Эмиссия газов от очистных сооружений канализации: В последние годы внимание мирового сообщества сосредоточено на экологических проблемах...
Биохимия спиртового брожения: Основу технологии получения пива составляет спиртовое брожение, - при котором сахар превращается...
Топ:
Марксистская теория происхождения государства: По мнению Маркса и Энгельса, в основе развития общества, происходящих в нем изменений лежит...
Выпускная квалификационная работа: Основная часть ВКР, как правило, состоит из двух-трех глав, каждая из которых, в свою очередь...
Отражение на счетах бухгалтерского учета процесса приобретения: Процесс заготовления представляет систему экономических событий, включающих приобретение организацией у поставщиков сырья...
Интересное:
Отражение на счетах бухгалтерского учета процесса приобретения: Процесс заготовления представляет систему экономических событий, включающих приобретение организацией у поставщиков сырья...
Распространение рака на другие отдаленные от желудка органы: Характерных симптомов рака желудка не существует. Выраженные симптомы появляются, когда опухоль...
Как мы говорим и как мы слушаем: общение можно сравнить с огромным зонтиком, под которым скрыто все...
Дисциплины:
2017-09-30 | 698 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Основными параметрами, характеризующими эксплуатационные свойства выпрямителей, являются [1]:
– средние значения выпрямленного напряжения и тока, Ud, Id, соответственно;
– коэффициент полезного действия η;
– коэффициент мощности χ;
– внешняя характеристика – зависимость напряжения нагрузки от тока нагрузки Ud=f (Id) при постоянном и заданном значении угла регулирования α;
– регулировочная характеристика – зависимость выпрямленного напряжения от угла регулирования Ud=f (α);
– коэффициент пульсаций – отношение амплитуды высшей гармоники
(Uk m) (обычно основной) переменной составляющей выпрямленного напряжения (тока) к среднему значению выпрямленного напряжения (Ud) (тока)
k п k =Uk m/Ud, (1)
где k = 1, 2, 3, …– номер гармоники.
Коэффициент пульсаций для первой гармоники k п1 определяется по формуле
k п1 =U 1 m /Ud. (2)
Частота каждой гармоники переменной составляющей выпрямленного напряжения связана с частотой питающей сети f с соотношением
fk = kk т m 2,
где k т –коэффициент тактности выпрямителя;
m 2 - число фаз вторичной обмотки трансформатора.;
k =1, 2, 3, 4, …….- натуральный ряд чисел.
Работа сглаживающего фильтра характеризуется коэффициентом сглаживания s, который определяется отношением коэффициента пульсаций на входе фильтра k п1 к коэффициенту пульсаций на выходе фильтра k п2:
s = k п1/ k п2. (3)
Отметим, что важными параметрами, характеризующими работу трансформатора, являются кажущиеся расчетные мощности первичной и вторичной обмоток S тр1, S тр2 и установленная мощность трансформатора S тр и их связь с выходной мощностью выпрямителя Pd. Значения S тр1= m 1 U 1 I 1 и S тр2= m 2 U 2 I 2 характеризуют одновременно допустимую мощность нагрузки обмоток при работе в линейных цепях. Отношение кажущихся расчетных мощностей обмоток S тр1, S тр2 и расчетной мощности трансформатора S тр к выходной мощности выпрямителя Pd = Ud ma x IdN, определенной при нулевом угле регулирования выпрямителя α=0, называются коэффициентами расчетной мощности обмоток первичной и вторичной, k р.м1, k р.м2, и трансформатора, k р.м, соответственно.
|
(4)
Выражения (4) показывают, во сколько раз должна быть увеличена мощность обмоток трансформатора и трансформатора в целом, вследствие несинусоидальности их токов в выпрямительной схеме, по сравнению с линейной цепью для передачи в нагрузку мощности при условии равенства нулю потерь энергии в обмотках.
Для выбора вентилей выпрямителя необходимо установить загрузку вентилей по току I в.ср и напряжению U в.обрmax.
