2tom311

8. ENERGOELEKTRONIKA 624

^d)

Rys. 8.52. Trójfazowe sterowniki prądu przemiennego: a) układ gwiazdowy z przewodem neutralnym: b) układ gwiazdowy bez przewodu neutralnego; c) układ trójkątny; d) układ trójkątny oszczędnościowy z tyrystorami SCR

Rys. 8.53. Układ jednofazowy o sterowaniu symetrycznym: a) przebiegi napięć i prądów; b) załączanie i wyłączanie dla

uniknięcia składowej jednokierunkowj (stałej)

kąt załączania a, kąt przewodzenia &, kąt zaniku prądu a + &

Jednofazowe SPP znajdują zastosowanie w układach małej mocy (zgodnie z wymaganiami Zakładu Energetycznego), np. do ściemniania oświetlenia domowego, do regulacji temperatury urządzeń grzewczych, do regulacji napięciowej prędkości obrotowej małych silników prądu przemiennego. W przypadku większych mocy należy stosować układy trójfazowe.

Warunkiem zachowania sterowalności SPP, tzn. uniknięcia przewodzenia jednokierunkowego, jest spełnienie nierówności

a+0 tg n-ł-a    (8.48)

przy czym 0 — kąt przewodzenia. Inaczej mówiąc, przebiegi o różnej biegunowości muszą być przedzielone przerwą bezprądową.

Przebiegi prądowe są odkształcone i złożone ze składowej sinusoidalnej oraz składowej wykładniczej. Przy obciążeniu typu RL, czyli gdy Z_L = s/Ri + (coL₂)² , wartość chwilowa prądu jednofazowego jest opisana równaniem

(8.49)

U_m[    (    R_l

i =- sin(cof — <p)—sin(a—<p)exp--(taf—z)

Z_Ł L    V    °>^ll

przy czym (p = aretga>L_L/R_L.

Rys. 8.54. Charakterystyki graniczne sterowania prądu w trójfazowego

:ji a i costp: a) układu jednofazowego; b) układu

Wartość skuteczną prądu jednofazowego przy obciążeniu RL opisują skomplikowane wyrażenia, uwzględniające zarówno wartości kąta wysterowania z, jak i kąta wyłączania a + 0. W praktyce korzysta się z charakterystyk względnych wartości prądu — przykłady charakterystyk podano na rys. 8.54.

SPP jest elementem nieliniowym, więc prąd obciążenia jest odkształcony. Przebiegjest okresowy, więc można go przedstawić w postaci szeregu Fouriera o harmonicznych nieparzystych n = 1,3,5,7,..., których amplitudy i fazy są funkcjami kątów a i a+0. Współczynnik mocy obciążenia, nawet przy odbiorniku rezystancyjnym, jest mniejszy niż 1. Oczywiście SPP wymusza powstanie harmonicznych także w prądzie źródła. Amplitudy harmonicznych niskiego rzędu mają duże wartości. Poprawę współczynnika mocy można uzyskać stosując przerywacz prądu przemiennego PPP z modulacją czasową impulsów PWM.

Przerywacz prądu przemiennego PPP (ang. AC Chopper) musi przerywać napięcie i prąd z częstotliwością wielokrotnie większą od częstotliwości źródła. Przerywacze małej i średniej mocy są budowane jako regulatory tranzystorowe (rys. 8.55a), natomiast większych mocy — przy użyciu tyrystorów GTO (rys. 8.55b). Zasadę działania przy

Kl

c) 'SI

'82

nnnnn nnnnn

2tT uf

Rys. 8.55. Przerywacz prądu przemiennego z obciążeniem rezystancyjnym: a) układ dwutranzystorowo-diodowy dla małych i średnich mocy; b) mostek diodowy z tyrystorem GTO w przekątnej dla dużych mocy; c) przebiegi prądów baz tranzystorów i_B1 , oraz napięć na obciążeniu 40 Poradnik inżyniera elektryka tom 2