,
.
Коэффициент перегрузки для данного режима равен 1. Тогда коэффициент использования вычисляется по формуле (4.6)
.
Число параллельных СПП определяется по формуле (4.5)
.
С учётом округления принимаем а = 3.
4.5.3. Определение числа параллельных СПП в плече в режиме рабочей перегрузки
Для этого режима ток плеча преобразователя вычисляется по формуле
,
.
По формулам (4.5) – (4.7) рассчитываются необходимые коэффициенты и число параллельных СПП в плече.
;
;
.
Округляем полученное число а в большую сторону и принимаем
а = 1.
4.5.3. Определение числа параллельных СПП в плече в режиме аварийной перегрузки
Для режима аварийной перегрузки ток плеча принимается равным амплитуде тока короткого замыкания, рассчитанного в разд. 3 (табл.3.1)
.
По формулам (4.5) – (4.7) получаем
;
;
.
Принимаем а = 2.
Из всех режимов нагрузки выбираем большее число параллельных СПП в плече а = 3.
4.5.4. Определение числа последовательных СПП в плече
Число последовательных СПП рассчитывается по формуле
,
где URSM – неповторяющееся импульсное напряжение, URSM = 1,16 URRM;
kS – коэффициент неравномерности распределения напряжения,
kS = 1,1;
kk – кратность перенапряжений, kk =1,8.
.
С учётом округления принимаем s = 4 + 1 тиристор для повышения надёжности.
4.5.5. Разработка схемы группового соединения приборов
В п.п. 4.5.,4.6. рассчитаны число последовательных s = 5 и число параллельных а =3 полупроводниковых приборов в плече схемы выпрямителя. Схема группового соединения СПП в одном плече преобразователя приведена на черт. 2
4.5.6. Выравнивание тока и напряжения в цепи
Для равномерного деления тока используется подбор СПП по прямому импульсному напряжению.
Для равномерного деления напряжения применяются активные (RШ) и емкостные (С) цепи, включаемые параллельно СПП.
Сопротивление шунтирующих резисторов вычисляется по формуле
,
.
Мощность резистора рассчитывается по формуле
,
Шунтирующий конденсатор обеспечивает выравнивание напряжения в переходных режимах. Его емкость определяется по формуле
,
где ΔQrr – наибольшая возможная разность зарядов восстановления последовательно включённых приборов. Принимается ΔQrr ≈ Qrrm,
(табл. 4.1).
5. ИССЛЕДОВАНИЕ ВНЕШНЕЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ И КОЭФФИЦИЕНТА МОЩНОСТИ
5.1. Расчёт внешней характеристики
Внешняя характеристика выпрямителя представляет собой зависимость
среднего выпрямленного напряжения от среднего выпрямленного тока Udf(Id). Внешняя характеристика отражает все режимы работы: от холостого хода до короткого замыкания. С увеличением тока нагрузки выпрямленное напряжение снижается. Потери в преобразователе можно условно разделить на следующие основные составляющие:
потеря напряжения на коммутацию ΔUdγ;
потеря напряжения на активных сопротивлениях (в обмотках трансформатора) ΔUdR;
потеря напряжения на СПП ΔUdF.
Уравнение внешней характеристики имеет вид
.
Потеря напряжения на коммутацию вычисляется в разд. 1
.
Потеря напряжения в обмотках трансформатора вычисляется по формуле
где Rф = 0,018 Ом, рассчитано в разд. 3;
γ = 0,487 рад, рассчитано в разд. 3.
.
Потеря напряжения на СПП определяется из соотношения
,
где Nd – число плеч, одновременно проводящих ток, Nd = 2.
Таким образом, среднее выпрямленное напряжение
Результаты расчета среднего выпрямленного напряжения от среднего выпрямленного тока и угла управления a = aН ; 0; 15; 30; 45; 60 представлены в табл. 5.1. Зависимость среднего выпрямленного напряжения от среднего выпрямленного тока представлена на рис. 5.1.
Таблица 5.1
Зависимость среднего выпрямленного напряжения от среднего выпрямленного тока и угла управления
| |||||
| 3282,15 | 3263.79 | 3263,88 | 3223.14 | 3205.62 |
5.2 Определение коэффициента мощности
Параметры силовых трансформаторов и коммутационной аппаратуры определяются полной мощностью, потребляемой преобразовательным агрегатом. Если известна мощность на стороне выпрямительного тока, то для определения полной мощности преобразователя необходимо знать коэффициент мощности. Коэффициент мощности определяется по формуле
, (5.1)
где kИ – коэффициент искажения формы тока первичной сети;
φ1(1) – фазовый угол сдвига.
Фазовый угол сдвига определяется по формуле
, (5.2)
Коэффициент искажения вычисляется из соотношения
, (5.3)
где I1(1) – эффективное значение первой гармоники тока питающей сети. Этот ток вычисляется по формуле
, (5.4)
где I1 – эффективное значение тока первичной обмотки преобразовательного трансформатора, для номинального режима рассчитано в разд. 1.
Для номинального режима получаем
;
Для режимов нагрузки Id = (0,5;1,5;2) Idн по формулам (5.1) – (5.4) также
рассчитывается коэффициент мощности и другие величины. Результаты сведены в табл. 5.2
Таблица 5.2
Зависимость коэффициента мощности от среднего значения
выпрямленного тока
| Id, А | |||||
| kM | 0,98 | 0,944 | 0,9 | 0,883 | 0,84 |
По данным таблицы построена графическая зависимость коэффициента мощности от среднего значения выпрямленного тока, приведённая на рис. 5.2.
Рис. 5.1
Рис. 5.2
6. ИССЛЕДОВАНИЕ КОММУТАЦИИ
