Из принципа работы схемы ясно, что ток фазы вентильной обмотки равен мо величине и продолжительности току подключенного к этой фазе вентиля (рис. 7, в):
.
Определим действующее значение тока вентильной обмотки. Действующее значение – средняя квадратичная величина всех мгновенных значений за период:
(20)
и оно определит сечение обмотки.
Ток через вентильную обмотку протекает только в одном направлении, а продолжительность работы обмотки определяется числом фаз.
Так как теперь мы определились с продолжительностью работы вентилей преобразователя, то следует остановиться на методике определения тока первичной (сетевой) обмотки трансформатора, так как в общем виде она не раскрыта.
Для трехфазной трехпульсовой схемы (рис. 7, а) по замкнутым магнитным контурам сумма ампер-витков равна нулю, тогда:
(21)
Приняв трансформатор приведенным, то есть w1 = w2 (кт = 1), получим
(22)
Кривая сетевого тока i’А, построенная по выражению (22), приведена на рис. 7, и.
Действующее значение сетевого тока
(23)
(24)
Трансформатор в этой схеме имеет неуравновешенную магнитную систему: сумма мгновенных значений приведенных токов по стержню магнитопровода не равна нулю и по магнитопроводу замыкается. Постоянная составляющая магнитного потока, пропорциональная Id / 3. Это приводит к нагреву сердечника, сечение которого необходимо увеличивать. Кроме того, трансформатор в этой схеме имеет большие потери и круто падающую внешнюю характеристику (А = 0,87).
Для борьбы с магнитным неравновесием вентильные обмотки соединяют по схеме равностороннего встречного зигзага. Иногда сетевую обмотку для исключения этого явления соединяют по схеме треугольника.
Мощность, отдаваемая фазой вторичной обмотки трансформатора в режиме выпрямления с учетом (10):
, (25)
а в режиме синусоидальной нагрузки от этой фазы можно отобрать
. (26)
Коэффициент использования вторичной обмотки трансформатора зависит от числа фаз и определяется следующим образом:
. (27)
Для улучшения качества выпрямленного напряжения следует увеличивать число его пульсаций m за период питающего напряжения. В рассматриваемых нулевых схемах этого можно достичь только увеличением числа фаз вторичной обмотки m2, однако при этом снижается значение коэффициента С2:
m2 = m = 2 С2 = 0,63;
m2 = m = 3 С2 = 0,67;
m2 = m = 6 С2 = 0,55;
m2 = m = 12 С2 = 0,38;
m2 = m = 24 С2 = 0,24.
Именно это обстоятельство (плохое использование обмоток трансформатора) исключает применение простых нулевых схем в мощных преобразователях и заставляет переходить к сложным схемам.
2.4. Индуктивное сопротивление вентильной обмотки
В реальных схемах выпрямления под индуктивным сопротивлением вентильной обмотки Хв понимается индуктивное сопротивление питающей линии электропередач (ЛЭП), понизительных и тягового (преобразовательного) трансформаторов, приведенное к параметрам фазы вторичной (вентильной) обмотки тягового трансформатора. В ряде случаев в расчетах учитывается лишь индуктивное сопротивление тягового трансформатора, то есть принимается Хв = Хт.
Это сопротивление обусловлено потоками рассеяния сетевой и вентильных обмоток и определяется через напряжение короткого замыкания uк, полученное из опыта короткого замыкания на выводах вентильной обмотки, при котором трехфазное переменное напряжение подводят от автотрансформатора к сетевой обмотке и устанавливают такой величины, чтобы в сетевой обмотке протекал номинальный ток I1ном (рис. 10).
Рис. 10. Схема опыта короткого замыкания для трансформатора с одной
первичной и одной вторичной обмотками
У трансформаторов, предназначенных для сложных схем и имеющих расщепленную вторичную обмотку, закорачивают поочередно только одну секцию, при этом сопротивление Хв определяют через напряжение короткого замыкания коммутации uк.к, а Хв = Хт = Хтγ, где Хтγ – индуктивное сопротивление коммутации, применяется в расчетах при работе преобразователя в стационарных условиях, например, при расчете внешней характеристики.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.