Расчет управляемого выпрямителя (стр. 2 из 8)
Ток на входе вентильного преобразователя (ток вторичной обмотки трансформатора или ТОР)
, где (2.2) 
– коэффициент фазного тока при активно–индуктивной нагрузке ( 
); 
– коэффициент, учитывающий отклонение формы тока от прямоугольного ( 
).[Л. 4, 9]
Для мостовых трехфазных схем возможно применение токоограничивающего реактора при выполнении условия:
, (2.3) 
, 
- условие не выполняется.Условия для использования токоограничивающего реактора не выполняются, следовательно, в качестве элемента, связывающего вентильную схему с сетью переменного тока, выбираем согласующий трансформатор.
2.2 Выбор и проверка согласующего трансформатора
Габаритная мощность трансформатора определяется по выражению:
, где (2.4)KS=1,045 – коэффициент типовой мощности трансформатора для трехфазной мостовой симметричной схемы. [Л. 4, 9]
Выбираем соответствующий трехфазный трансформатор, отвечающий следующим условиям:
1) SHT ≥ ST , ST = 21,041 (кВА);
2) U1H = UСЛ , UСЛ = 380 (В);
3) U2H ≥
U2ф , U2ф = 108,1 = 187,234 (В);4) I2H ≥ I2ф ,
Где SHT, U1H, U2H, I2H - номинальные значения мощности, первичного и вторичного напряжений и вторичного тока трансформатора.
Выбираем трансформатор типа ТС-25/0,66 с техническими данными:
SHT = 25 кВА, U1H = 380 В, U2H = 205 В, ΔРхх = 180 Вт – потери холостого хода, ΔРкз = 560 Вт – потери короткого замыкания, Uк = 4,5% - напряжение короткого замыкания, Iхх = 5% - ток холостого хода. [Л. 9]
Номинальный вторичный ток трансформатора рассчитывается по формуле:
, где (2.5)m2 = 3 – число фаз вторичной обмотки, Ксх =
- коэффициент схемы для трехфазных схем. 
.Проверяем выбранный трансформатор по условиям:
1) SHT = 25 кВА ≥ ST = 21,041 кВА – выполняется;
2) U1H=380В = UСЛ=380В – выполняется;
3) U2H = 205 В ≥
U2ф = 187,234 В - выполняется;4) I2H = 70,41 А ≥ I2ф = 68,118 А – выполняется.
Все условия выполняются, следовательно окончательно выбираем трансформатор типа ТС – 25/0,66.
После выбора и проверки трансформатора определяем его параметры - индуктивное Хт и активное Rт сопротивления, приведенный ко вторичному напряжению, и коэффициент трансформации Кт:
, 
, 
, где (2.6 , 2.7 , 2.8)ΔРкз – потери короткого замыкания в трансформаторе.
, 
, 
.При использовании согласующего трансформатора в дальнейших расчетах необходимо учитывать, что к выпрямителю подводится номинальное переменное напряжение, создаваемое вторичной обмоткой U2 = U2H = 205 В.
3. Расчёт регулировочной характеристики
Регулировочной характеристикой является аналитическая или графическая зависимость напряжения на выходе от угла регулирования. Исходными данными для её построения служат напряжение, подводимое к вентильной схеме U2 и режим работы преобразователя.
В качестве расчётного принимается режим непрерывных токов при работе на активно-индуктивную нагрузку. Регулировочная характеристика строится без учёта падений напряжения на выпрямителе и в цепи выпрямленного тока.
Выпрямленное напряжение преобразователя при угле регулирования a=0 определяется:
(3.1)
.
Регулировочная характеристика для управляемого трехфазного симметричного мостового выпрямителя при работе на активно-индуктивную нагрузку в режиме непрерывных токов (рис. 3.1) имеет вид:
(3.2)Изменяя угол a от 00 до 900, получим значения для построения регулировочной характеристики.
По формуле 3.2 найдем значения минимального (aн) и максимального (aк) углов регулирования:
Udamax = 220 B – максимальное напряжение, Udamin = 22 В – минимальное напряжение.
, 
 |
Рис. 3.1. Регулировочная характеристика Uda=f(a)
4. Выбор и расчет сглаживающего реактора. Внешние характеристики управляемого выпрямителя
4.1 Необходимая индуктивность цепи нагрузки
Для обеспечения режима непрерывного тока во всём диапазоне изменения нагрузки необходимо в цепи выпрямленного тока иметь индуктивность:
, где (4.1)КП max = 0,348 – максимальное значение коэффициента пульсаций выпрямленного напряжения в рабочем диапазоне углов управления; fc = 50 Гц – частота напряжения сети; mп = 6 – коэффициент пульсности схемы выпрямления; Idmin =0,15×Iн = 11,94 (А) – заданная граница непрерывного тока нагрузки. [Л. 9]
Индуктивность в контуре протекания выпрямленного тока:
LS =kLT + Lя, где (4.2)
k – число фаз трансформатора, LT = ХT/(2πfc) – индуктивность фазы трансформатора.
LT = 0,047/(2.3,14.50) = 0,00015 (Гн), LS =3.0,00015 +4,606.10-3 = 5,056 (мГн)
Условие LS=5,056Гн ³ Ld=4,284Гн выполняется, значит, для уменьшения пульсаций тока, нет необходимости в дополнительном сглаживающем реакторе.
4.3 Построение внешних характеристик управляемого выпрямителя
При работе преобразователя напряжение на нагрузке Ud меньше определённого по регулировочной характеристике Uda на величину падения напряжения на суммарном сопротивлении Rd цепи постоянного тока:
Ud = Uda - IdнRd , где (4.3)
Rd образуется сопротивлением трансформатора RТ , сглаживающего реактора Rср и коммутационным Rп , обусловленным перекрытием анодных токов преобразователя
Rd = RТ + Rср + Rп (4.4)
, где (4.5) 
= 6 - число эквивалентных вентилей в трехфазной мостовой схеме. 
, Rd =0,021 +0,045 = 0,066 (Ом)Внешние (нагрузочные) характеристики тиристорного преобразователя, построенные по формуле (4.3) в зоне непрерывных токов, представляют собой семейство прямых линий, каждую из которых можно построить по двум точкам (рис.4.1):
- холостой ход: Id = 0, Ud = Uda ;
- расчетная (номинальная нагрузка): Id = Idн , Ud = Uda - IdнRd
Для каждой характеристики определяем границу непрерывного тока по формуле:
, где (4.6)KПa - коэффициент пульсации выпрямленного напряжения для принятого угла регулирования a. [Л. 9]
, 
, 
,