Энергетические характеристики тиристорного преобразователя

Энергетические характеристики тиристорных преобразователей оцениваются коэффициентом мощности χ и коэффициентом полезного действия η.

Коэффициент мощности χ в самом общем случае может быть определён как отношение активной мощности, потребляемой преобразователем P, к полной мощности S (кажущейся мощности для несинусоидальных токов)

(2.5)

Полная и активная мощности, потребляемые из сети в общем случае несинусоидальных напряжений и токов

(2.6)

(2.7)

где - фазные первичные действующие значения основных гармоник напряжения и тока;

- действующие значения фазных напряжений и тока высших гармоник;

- угол сдвига между векторами основных гармоник фазных напряжений и токов;

- угол сдвига между векторами напряжений и тока высших гармоник.

В случае , что справедливо для мощных сетей, коэффициент искажения по напряжению

(2.8)

а по току

(2.9)

величина, которого для трёхфазного мостового выпрямителя

.

Активная мощность, потребляемая из сети

, (2.10)

где

Коэффициент мощности без учёта процесса коммутации определяется по формуле

(2.11)

Для регулируемого мостового выпрямителя с учётом процесса коммутации ( ) коэффициент мощности определяется по формуле

, (2.12)

где - коэффициент искажения кривой первичного тока с учётом коммутации.

Активная и реактивная мощности по первой гармонике тока

; (2.13)

, (2.14)

где

; (2.15)

. (2.16)

Мощность искажения (дисторции)

(2.17)

Порядок расчёта следующий: определяются следующие величины:

1. Первичный линейный ток (обмотка соединена по схеме треугольника)

2. Первичный фазный ток

 

3. Первая гармоника первичного фазного тока

. (2.18)

4. Коэффициент искажения по току с учётом коммутации

, (2.19)

где γ – угол коммутации,

(2.20)

Угол регулирования α в расчётах принимается от αmin = 15˚ до αmax = 150,23˚ - βmin = 156˚;

p=12 – число пульсаций выпрямленного тока;

- максимальное значение выпрямленной ЭДС при α = 0;

- индуктивное сопротивление фазы трансформатора.

5. Полная мощность

(2.21)

6. Активная мощность

. (2.22)

7. Реактивная мощность

. (2.23)

8. Коэффициент мощности

. (2.24)

9. Мощность дисторции

(2.25)

Результаты расчётов зависимостей S, P, Q, D, χ = (α) представлены в таблице 2.6 и на рисунке 2.8.


Таблица 2.6 - Результаты расчёт энергетических характеристик

a, град S, ВА Р, Вт Q, ВАр D, ВА c
0,889988
0,787937
0,632458
0,432058
0,199625
-2983 -0,04948
-18001 -0,29866
-31995 -0,5314
-44012 -0,73272
-53233 -0,89242

Рисунок 2.8 – Энергетические характеристики тиристорного преобразователя


Как обычно под КПД подразумевается отношение отдаваемой выпрямителем мощности Pd к потребляемой из сети активной мощности P.

(2.26)

Для случая работы выпрямителя со сглаженным выпрямленным током, при малой величине пульсаций кривой выпрямленного тока , можно считать, что

, (2.27)

где - выпрямленное напряжение на выходе преобразователя;

- номинальный ток двигателя.

Тогда

. (2.28)

Необходимо определить номинальное значение КПД, рассчитать и построить зависимости при , и при . Исходные данные для расчёта: ; ; ; ; ; ; ; ; ; .

Результаты расчётов представлены в таблице. 2.7, 2.8.

Примечание. При преобразователь работает в инверторном режиме и .

Таблица 2.7 - Зависимость η = f(Id) при αн = 39,76°

Id, А
I1ф, А 5,096 10,192 15,288 20,38 25,48 30,57 35,67 40,76 45,86
η 0,929 0,92 0,911 0,903 0,894 0,885 0,877 0,868 0,859

Таблица 2.8 - Зависимость η=f (α) при Id = 176 A, I1ф = А.

α, град
η 0,9 0,9 0,89 0,89 0,88 0,87 0,86 0,85 0,83

 

По результатам расчёта на рисунке 2.9 и 2.10 построены зависимости и .

Рисунок 2.9 - Зависимость тиристорного преобразователя

Рисунок 2.10 - Зависимость тиристорного преобразователя