Учебное пособие: Энергетическая электроника

где m2 - число фаз схемной обмотки трансформатора.

В однофазной мостовой схеме выпрямления I2 = idH, в трёхфазной мостовой линейный ток схемной обмотки для соединения Y/Y  для соединения  в мостовых схемах выпрямления действующий линейный ток сетевой обмотки выпрямительного трансформатора определяется по выражению  где KT - коэффициент трансформации трансформатора.  для Y/Y или  U1л - действующее линейное напряжение сетевой обмотки трансформатора; U2л - действующее линейное напряжение схемной обмотки трансформатора.

Действующий ток сетевой обмотки преобразовательного трансформатора двухфазного однотактного выпрямителя находят по выражению , трехфазного нулевого - .

Расчёт мощности сетевой S1 и схемной S2 обмоток выпрямительного трансформатора вычисляют по формуле S = m UI

где m - число фаз обмотки;

U - действующее напряжение фазы обмотки;

I - действующий ток фазы обмотки;

типовую мощность ST трансформатора по выражению ST= (S1+S2) /2.

Коэффициент использования преобразовательного трансформатора определяют по формуле  где Pd = Ud0Idн.

Углы коммутации g тока в выпрямителях при U2=U2HOM вычисляют из следующих уравнений:

для двухфазной однотактной схемы

 (3)

для однофазной мостовой схемы

 (4)

для трёхфазной однотактной и для трёхфазной мостовой схем

 (5)

где XT - индуктивное сопротивление обмоток преобразовательного трансформатора, приведённое к числу витков схемной обмотки,

;

U2н и I2н - номинальные фазные действующие напряжение и ток схемной обмотки трансформатора (соединённой в “звезду”);

Примечание: в формулах 3, 4, 5 для режима выпрямления (a<90о) следует брать знак “+” перед дробью в правой части уравнения, а для инверторного режима (a>90о) - знак “-” перед дробью в правой части уравнения.

Коэффициент Км мощности выпрямителя вычисляют по выражению

где Кн- коэффициент искажения формы кривой потребляемого из сети переменного тока (коэффициент не синусоидальности);

 - коэффициент сдвига первой гармоники тока.

При индуктивности Ld нагрузки, стремящейся к бесконечности коэффициент несинусоидальности:

для однофазного мостового и двухфазного однотактного выпрямителей  для трёхфазного мостового  для трёхфазной нулевой

Угол j сдвига первой гармоники при Ld®¥ равен j = a + g / 2

Средний ток вентиля в однофазной мостовой и двухфазной однотактной схемах равен  в трёхфазной мостовой нулевой схемах

Выбор вентиля по току должен быть произведён по следующей методике. В нормальном режиме работы выпрямителя максимальное обратное напряжение Uобр на вентиле без учета коммутационных перенапряжений составит:  для однофазного мостового выпрямителя; для двухфазного однотактного выпрямителя;  для трёхфазных выпрямителей.

Выбор вентиля для рассчитываемого выпрямителя необходимо производить по допустимому повторяющемуся напряжению с учётом коммутационных перенапряжений и возможных колебаний напряжения питающей сети. Полагая, что коммутационные перенапряжения составят не более 20-30% от амплитудного линейного напряжения  схемной обмотки преобразовательного трансформатора, а колебания напряжения питающей сети не превысят +10%, выбор вентилей по напряжению следует производить по величине повторяющегося напряжения (1,3¸1,4) U2лm.

По допустимому прямому среднему току выбор вентилей следует производить с учетом требуемого запаса, то есть рассчитанное значение не должно превышать 0,7¸0,8 допустимого .

При выполнении задачи 2 выбор встречно-параллельной или перекрёстной схемы реверсивного преобразователя определяется числом комплектов вторичных обмоток преобразовательного трансформатора, поскольку схема соединения обмоток трансформатора задана.

Для одного комплекта вторичных обмоток реверсивный преобразователь может быть выполнен только по встречно-параллельной схеме. Для двух комплектов вторичных обмоток преобразовательного трансформатора реверсивный преобразователь выполняют по перекрёстной схеме.

При совместном согласованном управлении реверсивными вентильными группами преобразователя должна быть предусмотрена установка разделительных дросселей (уравнительных реакторов).

При раздельном управлении реверсными вентильными группами реверсного преобразователя установка уравнительных реакторов не требуется.

Расчеты при выполнении задания 2 выполняются с использованием формул, приведенных выше для задачи 1. Действующее фазное напряжение U2 схемной обмотки трансформатора следует определять из выражения (1), принимая  и .

Угол коммутации, в зависимости от схемы преобразователя, вычисляют по выражениям (3) - (5).

Коэффициент Кп (q) пульсации выпрямленного напряжения для q - й гармоники можно вычислить по выражению:

 (6)

гдеР - пульсность схемы преобразователя (число пульсаций выпрямленного напряжения за период сети).

Входная характеристика ведомого инвертора должна быть построена (и предпочтительно строить) в относительных единицах.

Ограничительную характеристику ведомого инвертора следует строить, используя следующее аналитическое выражение:

или, в относительных единицах,

где w - круговая частота сети переменного тока. w =2p f (1/сек);

tв - паспортное время выключения выбранного типа тиристора.

Ограничительную характеристику ведомого инвертора следует строить на семействе внешних характеристик реверсивного преобразователя в области его работы в инверторном режиме.

выбор сглаживающего фильтра выпрямителя необходимо производить, учитывая мощность выпрямителя, а также характер и сопротивление нагрузки.

В мощных выпрямителях, когда PdH = UdHIdH порядка нескольких киловатт и больше, необходимо использовать индуктивный фильтр. Индуктивность фильтра определяется по выражению [1].

 (7)

где Rd -активное сопротивление нагрузки выпрямителя (в мощных выпрямителях величина Rd составляет доли ома);

Kп (1) - коэффициент пульсации выпрямленного напряжения на выходе фильтра по первой гармонике.

В выпрямителях малой мощности (на токи до 1 ÷ 1,5 ампер) следует использовать простейшие ёмкостные фильтры.

Для двухполупериодных выпрямителей величина ёмкости сглаживающего конденсатора может быть вычислена по выражению

 (8)

В выпрямителях при токах нагрузки более 1А целесообразно применять

Г - образный индуктивно-ёмкостной LC - фильтр.

Величина индуктивности  - фильтра определяют из условия обеспечения непрерывности тока в ней [1]. Тогда

 (9)

где  или а= (р ω) ¤ Кп (1) вх,

Величина ёмкости  - фильтра находится после выбора дросселя из зависимости [2]

 (10)

где Кф - коэффициент фильтрации фильтра.

В тех случаях, когда сопротивление нагрузки выпрямителя составляет несколько тысяч Ом, следует использовать Г - образный активно-ёмкостной фильтр (RC) [1].

Величину активного сопротивления r фильтра обычно берут равной , а величину С - фильтра находят из выражения

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7