Внешние характеристики управляемого выпрямителя

3.6.1 Необходимая индуктивность цепи нагрузки

Для обеспечения режима непрерывного тока во всем диапазоне изменения нагрузки необходимо в цепи выпрямленного тока иметь индуктивность, Гн,

       ,                  (3.6.1.1)

где  – максимальное значение коэффициента пульсаций выпрямленного напряжения в рабочем диапазоне углов управления  (  в точке

 );  – частота напряжения сети (), Гц;  – коэффициент пульсности схемы выпрямления ();

=6.6 А – заданная граница непрерывного тока нагрузки, А.

Гн.

В контуре протекания выпрямленного тока находится индуктивность

            ,                    (3.6.1.2)

где  – число фаз трансформатора ( =3);  – индуктивность фазы трансформатора, Гн,

Гн,

Гн.

Проверим условие:

,

Условие  не выполняется, поэтому выберем сглаживающий реактор с индуктивностью .

Нам не удалось найти подходящий реактор, необходимо его рассчитать.

Рассчитаем сглаживающий реактор

Расчет электромагнитной системы сглаживающего реактора с П- образным сердечником проводится в следующем порядке:

Суммарное число витков катушек определяется по эмпирической формуле:

Необходимое сечение q и диаметр d находятся по выражению:

где: j=1.5…2.5 A/mm²

          

Из стандартного ряда номинальных значений для прямоугольной проволоки выбираем размер большей стороны 10 мм и меньшей 1.9 мм. Выбираем марку провода ПЭВП, для него b_из=0.45 мм - двусторонняя толщина изоляции.

На основании вышеприведенных данных определим сечение провода с изоляцией:

Длина воздушного зазора:

где B- индукция зазора, принимается 0.7 Тл

Поперечное сечение сердечника:

Далее определим основные параметры магнитной системы:

Площадь окна:

Высота окна:

Расстояние между сердечниками:

Ширина стороны сердечниа:

По полученным данным рассчитаем длину провода, намотанного на двух сердечниках:

Активное сопротивление обмоток сглаживающего реактора:

где  - удельное сопротивление материала провода Ом мм²/м, можно принять для меди  Ом мм²/м.

      3.6.2 Построение внешних характеристик управляемого выпрямителя

При работе преобразователя напряжение на нагрузке  меньше определенного по регулировочной характеристике  на величину падения напряжения на суммарном сопротивлении  цепи постоянного тока:

                .          (3.6.2.1)

 образуется сопротивлениями трансформатора  и коммутационным , обусловленным перекрытием анодных токов преобразователя:

             (4.4)               ,  (3.6.2.2)

где  – число эквивалентных вентилей в схеме, .

Ом.

Внешние нагрузочные характеристики тиристорного преобразователя, построенные по формуле (4.3) в зоне непрерывных токов, представляют собой семейство прямых линий, каждую из которых можно провести по двум точкам:

- холостой ход: I_d = 0, U_d = U_dα;

- расчетная (номинальная) нагрузка: I_d = I_dH, U_d = U_dα – I_dHR_d.

Характеристики строятся при α₁ = α_нач =65 эл. гр., α₂ =75 эл. гр., α₃ =90 эл. гр., α₄ = 120 эл. гр., α₅ = α_кон = 147 эл. гр.

Для каждой характеристики следует определить границу непрерывного тока:

 

 ,         (3.6.2.3)

 

где K_Пα – коэффициент пульсации выпрямленного напряжения для принятого угла регулирования α (α₁ = α_нач =65 эл. гр. - K_Пα = 0,85; α₂ =75 эл. гр. - K_Пα = 0,84; α₃ =90 эл. гр. - K_Пα = 0,74; α₄ = 120 эл. гр. - K_Пα = 0,44; α₅ = α_кон = 147 эл. гр. - K_Пα = 0,14).

 

 

 

Рисунок 3.4.1. Внешние характеристики выпрямителя.

Из данного рисунка видно, что при увеличении угла регулирования выпрямленное напряжение Ud становится меньше при одинаковом токе Id. Так как при максимальном угле регулирования тиристор открывается на меньшее количество времени до коммутации.

 

       3.7 Расчет рабочих и аварийных режимов работы

Задание параметров этих режимов необходимо для выбора и проверки основных элементов, защитной и коммутационной аппаратуры тиристорных преобразователей.

 

       3.7.1 Рабочий режим работы преобразователя

Рабочий режим – длительный режим работы установки при номинальных (с учетом допустимых отклонений) параметрах питающей сети и нагрузки.

Рис.3.7.1.1 Структурная схема проектируемой установки.