Зарядные цепи с индуктивно-емкостными преобразователями, страница 5

    Кривая рис. 30 хорошо аппроксимируется формулой

                                                  (1.138)

Напряжение   — медленно   изменяющаяся   в   процессе   за­рядки величина, для которой справедливо уравнение

откуда,   подставив  значение  из (1.138)  и  проинтегрировав, получим

                                                    (1.139)

где

    Из сравнения (1.139) с формулой

                                                (1.140)

вытекающей из выражения (1.74), видно, что расчет зарядной цепи по первой гармонике в линейном приближении с введением экви­валентного сопротивления нагрузки R_э может давать значения времени зарядки t₃, существенно отличающиеся от истинных. Напряжение на батарее конденсаторов возрастает не по линейному закону и это обстоятельство необходимо учитывать в случае про­ектирования зарядных цепей с Г-образными ИЕП.

Полученный основной результат справедлив и для других типов зарядных цепей с ИЕП: при зарядке емкостных накопителей энер­гии от ИЕП зарядка осуществляется изменяющимся во времени то­ком и лишь в первом приближении можно считать ток зарядки не­изменным.

Таким образом, традиционные методы расчета зарядных цепей с ИЕП, основанные на допущении, что нагрузку можно предста­вить эквивалентным линейным сопротивлением [49, 139], позволя­ют получить приближенные значения всех расчетных параметров зарядной цепи, которые нуждаются в уточнениях и корректиров­ках. Более подробное рассмотрение этого вопроса выходит за рамки настоящей книги.

Зарядные цепи с многофазными ИЕП. Мы рассмотрели заряд­ные цепи с однофазными ИЕП. Они отличаются простотой, однако уступают по технико-экономическим показателям зарядным цепям с трехфазными и многофазными ИЕП, среди которых наибольшее распространение получили зарядные цепи с трехфазными ИЕП.

На рис.31 представлена простейшая трехфазная зарядная цепь с ИЕП типа звезда. Шестиплечий ИЕП, изображенный на рис. 32, представляет собой схему Штейнметца. Эти схемы характе­ризуются более равномерной загрузкой питающей сети и могут быть использованы для зарядки больших накопителей энергии. Как показали исследования [48, 49, 136, 139], введение магнитных связей между реакторами позволяет улучшить технико-экономи­ческие характеристики зарядных цепей и этого типа. К таким за­рядным   устройствам   с   улучшенными   характеристиками   ИЕП

                       Рис.   33.                                     Рис. 34.

относятся устройства с трехреакторными Т-образными ИЕП с по­фазными (рис. 33) и междуфазными (рис. 34) связями. Основные характеристики зарядного устройства, изображенного на рис. 33, аналогичны характеристикам зарядных устройств с Т-образными однофазными ИЕП, рассмотренными выше. Введение междуфаз­ных связей позволяет получить больший выигрыш в весогабарит-ных характеристиках и стоимости конденсаторов ИЕП, благода­ря чему зарядные цепи с междуфазными связями находят более широкое применение, чем зарядные цепи с пофазными связями между реакторами. Все зарядные устройства такого типа содер­жат, помимо ИЕП, как правило, выпрямитель В, собранный по схеме Ларионова, к выходу которого подключен емкостный нако­питель энергии, и согласующий трехфазный трансформатор Тр. Технико-экономические характеристики зарядного устройства, изображенного на рис. 32, могут быть значительно улучшены, если выполнить реакторы с совмещенным магнитопроводом (рис. 35). Эта схема дает выигрыш в весогабаритных показателях зарядного устройства. Подробный анализ всех этих схем можно найти в ра­ботах [48, 49, 136, 139].

Зарядные цепи с согласующим трансформатором, конструктив­но объединенным с реактором ИЕП. В заключение отметим, что еще один путь повышения технико-экономических показателей зарядных устройств с ИЕП заключается в объединении реактора ИЕП с согласующим трансформатором Тр. Возможны два принци­пиально различных решения этой задачи.

                                                           Первое решение основано на
                                использовании трансформатора
                                с развитым рассеянием (рис. 36).
                                 Индуктивность рассеяния транс­
                                 форматора Тр, который конст-­
                                 руктивно может быть выполнен
                                 либо с магнитным шунтом, либо
с   разнесенными обмотками, вы-­
                                  полняет роль элемента ИЕП.

Рис. 35.                                              Поэтому процессы в зарядной цепи,                                                                        изображенной на рис. 36,

не отличаются от процессов в схеме, приведенной на рис. 20, а, однако схема с объединенными реактором и трансформатором име­ет лучшие весогабаритные показатели.

Второе решение базируется на применении трансформатора с воздушным зазором в магнитопроводе (рис. 37). Здесь уже роль эле­мента ИЕП выполняет индуктивность ветви намагничивания в схеме замещения трансформатора, причем последний должен иметь минимально возможную величину потока рассеяния. При этом процессы в зарядной цепи, изображенной на рис. 37, иден­тичны процессам в схеме рис. 20, б. Использование схемы, приве­денной на рис. 37, также дает существенный выигрыш в весе и га­баритах  зарядного  устройства.

Аналогичным образом могут .быть улучшены и зарядные уст­ройства с трехфазными ИЕП. Следует иметь в виду, что для за­рядных цепей пульсации выпрямленного напряжения не имеют существенного значения, поэтому однофазные зарядные цепи с объединенными реактором и трансформатором (см. рис. 36 и 37) могут найти самое широкое применение, так как не уступают обычным трехфазным схемам по своим технико-экономическим характеристикам.