Ток плеча в режиме длительной нагрузки рассчитывается по формуле

 

,

 

.

 

Коэффициент перегрузки для данного режима равен 1. Тогда коэффициент использования вычисляется по формуле (4.6)

 

.

 

Число параллельных СПП определяется по формуле (4.5)

 

.

 

С учётом округления принимаем а = 3.

 

4.5.3. Определение числа параллельных СПП в плече в режиме рабочей перегрузки

 

Для этого режима ток плеча преобразователя вычисляется по формуле

 

,

 

.

 

По формулам (4.5) – (4.7) рассчитываются необходимые коэффициенты и число параллельных СПП в плече.

;

 

;

 

.

 

Округляем полученное число а в большую сторону и принимаем

а = 1.

 

4.5.3. Определение числа параллельных СПП в плече в режиме аварийной перегрузки

 

Для режима аварийной перегрузки ток плеча принимается равным амплитуде тока короткого замыкания, рассчитанного в разд. 3 (табл.3.1)

 

.

 

По формулам (4.5) – (4.7) получаем

 

;

 

;

 

.

 

Принимаем а = 2.

 

Из всех режимов нагрузки выбираем большее число параллельных СПП в плече а = 3.

 

4.5.4. Определение числа последовательных СПП в плече

 

Число последовательных СПП рассчитывается по формуле

 

,

 

где URSM – неповторяющееся импульсное напряжение, URSM = 1,16URRM;

kS – коэффициент неравномерности распределения напряжения,

kS = 1,1;

kk – кратность перенапряжений, kk =1,8.

 

.

 

С учётом округления принимаем s = 4 + 1 тиристор для повышения надёжности.

 

4.5.5. Разработка схемы группового соединения приборов

 

В п.п. 4.5.,4.6. рассчитаны число последовательных s = 5 и число параллельных а =3 полупроводниковых приборов в плече схемы выпрямителя. Схема группового соединения СПП в одном плече преобразователя приведена на черт. 2

 

4.5.6. Выравнивание тока и напряжения в цепи

 

Для равномерного деления тока используется подбор СПП по прямому импульсному напряжению.

Для равномерного деления напряжения применяются активные (RШ) и емкостные (С) цепи, включаемые параллельно СПП.

Сопротивление шунтирующих резисторов вычисляется по формуле

 

,

 

.

 

Мощность резистора рассчитывается по формуле

 

,

 

 

Шунтирующий конденсатор обеспечивает выравнивание напряжения в переходных режимах. Его емкость определяется по формуле

 

,

где ΔQrr – наибольшая возможная разность зарядов восстановления последовательно включённых приборов. Принимается ΔQrr ≈ Qrrm ,

(табл. 4.1).

 

 

5. ИССЛЕДОВАНИЕ ВНЕШНЕЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ И КОЭФФИЦИЕНТА МОЩНОСТИ

 

5.1. Расчёт внешней характеристики

 

Внешняя характеристика выпрямителя представляет собой зависимость

среднего выпрямленного напряжения от среднего выпрямленного тока Udf(Id) . Внешняя характеристика отражает все режимы работы: от холостого хода до короткого замыкания. С увеличением тока нагрузки выпрямленное напряжение снижается. Потери в преобразователе можно условно разделить на следующие основные составляющие:

потеря напряжения на коммутацию ΔUdγ;

потеря напряжения на активных сопротивлениях (в обмотках трансформатора) ΔUdR ;

потеря напряжения на СПП ΔUdF .

 

Уравнение внешней характеристики имеет вид

 

.

 

Потеря напряжения на коммутацию вычисляется в разд. 1

 

.

 

Потеря напряжения в обмотках трансформатора вычисляется по формуле

 

 

где Rф = 0,018 Ом, рассчитано в разд. 3;

γ = 0,487 рад, рассчитано в разд. 3.

 

.

 

Потеря напряжения на СПП определяется из соотношения

 

,

 

где Nd – число плеч, одновременно проводящих ток, Nd = 2.

 

 

Таким образом, среднее выпрямленное напряжение

 

 

Результаты расчета среднего выпрямленного напряжения от среднего выпрямленного тока и угла управления a = aН ; 0; 15; 30; 45; 60 представлены в табл. 5.1. Зависимость среднего выпрямленного напряжения от среднего выпрямленного тока представлена на рис. 5.1.

 

Таблица 5.1

 

Зависимость среднего выпрямленного напряжения от среднего выпрямленного тока и угла управления

 

3282,15 3263.79 3263,88 3223.14 3205.62

 

5.2 Определение коэффициента мощности

 

Параметры силовых трансформаторов и коммутационной аппаратуры определяются полной мощностью, потребляемой преобразовательным агрегатом. Если известна мощность на стороне выпрямительного тока, то для определения полной мощности преобразователя необходимо знать коэффициент мощности. Коэффициент мощности определяется по формуле

 

, (5.1)

 

где kИ – коэффициент искажения формы тока первичной сети;

φ1(1) – фазовый угол сдвига.

Фазовый угол сдвига определяется по формуле

 

, (5.2)

 

Коэффициент искажения вычисляется из соотношения

 

, (5.3)

 

где I1(1) – эффективное значение первой гармоники тока питающей сети. Этот ток вычисляется по формуле

, (5.4)

 

где I1 – эффективное значение тока первичной обмотки преобразовательного трансформатора, для номинального режима рассчитано в разд. 1.

 

Для номинального режима получаем

 

;

 

 

 

Для режимов нагрузки Id = (0,5;1,5;2)Idн по формулам (5.1) – (5.4) также

рассчитывается коэффициент мощности и другие величины. Результаты сведены в табл. 5.2

 

Таблица 5.2

 

Зависимость коэффициента мощности от среднего значения

выпрямленного тока

 

Id, А
kM 0,98 0,944 0,9 0,883 0,84

 

По данным таблицы построена графическая зависимость коэффициента мощности от среднего значения выпрямленного тока, приведённая на рис. 5.2.

 

 

Рис. 5.1

Рис. 5.2

6. ИССЛЕДОВАНИЕ КОММУТАЦИИ