Коэффициент мощности выпрямителя χ определяется отношением активной мощности, потребляемой выпрямителем из питающей сети по первой (основной) гармоники P c(1), к полной мощности S с, потребляемой
выпрямителем из питающей сети:
χ= P c(1) / S с. (5)
В таблице 2 приведены основные расчетные соотношения параметров 8 схем полупроводниковых выпрямителей. Принятые в таблице 2 обозначения:
k сх – коэффициент преобразования схемы выпрямления;
I 1 / Id – относительная величина тока первичной обмотки трансформатора;
I 2/ Id – относительная величина тока вторичной обмотки трансформатора;
S тр1/ Pd = k р.м1 – коэффициент расчетной мощности первичной обмотки трансформатора;
S тр2/ Pd = k р.м2 – коэффициент расчетной мощности вторичной обмотки трансформатора;
S тр/ Pd = k р.м – коэффициент расчетной мощности трансформатора
I в.ср/ Id – относительное значение среднего тока вентиля;
I в m/ Id – относительное значение амплитуды тока вентиля;
I в.д / I в.ср – относительное значение действующего значения тока вентиля по отношению к среднему значению;
ku = U в.обр max/ Ud 0 – относительное значение обратного напряжения на вентиле;
f п/ f c= р – пульсность выпрямителя.
|
Таблица №2
Основные расчетные соотношения полупроводниковых выпрямителей
Схема выпрямле-ния | k сх | Трансформатор | Вентили | f п/ f c | |||||||||
I 1/ Id ― Id | I 2/ Id ― Id | S тр1/ Pd | S тр2 / Pd | S тр/ Pd | I в.ср/ Id | I в m / Id | I в.д / I в.ср | ku | |||||
Однофазный однотактный | 0,45 | 1,21 | 1,57 | 2,69 | 3,49 | 3,09 | 1,0 | 1,0 | 1.57 | 3,14 | |||
Двухполу-периодный с выводом нулевой точки трансформ. | 0,9 | 1,11 1,0 | 0,78 0,78 | 1,23 1,11 | 1,74 1,57 | 1,48 1,30 | 0,5 | 1,0 | 1,5 1,41 | 3,14 | |||
Однофазная мостовая | 0,9 | 1,11 1,0 | 1,11 1,0 | 1,23 1,11 | 1,23 1,11 | 1,23 1,11 | 0,33 | 1,0 | 1,57 1,41 | 1,57 | |||
Трехфазная однотактная | 1,17 | 0,49 0,47 | 0,58 0,57 | 1,25 1,21 | 1,48 1,48 | 1,37 1,35 | 0,33 | 1,0 | 1,75 1,73 | 2,09 | |||
Трехфазная мостовая | 2,34 | 0,81 | 0,81 | 1,05 | 1.05 | 1,05 | 0,33 | 1,0 | 0,57 | 1,05 | |||
Шестифазная однотактная | 1,35 | 0,47 | 0,47 | 1,28 | 1,85 | 1,55 | 0,16 | 1,0 | 0,40 | 2,1 | |||
Двойная трехфазная с уравнит. реактором | 1,17 | 0,40 | 0,28 | 1,05 | 1,48 | 1,26 | 0,16 | 0,5 | 0,28 | 2,1 | |||
Кольцевая | 2,34 | 0,81 | 0,57 | 1,05 | 1,48 | 1,26 | 0,16 | 1,0 | 0,40 | 2,1 | |||
Примечание:
-параметры, соответствующие активному характеру нагрузки (Ld =0), приведены в числителе, активно-индуктивному характеру нагрузки (Ld =∞) – в знаменателе;
- значение коэффициента I 1/ Id приведено для трансформатора, коэффициент трансформации которого равен 1.
Соотношения, приведенные в таблице 2, позволяют определить значение тока первичной и вторичной обмоток трансформатора, среднего и действующего токов вентилей, кажущуюся мощность первичной, вторичной обмоток и трансформатора в целом при известном значении тока нагрузки Id и мощности нагрузки Pd.
Напрмер: Схема выпрямления трехфазная мостовая, тока нагрузки Id =10 А.
Необходимо определить действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора I 2 и cреднее значение тока вентиля I в.ср.
Расчет: I 2=(I 2/ Id) *Id =0,81*10=8,1 А;
I в.ср=(I в.ср/ Id)* Id = 0,33*10=3,3 А.
Аналогично следует рассчитывать и другие параметры выпрямителя.
Коммутация тока в выпрямителях – это процесс перехода тока нагрузки с одного вентиля на другой вентиль. Длительность процесса коммутации определяется углом коммутации γ.
В общем виде для любой схемы выпрямления угол коммутации можно определить по формуле
(6)
где α – угол регулирования;
|
x ф=2π f c L ф- индуктивное сопротивление фазы сети переменного тока выпрямителя;
Id - среднее значение тока нагрузки выпрямителя;
L ф= L s+ L др – индуктивность фазы, питающей выпрямитель, приведенная к вторичной обмотке трансформатора;
L s – индуктивность рассеяния обмоток трансформатора, приведенная к вторичной обмотке трансформатора;
L др –внешняя индуктивность, включенная последовательно с первичной обмоткой трансформатора, приведенная к вторичной обмотке трансформаьора;
При отсутствии L др индуктивность L ф= L s.
