Экзаменационный билет №6.Каскадные выпрямители

Каскадные схемы. В качестве маломощных источников постоянного высокого напряжения широкое распространение получили различные устройства с удвоением и умножением напряжения, позволяющие резко сократить габариты и мас­су источника по сравнению с обычной схемой.

Рис. 1.9. Каскадный выпрямитель: а — упрощенная схема замещения первых ступеней; б — изменение потенциалов раз­личных точек при включении

 

Принципиальная схема первых ступеней простейшего кас­кадного выпрямителя показана на рис. 1.9,а. В схеме опу­щены токоограничивающие сопротивления ступеней, необхо­димые для ограничения тока через выпрямители при вклю­чении питания каскада толчком. Нагрузка.присоединяется к выходу генератора (к емкостям правой части схемы) не­посредственно или через дополнительное сопротивление, снижающее броски тока от конденсаторов каскада при пере­крытиях.

Принцип работы схемы ясен из графиков изменения по­тенциалов различных точек схемы (рис. 1.9,6) при включе­нии каскада к синусоидальному напряжению в момент пере­хода напряжения через нуль [13]. Для простоты графики построены при отсутствии нагрузки, идеальных выпрямите­лях и Ci»C₂»C₃»C₄>..., т. е. без учета падения напря­жения на конденсаторах за счет зарядки следующих ступе­ней и за счет тока нагрузки.

В течение четверти первого периода вентиль В1 открыт и емкость C1 заряжается до напряжения, равного макси­мальному напряжению источника питания — трансформато­ра. В следующую половину периода открыт вентиль В₂ и емкость С₂ получает двойное максимальное напряжение. В течение следующего полупериода открыт вентиль Вз, за­ряжается емкость Сз, а потенциал точки 2 понижается. За­тем, спустя пол периода, потенциалы точек 2 и 3 увеличива­ются, вентиль В₄ открыт; заряжается емкость С₄ и т. д. В ус­тановившемся режиме напряжения на конденсаторах С₂, С₃, С₄ и т. д. равны удвоенным максимальным, а на С\ — мак­симальному напряжению источника питания. Общее напря­жение на выходе складывается из напряжений на конден­саторах правой части схемы

U—2nU_m, (1.1)

где п — число ступеней; U_m — максимальное напряжение ис­точника.

Рис. 1. 10. Изменение во времени выходного напряжения каскадного выпрямителя: 1 — напряжение на

выходе; 2 — напряжение питания

При наличии нагрузки и соизмеримых емкостях ступеней этого значения напряжения не достигается и наблюдаются пульсации выходного напряжения. Характер пульсаций и па­дение напряжения на выходе показаны на рис. 1.10. Кривая напряжения содержит участок с резким подъемом напряже­ния, соответствующий зарядке конденсаторов правой части схемы, участок резкого падения напряжения, когда подза­ряжаются емкости левой части схемы, и области плавного спада напряжения вследствие стекания заряда с конденса­торов правой части через нагрузку.

В простейшем случае при Ci = C₂=C₃=C₄... падение на­пряжения ДU и пульсация бU рассчитываются по выраже­ниям.

 

6(7 (л + 1)я, (1-3)

где /ср — средний ток нагрузки; } — частота питающего на­пряжения; С— емкость ступеней.

Из приведенных уравнений видно, что с увеличением то­ка нагрузки и числа ступеней быстро растут как падение напряжения, так и пульсации. Поэтому каскадные выпрями­тели со схемой, показанной на рис. 1.9,а, применяются при сравнительно небольших токах (не выше десятков миллиам­пер), а число ступеней редко превышает 10—20. При напря­жениях U_m порядка сотен киловольт от каскадных выпря­мителей получают напряжения до 3—5 MB. Для уменьше­ния падения напряжения и пульсаций часто используют многофазные схемы питания с комплектом конденсаторов С\, С₃... (рис. 1.9,а) и вентилей ВВ₂... для каждой фазы, а также увеличение частоты /. Для ускорения процесса за­рядки в каскадных схемах часто значение С\ выбирают больше емкостей остальных конденсаторов.

На рис. 1.11 дан общий вид каскадного выпрямителя на­пряжением 2 MB и номинальным током 20-мА.

Каскадные выпрямители на большие токи (от несколь­ких десятков миллиампер до единиц ампер) выполняются с питанием каждой ступени от отдельного трансформатора. Нижняя граница токов обеспечивается при ступенях с удво­ением напряжения, а верхняя — при мостовых многофазных схемах соединения выпрямителей каждой ступени. Схемы на рис. 1.12 являются характерными для мощных каскадных выпрямителей высокого напряжения. Схемы содержат встро­енные емкости С для сглаживания пульсаций и представля­ют собой несколько измененную схему, впервые предложен­ную А. А. Горевым [11].

 

 

 

Билет 8
Установки для испытания выключателей ВН на отключающую способность. Колебательный контур. Испытание предохранителей на отключающую способность.

1) Выключатели ВН, параметры:

Uн=220,330 В;

Iн=2, 3,2 кА; Iоткл.ном=50, 63 кА - номинальный ток,который может отключить выключатель при Uн и при определённой скорости нарастания U наконтактах;

Sон=Iон*Uн*

 

 

При испытаниях используют:

-Ударные генераторы (получние макс. Iкз)

- Контур Горева (колебательный контур, конденсаторы накапливают энергию)

- Синтетические схемы

Для уменьшения скорости восстановления напряженич на контакте делают не один разрыв, а несколько.

rш rкр=

Особый случай отключения Iкз:

- Отключение неудалённых КЗ l= (3-5) км

Волна возвращается раньше, чем восстановление электрической прочтности выключателя повторное зажигание дуги. Выключатели должны испыт-ся в этом режиме.

- Отключение малых индуктивных токов = (3-5)

- Отключение ёмкостных токов.

-

 

2) Колебательный контур Горева.

 

3)