Материал: MU_po_LR_SE

36 

экспериментальными. 

Вопросы к защите 

1.Классификация выпрямителей. 
2.Каковы особенности выпрямителей агрегатов, работающих с 

рекуперацией? 

3.Область применения и характеристики выпрямителей. 
4. Основные соотношения для выбора элементов схем выпрямителей. 
5.Способы защиты выпрямителей от аварийных режимов. 
6.Элементная база выпрямителей, эксплуатационные характеристики 

элементов 

37 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3. 

«ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ ИНВЕРТОРА ДЛЯ УПРАВЛЯЕМОГО 

ЭЛЕКТРОПРИВОДА» 

Цель  работы  –  Исследовать  основные  соотношения  трехфазного 

автономного инвертора напряжения (АИН). 

Содержание работы: 
1. Расчет основных соотношений идеализированного АИН. 
2.  Получение  экспериментальных  данных,  характеризующих  работу 

АИН. 

Краткие теоретические сведения 

1. Трехфазный мостовой АИН 

 Автономный  инвертор  напряжения  преобразовывает  постоянное 

напряжение,  подаваемое  на  его  вход,  в  пропорциональное  по  величине 
переменное  напряжение.  Существует  много  схем  АИН.  Однако, 
наибольшее  применение  в  электроприводе  переменного  тока  получила 
трехфазная  мостовая  схема  на  полностью  управляемых  вентилях 
(транзисторах или запираемых тиристорах), приведенная на рис. 17. 

В этой схеме управляемые вентили могут работать с длительностью 

открытого состояния   = 120° и   = 180°. При угле проводимости вентилей 

  =  180°  обеспечивается  непрерывная  связь  фаз  нагрузки  с  источником 

питания  и  лучшая  форма  напряжений  на  выходе,  независимая  от 
параметров  нагрузки.  Это  обусловило  более  широкое  применение  такого 
управления. 

Рассмотрим работу схемы при угле проводимости  = 180° . В схеме 

всегда  одновременно  открыты  три  управляемых  вентиля  разных  фаз,  что 
обеспечивает независимость формы выходного напряжения на нагрузке от 
ее параметров. 

Рисунок 24 – Транзисторный трехфазный мостовой автономный 

инвертор напряжения при соединении нагрузки звездой 

38 

Из  алгоритма  переключения  транзисторов  (рис.  25  а)  видно,  что 

возможны шесть независимых сочетаний открытых и закрытых состояний 
управляемых  вентилей.  Каждому  сочетанию  соответствует  своя  экви-
валентная  схема.  На  рис.  25  б  —  в  для  момента 

  приведены  эквива-

лентные схемы при нагрузке, соединенной звездой и треугольником. 

 Из эквивалентных схем видно, что при соединении нагрузок звездой 

каждая фаза включена либо параллельно другой фазе и последовательно с 
третьей, либо последовательно с двумя другими параллельно соединенны-
ми  фазами.  Поэтому  к  каждой  фазе  прикладывается  напряжение  равное 
Ud/3  или  2Ud/3  (при  симметричной  нагрузке),  и  фазное  напряжение  на 
нагрузке имеет двухступенчатую форму (см. рис. 25). 

При  соединении  нагрузки  треугольником  к  каждой  фазе  нагрузки 

либо  прикладывается  напряжение  источника  питания,  либо  в  течение  1/6 
периода  фаза  оказывается  замкнутой  на  себя,  т.е.  фазное  напряжение 
прямоугольное  с  паузой  длительностью  1/6  периода  (см.  рис.  25  а). 
Линейное  напряжение  при  соединении  нагрузки  звездой  имеет  такую  же 
форму. 

2. Расчет идеального трехфазного мостового АИН 

При расчете АИН примем следующие допущения: 
1)  полупроводниковые  ключи  (встречно-параллельно  включенные 

транзистор и диод) идеальны; 

2) угол проводимости полупроводниковых ключей   = 180° ; 
3) нагрузка АИН активно-индуктивная. 
 
На рис. 25 а приведены диаграммы фазного и линейного напряжения 

трехфазного  мостового  АИН,  полученные  при  этих  допущениях.  Фазное 
напряжение имеет указанный вид при схеме соединения нагрузки звездой, 
а линейное - не зависит от схемы соединений. 

Действующее значение линейного напряжения на нагрузке, исходя из 

диаграммы линейного напряжения 

Дальнейший расчет выполняется методом основной гармоники. Если 

разложить  в ряд  Фурье  кривую  напряжения 

,  амплитуда  первого  члена 

ряда 

В разложении имеются, кроме первой, гармоники с номерами 

K=mn±1 

где m - произведение числа фаз на число пропускаемых полуволн (m 

= 3  2 = 6); n = 1, 2, 3... - натуральный ряд чисел. 

39 

Действующее значение первой гармоники линейного напряжения 

Рисунок 25  –  Диаграммы токов и напряжений в трѐхфазном 

мостовом АИН (а) и эквивалентные схемы при нагрузке соединѐнной 

звездой (б) итреугольником (в) 

       
Оно весьма близко к действующему значению линейного напряжения 

  (отличается меньше, чем на 5%), т.к. амплитуды гармоник с ростом но-

мера  быстро  убывают.  Действующее  значение  первой  гармоники  фазного 
напряжения 

В  дальнейших  расчетах  индекс  "(1)"  опускаем,  т.к.  расчет  ведется 

40 

везде по первой гармонике. Отмечая идеальность схемы, будем применять 
индекс "0". 

Тогда 

 
Фазный  ток  при  активно-индуктивной  нагрузке  имеет  кусочно-

экспоненциальную форму (рис. 26 а). Форма тока ближе к синусоидальной, 
чем  форма  напряжения  из-за  фильтрующего  действия  индуктивной  на-
грузки.  Такой  будет  форма  тока  при  работе  на  заторможенный  асинхрон-
ный двигатель. 

Ток вращающегося асинхронного двигателя существенно отличается 

от  тока  заторможенного  из-за  различия  схем  замещения  асинхронного 
двигателя по 1-й и высшей гармоникам. Поэтому высшие гармоники тока 
при  вращении  двигателя  выражены  сильнее,  чем  у  неподвижного.  Из-за 
высших гармоник потери в меди обмоток статора возрастают на 10...15%, а 
в стали - на 13...50%. Тем не менее, для упрощения по-прежнему не будем 
учитывать  высшие  гармоники.  После  расчета  по  методу  основной 
гармоники можно учесть это увеличение потерь. 

Тогда фазный ток при активно-индуктивной нагрузке 

где 

 - полное сопротивление фазы нагрузки. 

Активная мощность, передаваемая в нагрузку 

Здесь 

  —  угол  сдвига  тока  нагрузки  относительно  напряжения. 

Мощность, потребляемая от источника питания.