный характер нагрузки определяется приемником или индуктивным фильтром, включенным последовательно с нагрузкой. Такое допущение справедливо, поскольку активное сопротивление маломощных трансформаторов значительно больше индуктивного. [1]

Индуктивный характер нагрузки приводит к появлению перенапряжений на тиристорах при коммутациях. [2]

При индуктивном характере нагрузки напряжение понижается с ростом нагрузки в большей степени, чем при чисто активной. При емкостном характере нагрузки происходит повышение напряжения с ростом нагрузки. [3]

Наиболее желателен умеренно индуктивный характер нагрузки , что уменьшит скорость нарастания тока при включении и тем самым приведет к снижению высокочастотных помех и уменьшению возможности взаимодействия. [4]

Потребляемая соленоидом мощность при индуктивном характере нагрузки может достигать 50 – 60 Вт. Вследствие высокой потребляемой мощности и большой плотности тока в обмотке соленоид клапана быстро перегревается и, если время включения превышает 1 5 – 2 мин, выходит из строя. Теоретически это время больше времени перестановки крана, однако из-за недостаточной надежности кран иногда не переставляется. Для предотвращения выхода из строя соленоидов в схемах управления применена специальная цепь защиты, контролирующая продолжительность их нахождения под током. [6]

При этом проводимости ветвей с индуктивным характером нагрузки берут со знаком плюс, ветвей с емкостным характером нагрузки – со знаком минус. [8]

Следует отметить, что при индуктивном характере нагрузки ( ifo i jz) знак перед / Q положительный, при емкостном ( фа tyi) – отрицательный. [10]

Яп преобладает поперечная составляющая тока, которая обусловливает индуктивный характер нагрузки , заменяющей в эквивалентной схеме открытый конец. При росте частоты быстро начинают сказываться продольные токи, придающие этой нагрузке емкостный характер, который она и сохраняет в дальнейшем. [11]

Схемы для регулирования частоты вращения однофазных асинхронных двигателей учитывают индуктивный характер нагрузки . В схемах рис. 8.17 и 8.19 в этом нет необходимости, так как управление симистором осуществляется интегральной схемой. [12]

Реактивные токи основной гармоники синфазиы для большинства потребителей с индуктивным характером нагрузки , поэтому принято, что реактивный ток, отстающий от напряжения, соответствует положительной реактивной мощности и потреблению реактивной энергии, а потребители с емкостным характером нагрузки отдают ( генерируют) реактивную энергию и, таким образом, могут использоваться для компенсации реактивной мощности потребителей с индуктивным характером нагрузки. [13]

Импульсный низкочастотный режим – при низких рабочих частотах и индуктивном характере нагрузки оказывается возможным пренебречь коммутационными потерями в приборе и считать, что тепловой режим определяется только мощностью потерь в открытом состоянии. Тепловая модель состоит только из тепловых сопротивлении. [15]

Постановка пассивного сглаживающего фильтра на выходе выпрямителя существенно влияет на физические процессы в самом выпрямителе. Индуктивный характер имеет место при работе выпрямителя на фильтр, начинающийся с индуктивности, или на обмотку реле, контактора, обмотки возбуждения электрических машин и др. Схема простейшего выпрямителя с индуктивным характером нагрузки показана на рис. 3.34. В этих схемах, как правило, выполняется условие со!»R_il, т. е. индуктивное сопротивление дросселя на частоте пульсаций больше сопротивления нагрузки. Известно, что ток в индуктивности отстает от напряжения на п/2 и процесс нарастания и спада тока заканчивается в пределах одного периода.

Рис. 3.34. ОднО 10 сложно, поскольку возрастают потери в самом дросселе и существенно снижается общий КПД. Поэтому при индуктивном характере нагрузки применяют многофазные схемы р > 2, где легко обеспечивается непрерывность тока за период пульсаций.

Возьмем трехфазный однолистный выпрямитель (рис. 3.36). На этом рисунке:

L$ – индуктивность рассеяния вторичной обмотки;

г – сопротивление потерь (г = п + п/п), которое обычно /•« Л„;

у – угол перекрытия фаз.

Поскольку соL » R_n, ток в нагрузке неизменный, а ток через вентиль имеет форму прямоугольного импульса. Переход тока с вентиля на вентиль из-за индуктивности рассеяния нс может произойти мгновенно. Ее ЭДС самоиндукции препятствует изменению тока: в одной фазе он снижается,

а в другой нарастает. В результате ток одновременно течет по двум фазам, Tho явление называется перекрытием токов фаз. Оно существенно влияет на качественные и количественные соотношения в схеме выпрямления.

В однотакгной однофазной схеме ист перехода тока с одного вентиля на другой, поэтому L_s в ней на физические процессы практически не влияет. В трехфазной схеме имеет место конечное время перехода тока (переключение фаз). Если пренебречь сопротивлением вентилей и трансформатора, то затягивания тока не будет – переключение мгновенное. Из-за перекрытия фаз постоянная составляющая Uq уменьшается на величину площади заштрихованного треугольника в напряжении Uj.

Рис. 3.37. Внешняя характеристика выпрямителя с индуктивным характером нагрузки

Рис. 3.36. Т^ехфазный однотакшый выпрямитель

В итоге наличие г и L, приводит к более резкому падению внешней характеристики выпря- мителя (т. е. повышению Я_вых), которая показана на рис. 3.37.

