Коэффициент полезного действия

КПД () преобразовательной установки определяется суммарными потерями в согласующем трансформаторе (), вентилях (), сглаживающем реакторе (), цепях управления, защитных цепочках, собственных нуждах ():

                                                  ,                 (3.10.2.1)

где    - потери в согласующем трансформаторе, Вт,

                        (3.10.2.2)

где ,  – потери холостого хода и короткого замыкания в трансформаторе, Вт;

–   коэффициент нагрузки трансформатора.

Суммарные потери мощности в вентилях определяются отдельно для диодов и тиристоров выпрямительной схемы, Вт,

                                                                (3.10.2.3)

где ,  – потери мощности в диоде, тиристоре; ,  – общее число диодов, тиристоров в схеме.

Потери в отдельном вентиле рассчитываются по выражению:

                                              (3.10.2.4)

Потери мощности в цепях управления, собственных нужд, защитных цепочках определяются приближенно в долях от номинальной мощности согласующего трансформатора, Вт,

                                                         (3.10.2.5)

Рассчитаем и построим кривые КПД в зависимости от тока нагрузки при ,  и  углах регулирования, полученных из регулировочной характеристики. Ток нагрузки зададим: 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0; 1,2 . Напряжение на нагрузке определяется по внешней характеристике при принятых значениях угла регулирования  и тока нагрузки . Результаты расчетов занесем в таблицу 3.10.2.1

 

Таблица 3.10.2.1 Результаты расчетов потерь и КПД

		65 эл. гр.	90 эл. гр.	147 эл. гр.	65 эл. гр.	90 эл. гр.	147 эл. гр.
8.8	274.62	217.35	152.7	19.35	0.87	0.83	0.39
17.6	311.73	214.7	150.05	16.7	0.917	0.894	0.504
26.4	366.32	212.05	147.4	14.05	0.93	0.914	0.533
35.2	438.41	209.41	144.76	11.41	0.934	0.921	0.518
44	527.99	206.76	142.11	8.76	0.933	0.922	0.471
52.8	635.06	204.11	139.46	6.11	0.931	0.921	0.389

Рис.3.10.2.1 Кривые КПД преобразователя η = f(I_d).

Из рисунка 3.10.2.1 видно, что с ростом угла управления КПД преобразователя уменьшается, так как уменьшается величина напряжения, подводимого к нагрузке (двигателю), вследствие чего скорость вращения двигателя будет снижаться. С увеличением тока нагрузки происходит увеличение КПД до того момента, пока суммарные потери значительно не превысят полезную мощность

 

Коэффициент  мощности

Коэффициент мощности  в общем случае может быть определен как отношение активной мощности, потребляемой из сети , к полной мощности :

                                                   ,           (3.10.3.1)

где  – потребление реактивной мощности преобразователем.

Активная мощность определяется мощностью, отдаваемой в нагрузку, и потерями мощности в элементах преобразователя

                                                                          (3.10.3.2)

Потребление реактивной мощности Q преобразователем складывается из двух составляющих:

                                                                                  (3.10.3.3)

где ,   – потребление реактивной мощности согласующим трансформатором и вентильной схемой.

Для согласующего трансформатора потребление реактивной мощности определяется только величиной тока нагрузки преобразователя:

(3.10.3.4)

где  – число фаз вторичной обмотки трансформатора,  – ток холостого тока трансформатора, %.

Потребление реактивной мощности вентильной схемой  может быть определено через ее коэффициент мощности :

                                               (3.10.3.5)

Для выпрямителя, как и для любой электрической установки с несинусоидальными токами, коэффициент мощности  определяется произведением коэффициентов искажения  и сдвига  первичного преобразователя:

                                                           (3.10.4.6)

Для трёхфазной мостовой несимметричной схемы при <() и  при ()< < , а                             (3.10.4.7)

 

Рассчитаем и построим кривые коэффициентов мощности в зависимости от тока нагрузки при ,  и  углах регулирования, полученных из регулировочной характеристики. Токи нагрузки задавать: 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0; 1,2 . Напряжение на нагрузке  определяется по внешней характеристике при принятых углах регулирования  и тока нагрузки .

Результаты расчетов занесем в таблицу 3.10.3.1

 

Таблица 3.10.3.1. Результаты расчетов мощностей и коэффициента мощности

	65 эл. гр.	90 эл. гр.	147 эл. гр.	65 эл. гр.	90 эл. гр.	147 эл. гр.	65 эл. гр.	90 эл. гр.	147 эл. гр.
8.8	2897	2941	2050	2198	1618	436.41	0.604	0.482	0.208
17.6	4871	4925	2893	4119	2953	583.48	0.646	0.514	0.198
26.4	6820	6853	3428	6018	4258	696.2	0.662	0.528	0.199
35.2	8745	8725	3656	7894	5534	774.58	0.67	0.536	0.207
44	10650	10540	3576	9748	6781	818.61	0.675	0.541	0.223
52.8	12520	12300	3190	11580	7998	828.3	0.679	0.545	0.251

 

Рис.3.10.3.1. Кривые коэффициента мощности в зависимости от тока нагрузки при разных углах регулирования.

Из рисунка 3.10.3.1 видно, что чем выше угол управления, тем меньше коэффициент мощности преобразователя, так как интервал рекуперации тока в питающую сеть становится длительнее, мощность, отдаваемая в нагрузку, уменьшается, а потребление реактивной мощности вентильной схемы увеличивается.