Процесс коммутации тока в выпрямителе приводит к падению выпрямленного напряжения.
В общем случае падение выпрямленного напряжения, вызванное процессом коммутации, можно рассчитать по формуле:
(7)
где Х к – фиктивное коммутационное сопротивление.
Регулировочная характеристика тиристорного выпрямителя – это зависимость среднего значения выпрямленного напряжения от угла регулирования α, т.е. Ud = f (α). При непрерывном характере тока нагрузки (нагрузка активно-индуктивная, Ld =∞) регулировочная характеристика выпрямителя, выполненного по любой схеме, представляет собой косинусоиду при любом числе вторичных фаз.
(8)
Ud 0 = k сх U 2ф– среднее значение выпрямленного напряжения при значении угла регулирования α=0о.
При конечном значении индуктивности цепи нагрузки регулировочные характеристики отклоняются от косинусоидальной формы. Отклонение регулировочной характеристики от косинусоиды из-за появления прерывистости тока цепи нагрузки происходит при тем меньших углах регулирования, чем меньше число вторичных фаз (m 2) и чем меньше индуктивность сглаживающего дросселя (Ld).
Угол регулирования, соответствующий границе непрерывного и прерывистого характера тока нагрузки, называется граничным углом и обозначается как αгр, а угол регулирования, при котором выпрямленное напряжение равно нулю, называется углом запирания и обозначается как αзап.
При чисто активном характере нагрузки (Ld =0) для любой схемы выпрямления на регулировочной характеристике можно выделить два участка.
Первый участок регулировочной характеристики, 0<α<αгр, ток нагрузки непрерывен и регулировочная характеристика имеет косинусоидальный характер (8).
|
На втором участке регулировочной характеристики, αгр <α< αзап, ток нагрузки имеет прерывистый характер и регулировочная характеристика определяется формулой
(9)
Значения углов αгр и αзап, определяются следующими соотношениями:
(10)
Внешняя характеристика тиристорного выпрямителя – это зависимость среднего значения напряжения нагрузки от тока нагрузки, т.е. Ud = f (Id) при постоянном (заданном) значении угла регулирования α.
Выражение внешней характеристики выпрямителя при непрерывном характере тока нагрузки имеет вид
(11)
В выражении (11) учтены следующие падения напряжения при протекании тока нагрузки Id:
∆ U х – индуктивное падение напряжения, вызванное явлением коммутации;
∆ U х =Хк Id; (12)
∆ U Rф – падение напряжения на активных сопротивлениях трансформатора и вентильного блока выпрямителя (активное падение напряжения):
∆ U Rф = k т IdR ф; (13)
R ф= R тр+ R в.дин – сумма активных сопротивлений обмотки трансформатора R тр и динамического сопротивления вентиля R в.дин.
R тр = R 2+ R 1′,
где R 2 – активное сопротивление фазы вторичной обмотки трансформатора;
R 1' – активное сопротивление первичной обмотки, приведенное к виткам вторичной обмотки трансформатора;
∆ URLd – падение напряжения на активном сопротивлении обмотки дросселя фильтра (RLd):
∆ URLd = IdRLd;
∆ U в.пр – падение напряжения на открытом тиристоре. При холостом ходе (Id =0) напряжение в режиме прерывистых токов
(αгр < α) может быть подсчитано по формуле (9).
Прерывистый характер тока имеет место при значениях токах нагрузки Id в пределах 0< Id < I гр m.
I гр m – граничное значение тока нагрузки выпрямителя. Термин «граничное» означает промежуточное значение между непрерывном и прерывистым характером тока нагрузки.
(14)
где ωc=2π f c,
f c – частота напряжения сети, питающей выпрямитель;
Ld – индуктивность дросселя сглаживающего фильтра цепи нагрузки выпрямителя.