Здесь при токе нагрузки, меньшем некоторой величины /₀кр, соотношение со/. » R_a перестает выполняться. Ток дросселя становится прерывистым. Дроссель разряжается полностью, и напряжение возрастает.

По выпрямителям с индуктивным характером нагрузки можно сделать следующие выводы:

1) индуктивная состааляющая сопротивления нагрузки должна быль соизмерима с R_a (иначе КПД будет низким);
2) форма кривой тока вентиля приближается к прямоугольной;
3) длительность работы каждой фазы нс зависит от индуктивности в цепи нагрузки, а определяется числом фаз выпрямления (пульсностью) и индуктивностью рассеяния трансформатора;
4) наличие индуктивности рассеяния приводит к перекрытию токов фаз, при этом Uо снижается, а пульсации на входе сглаживающего фильтра возрастают.

При индуктивном характере нагрузки (ключ К разомкнут) после отпирания тиристора ток i_d нарастает, энергия запасается в индуктивности L_d. При уменьшении i_d эта накопленная энергия поддерживает ток через тиристор и после того, как к нему прикладывается обратное напряжение (рис. 1). В итоге, в кривой напряжения u_d появляются участки отрицательной полярности.

В предельном случае при L_d ® ¥ (рис 2) ток нагрузки i_d= I_d, токи через тиристоры имеют вид прямоугольных импульсов, напряжение на тиристоре u_в1= u₂₁– u₂₂. Наличие в кривой u_d участков отрицательной полярности уменьшает величину напряжения U_d. Диапазон изменения угла управления в этом случае 0

Сглаживающие фильтры

Сглаживающие фильтры выполняют на основе реактивных элементов – дросселей и конденсаторов,которые оказывают соответственно большое и малое сопротивления переменному току и наоборот, – для постоянного тока. Указанные свойства этих элементов используют при построении простейших сглаживающих фильтров: сглаживающий дроссель включают последовательно с нагрузкой, а конденсатор – параллельно ей. Виды сглаживающих фильтров показаны на рисунке 25.3.

Путем выбора параметров фильтра получают постоянное напряжение, удовлетворяющее нагрузку в отношении пульсаций. Наличие сглаживающего фильтра оказывает значительное влияние на режим работы выпрямителя и его элементов. Существенным при этом является характер входной цепи сглаживающего фильтра, определяющий совместно с внешней нагрузкой вид нагрузки выпрямителя. Так, для сглаживающих фильтров, выполненных по схемам рисунка 25.3, кроме одиночной ёмкости, нагрузка выпрямителя носит активно-индуктивный характер, а для сглаживающего фильтра в виде ёмкости – активно-ёмкостный характер.

Рисунок 25.3 – Сглаживающие фильтры

Сглаживающий фильтр (СФ) – это устройство, предназначенное для уменьшения постоянной составляющей выпрямленного напряжения (включают между схемой выпрямителя и нагрузкой).

Сглаживающие свойства фильтра характеризует коэффициент пульсации на выходе:

где – амплитуда низшей гармоники на выходе фильтра, – постоянная составляющая напряжения на выходе фильтра.

на практике используют следующий подход: .

Степень уменьшения пульсации выпрямленного напряжения при переходе через фильтр характеризуется коэффициентом сглаживания:

– коэффициент передачи.

При известной схеме выпрямителя коэффициент пульсации на входе равен:

Расчет фильтра сводится к определению параметров фильтра по заданному коэффициенту сглаживания. Для того чтобы выполнить такой расчет необходимо знать зависимость коэффициента сглаживания и нагрузки.

1. ,

2. Расчет переменной составляющей:

– коэффициент сглаживания L фильтра.

лучше, чем он больше. L фильтр используют при большой активной мощности. Отсюда следует что при уменьшении (т.е. увеличение мощности) возрастает, поэтому L фильтр выгодно применять при больших мощностях. По мере увеличения уменьшается, при , .

Г – образный LC фильтр

Ú_m_вх = Í_m

Включение конденсатора параллельно нагрузки будет эффективно, если он шунтирует переменную составляющую тока нагрузки, т.е. должно выполняться условие: (1)

Ú_m_вх = Í_mj

Для модулей:

Ú_m_.вых = Í_m

при : Ú_m_.вых = Í_m ;

;

При заданном коэффициенте сглаживания:

(2)

Соотношение между L и C должно быть таким, чтобы не возникал резонанс на частоте пульсаций выпрямленного напряжения.

Это условие формируется следующим образом:

(3)

Если это условие не выполняется, то необходимо увеличить LC.

Коэффициент сглаживания LC фильтра практически не зависит от нагрузки, кроме того при одинаковых индуктивностях фильтра коэффициент сглаживания LC фильтра всегда выше коэффициента сглаживания L фильтра. Поэтому для обеспечения одинаковых коэффициентов сглаживания LC фильтр может иметь меньшую индуктивность, поскольку здесь могут применяться электролитические конденсаторы.

LC фильтры обеспечивают коэффициент сглаживания при лучших массогабаритных показателях (МГП ). Из этих же соображений улучшения МГП стремятся обеспечить требуемое значение LC при минимальной L при этом, однако должно выполняться условие непрерывности выпрямленного тока: