 |
Расчет характеристик выпрямителя
|
|
|
|
Расчет внешних характеристик
Внешняя характеристика описывается выражением:
(3.1.1) [3, с. 83]
где 
- напряжение холостого хода;
- уменьшение выпрямленного напряжения за счет перекрытия при индуктивной нагрузке;
R-активное сопротивление цепи
падение в вентилях; в полупроводниковых преобразователях мало и им можно пренебречь, кроме того, в установках средней мощности 
, поэтому:
(3.1.2)
В относительных единицах формула (3.1.2) будет иметь вид:
(3.1.3)
где 
- отношение тока нагрузки к току К.З.
Тогда формула (3.1.3) будет иметь вид:
,(3.1.4)
где 
По формуле (3.1.4):
(3.1.5)
Определим по формуле (3.1.5) и заносим в табл. 5. значение 
для разных углов 
.
Внешняя характеристика в выпрямительном режиме
Таблица 5
|
| 
| 0 | 0.2 | 0.4 | 0.6 | 0.8 | 1.0 |
| 0° | Ud’ | 1 | 0.995 | 0.9906 | 0.986 | 0.981 | 0.977 |
| 30° | 0.866 | 0.861 | 0.857 | 0.852 | 0.847 | 0.842 | |
| 40° | 0.766 | 0.761 | 0.757 | 0.752 | 0.747 | 0.742 | |
| 50° | 0.642 | 0.638 | 0.633 | 0.628 | 0.624 | 0.619 | |
| 60 | 0.5 | 0.495 | 0.491 | 0.486 | 0.481 | 0.476 | |
| 61,1 | 0.483 | 0.479 | 0.474 | 0.469 | 0.464 | 0.459 | |
| 70° |
| 0.342 | 0.337 | 0.332 | 0.328 | 0.323 | 0.318 |
| 80° | 0.173 | 0.169 | 0.164 | 0.159 | 0.155 | 0.15 |
В инверторном режиме внешняя характеристика описывается выражением:
(3.1.6)
где 
- угол опережения, 
В относительных единицах (3.1.6) будет иметь вид:
(3.1.7)
В инверторе существует граница предельного тока, зависящая от углов 
и 
:
(3.1.8)
где 
,
- угол восстановления запирающих свойств вентиля
, (3.1.9)
где 
- частота питающей сети, 
;
- время выключения тиристора, 
[3,с.176]
По формуле (3.1.9):
Для обеспечения устойчивой работы инвертора необходимо ограничить угол 
минимальным значением 
.
Примем 
и определим из соотношения
|
|
|
;(3.1.10)
По формуле (3.1.9):
Уравнение границы предельного тока подсчитаем по формуле (3.1.8)
(3.1.11)
Тогда формула (3.1.7) примет вид:
(3.1.12)
Внешняя характеристика в инверторном режиме строится по формуле (3.1.12) и заполняется табл.6: граница предельного тока строится по формуле (3.1.11) и заполняется табл. 7. соответственно.
Внешняя характеристика в инверторном режиме
Таблица 6.
|
| 0 | 0.2 | 0.4 | 0.6 | 0.8 | 1.0 |
| 90° | 
| 0 | 0.0047 | 0.0094 | 0.0141 | 0.019 | 0.0235 |
| 80° | 0.173 | 0.178 | 0.183 | 0.188 | 0.192 | 0.197 | |
| 70 | 0.342 | 0.346 | 0.351 | 0.356 | 0.361 | 0.366 | |
| 60 | 0.5 | 0.505 | 0.509 | 0.514 | 0.519 | 0.524 | |
| 50 | 0.642 | 0.647 | 0.652 | 0.657 | 0.662 | 0.666 | |
| 40 | 0.766 | 0.771 | 0.775 | 0.78 | 0.785 | 0.789 | |
| 30 | 0.866 | 0.871 | 0.875 | 0.88 | 0.885 | 0.889 | |
| 20 | 0.939 | 0.944 | 0.949 | 0.954 | 0.958 | 0.963 |
Граница предельного тока
Таблица 7.
| 0 | 0.2 | 0.4 | 0.6 | 0.8 | 1.0 |
| -0.968 | -0.963 | -0.959 | -0.954 | -0.949 | -0.944 |
По данным из таблиц 5, 6, 7. строим внешнюю характеристику преобразователя в выпрямленном и инверторном режиме.
Рис. 8. Внешняя характеристика преобразователя.
Расчет регулировочной характеристики
Регулировочная характеристика, т.е. зависимость выпрямленного напряжения от угла регулирования 
, определяется следующим выражением:
(3.2.1) [3,с.82]
В относительных единицах (3.2.1) примет вид:
(3.2.2),
т.е. регулировочная характеристика тиристорного комплекта имеет вид косинусоиды.
Таблица 8
|
| 0 | 30 | 60 | 90 | 120 | 150 | 180 |
| 1 | 0,866 | 0,5 | 0 | -0,5 | -0,866 | -1 |
Рис.9. Регулировочная характеристика.
Расчет энергетических показателей установки
Расчет коэффициента полезного действия
КПД выпрямителя характеризуется отношением активной мощности, отдаваемой в нагрузку к полной активной мощности, потребляемой выпрямительной установкой от питающей сети.
КПД выпрямителя определяется выражением
,(4..1.1)
где 
- суммарная мощность потерь выпрямителя
|
|
|
, (4.1.2), где
-потери мощности в сглаживающем дросселе и реакторах
1500 Вт
- потери в вентилях
Потери в вентилях 
складываются из потерь при их отключении и потерь при протекании прямого тока. При работе на частоте 50 Гц потери при переключении можно не учитывать, поэтому можно записать:
,(4.1.3)
где 
- количество вентилей в схеме выпрямителя, 
;
- падение напряжения на вентилях, 
, примем 
;
- средний ток вентиля =106,7А
По формуле (4.1.3):
- потери в силовом трансформаторе
,(4.1.4)
где 
- потери в стали: 
[табл.1]
- потери в меди: 
[табл.1]
По формуле (4.1.4):
- потери во вспомогательных устройствах
Величина 
от 
,тогда примем 
По формуле (4.1.2):
По формуле (4.1.1):
Расчет коэффициента мощности
Коэффициент мощности выпрямителя находится по формуле:
,(4.2.1)
где 
- коэффициент искажения формы кривой потребляемого тока, 
;
- угол сдвига первой гармоники тока относительно напряжения питания,
(4.2.2)
Угол коммутации может быть определен:
,
где m=6
Тогда:
Заключение
В результате технического задания был разработан полупроводниковый преобразователь, работающий в выпрямительном и инверторном режиме.
К.П.Д. преобразователя составляет 
, коэффициент мощности 
.
Установка выполнена по трехфазной мостовой схеме выпрямления. Обмотки трансформатора соединены звездой. Также в схеме предусмотрена защита от коммутационных перенапряжений в вентиле, от токов внутреннего К.З. и от КЗ на постоянном токе, от перенапряжений в нагрузке.
Преобразователь удовлетворяет заданным техническим требованиям.
Список используемой литературы
1. Промышленная электроника. Котлярский С.П., Миклашевский Л. Г. М. –1984.
2. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию /Под редакцией Федорова А.А. М.: Энергоатомиздат, 1987.
3. Справочник по проектированию автоматизированного электропривода и систем управления технологическими процессами /Под редакцией Круповича В.И., Барыбина Ю.Г., Самовера М.Л. М.: Энергоиздат, 1982.
4. Замятин В.Я. Мощные полупроводниковые приборы. Тиристоры: Справочник. М.: Радио и связь, 1987г.
5. Электротехнический справочник под редакцией П.Г. Грудинского и др. М.-1971г.
|
|
|
6. Неуправляемые кремниевые вентили ВК-2, ВК-2 ВИ ВКДЛ. Отделение ВНИИЭМ по научно – технической информации, стандартизации и нормализации в электротехнике. М.: Информстандартэнерго. 1967г
7. Резисторы. Конденсаторы. Трансформаторы. Дроссели. Коммутацинные устройства. РЭА.Справочник/ под редакцией Н.Н.Акимов/ 1994г.
8. Чебовский О.Г., Моисеев Л.Г., Сахаров Ю.В. Справочник: Силовые полупроводниковые приборы. М.: Энергия, 1975.
9. Полупроводниковые выпрямители/Под редакцией Ковалева Ф.И., Мостковой Г.П., М.: Энергия, 1978.
|
|
|