Коэффициент полезного действия выпрямителя определяется отношением полезной мощности, выделенной в нагрузке выпрямителя к активной мощности, потребленной выпрямителем из питающей сети
(15)
где:
Рd - полезная мощности, выделенная в нагрузке выпрямителя;
∑ ∆ Р – суммарная мощность потерь выпрямителя;
∑ ∆ Р = ∆ Р тр + ∆ Р др + ∆ Р в;
∆ Р тр= ∆ Р эл+ ∆ Р м;
∆ Р тр – потери в трансформаторе;
∆ Р м – магнитные потери трансформатора (потери в магнитопроводе трансформатора);
∆ Р эл – электрические потери в обмотках трансформатора;
∆ Р др = Id 2 RL – потери в обмотке дросселя;
∆ Р в – потери в вентилях выпрямителя;
|
∆ Р в = k т Id ∆ U в.пр+ k т I в.д2 R в.дин;
I в.д – действующее значение тока, протекающего через вентиль.
Коэффициент мощности выпрямителя определяется отношением активной мощности, потребляемой выпрямителем из питающей сети по первой (основной) гармоники P 1(1) к полной мощности S 1, потребляемой
выпрямителем из питающей сети [1]:
, где P 1(1) = m 1 U 1 I 1(1)cosφ(1) – активная мощность, потребляемая выпрямителем из питающей сети по первой (основной) гармоники;
S 1= m 1 U 1 I 1 – полная мощность, потребляемая выпрямителем из питающей сети;
m 1– число фаз сети, питающей выпрямитель;
U 1 – действующее значение напряжение фазы сети, питающей выпрямитель;
I 1 – действующее значение тока фазы сети, питающей выпрямитель;
I 1(1) – действующее значение первой гармоники тока фазы сети, питающей выпрямитель;
φ(1) – фазовый сдвиг первой гармоники тока фазы по отношению к первой гармонике напряжения фазы сети, питающей выпрямитель;
(16)
где I 1(1)/ I 1= k иск – коэффициент искажения формы тока питающей сети;
cos φ(1) = k сдв – коэффициент сдвига первой гармоники тока питающей сети по отношению к напряжению.
Для выпрямительного режима с учетом угла коммутации угол φ(1)= α+γ/2
и коэффициент сдвига управляемого выпрямителя следует определять по формуле (17):
(17)
При γ<30° более точные результаты определения k сдв дает формула
(18)
Сглаживающие фильтры применяются для сглаживания (подавления) пульсаций выпрямленного напряжения до уровня, который требуется по условиям эксплуатации в устройствах, питаемых данным выпрямителем.
Коэффициент пульсации выходного напряжения любого выпрямителя (k п1) при заданном значении угла регулирования α определяется по формуле (19):
(19)
Оценка сглаживающего действия фильтра обычно производится по величине его коэффициента сглаживания s, который следует определить по формуле (3).
Интегральный параметр фильтра L ф C ф определяется по формуле (20)
(20)
где ωп= k т m 2 ωс - угловая частота пульсаций основной гармоники переменной составляющей выпрямленного напряжения.
Выражение (20) не позволяет определить значения индуктивности и емкости фильтра, так как уравнение одно, а неизвестных два. Поэтому определим сначала индуктивность фильтра.
Индуктивность сглаживающего фильтра можно рассчитать, если известна допустимая величина амплитуды тока основной гармоники переменной составляющей тока нагрузки, I ог m. С целью предотвращения прерывистого характера тока цепи нагрузки необходимо выполнение условия I ог m < I гр m.
Требуемое значение Ld можно определить из соотношения (14), приравняв I ог m = I гр m:
(21)
Далее следует по справочным данным, приведенным в таблицах 50 и 51, выбрать дроссель, индуктивность которого должна быть не менее рассчитанной по формуле (21).
Требуемую емкость конденсатора фильтра можно определить, разделив интегральный параметр фильтра L ф C ф, определенный по формуле (20), на величину индуктивности выбранного дросселя фильтра. Конденсаторы фильтра выбираются справочным данным, приведенным в таблицах 60 и 61.
Далее необходимо провести проверку фильтра на резонанс. Для исключения возможности появления резонанса необходимо, чтобы частота собственных колебаний фильтра ωс.к была бы меньше половины частоты пульсаций напряжения ωп, т.е.:
ωс.к < 0,5ωп.
(22)
|
|
Типы оградительных сооружений в морском порту: По расположению оградительных сооружений в плане различают волноломы, обе оконечности...
Архитектура электронного правительства: Единая архитектура – это методологический подход при создании системы управления государства, который строится...
Индивидуальные очистные сооружения: К классу индивидуальных очистных сооружений относят сооружения, пропускная способность которых...
Адаптации растений и животных к жизни в горах: Большое значение для жизни организмов в горах имеют степень расчленения, крутизна и экспозиционные различия склонов...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!