Расчет управляемого выпрямителя (Лабораторная работа № 23), страница 2

При выборе числа фаз вентильных обмоток силового трансформатора необходимо руководствоваться следующим :

а) выбранная схема должна обеспечивать минимальные пульсации напряжения на нагрузке;

б) величина высших гармоник тока и питающей сети должна быть минимальна;

в) нужно получить хорошее использование обмоток трансформатора по отдаваемой им мощности в цепи нагрузки.

По этим соображениям применение трёхфазных схем с нулевым проводом(с соединением обмоток трансформатора звезда-звезда или звезда-зигзаг) ограничено небольшой группой нагрузок малой и средней мощности. Более целесообразно использовать трёхфазные мостовые схемы. Благодаря малым значениям допустимого обратного напряжения, схему можно комплектовать диодами и тиристорами  невысоких классов.

При малых диапазонах регулирования напряжения можно применять нессиметричные мостовые схемы. В этом случае упрощается система импульсно‑фазового управления тиристорами /10,12,13/.

Вопросы выбора схемы управляемого выпрямителя и расчёта её элементов подробно описаны в /1,10,11,12/. Однако  при определении величины напряжения вторичной обмотки трансформатора следует исходить не только из условия обеспечения заданного напряжения на нагрузке, но и учесть возможность колебаний напряжения в питающей сети переменного тока. Кроме того, необходимо учитывать также прямое падение напряжения в вентилях U_пр и суммарные потери напряжения в других элементах схемы преобразователя. В последнем случае эти потери можно принять ориентировочно равными 3-5% от U_d , а затем в процессе вычислений уточнить величины для каждого элемента.

Полупроводниковые вентили выбираются по рабочему току и по допустимому обратному напряжению и проверяются по условиям перегрузки. Расчётные формулы для выбора диодов и тиристоров применительно к конкретной схеме приводятся в /1,10,11,12/.

Необходимая величина индуктивности  сглаживающего дросселя определяется с учётом индуктивности всего силового контура, который включает в себя нагрузку и обмотки (фазы) трансформатора:

.

Индуктивность фазы трансформатора, приведенная ко вторичной обмотке, учитывается по напряжению к.з. :

.

При заданном диапазоне изменения напряжения и допустимой величины пульсаций тока индуктивность силового контура определяется для наиболее тяжёлых условий сглаживания(при 60…90⁰) по формуле:

, где     - напряжение х.х. на выходе преобразователя;

   - выпрямленный ток;

 - частота первой гармонической в кривой выпрямленного напряжения;

  - относительная величина действующего значения первой гармоники на                                                                                                                                                                                     

выходе преобразователя:

.

Относительную величину первой гармоники можно также определить по соответствующим кривым, приведённым в литературе /10,1,12/, в зависимости от требуемого диапазона изменения напряжения.

Однако при выборе конкретного типа сглаживающего дросселя(прил.10-12) необходимо четко представлять, что с увеличением его индуктивности лучше обеспечиваются условия непрерывности тока, но вместе с тем увеличивается длительность протекания переходных процессов(ухудшается быстродействие регулирования).

Уточнённый расчёт и построение внешней характеристики.

Правильность выбора параметров схемы(напряжение х.х.) преобразователя , диапазона регулирования  проверяется после окончательного выбора конкретного трансформатора, вентилей и дросселя.

Минимальный угол регулирования определяется уравнением:

, где               - номинальный ток нагрузки;

 - соответственно сопротивление коммутационное, фазы трансформатора и сглаживающего дросселя;

 - результирующее прямое падение напряжения в вентилях;