Значения коэффициентов схем преобразователей

Наименование схемы	kн=	ku max=	kт2=	kт1=	kм=
Двухполупериодная мостовая	1,11	1,57	1,11	1,11	1,23
Трехфазная нулевая	1,48	2,09	0,578	0,47	1,35
Трехфазная мостовая	0,74	1,05	0,817	0,817	1,05

Для предварительных расчетов Е_2ср можно принять равным номинальному напряжению двигателя Е_dн. По значению Е_2л выбирают вторичное напряжение трансформатора. При значении вторичного напряжения, несколько большем расчетного, следует полагать, что преобразователь всегда будет работать с углом открывания a > 0.

Токи во вторичной и первичной обмотках трансформатора:

I₂=k_i k_т2 I_dн;

I₁=k_i k_т1 I_dн,

где I_dн – номинальный ток двигателя, А.

Расчет типовой мощности трансформатора производится с учетом нагрева первичной и вторичной обмоток трансформатора:

S_т = k_R k_u k_a k_i k_м E_dн I_dн .

Если от преобразователя питается какое-либо сопротивление (например, цепь возбуждения), коэффициенты k_u и k_a должны браться во второй степени, так как ток пропорционален напряжению:

S_т = k_R k_u² k_a² k_i k_м E_dн I_dн.

Данные силовых трансформаторов приведены в приложении.

Расчет индуктивности и выбор сглаживающих

Реакторов (дросселей)

Сглаживающие реакторы выполняют две функции: ограничивают пульсации тока в якорной цепи и обеспечивают работу в зоне непрерывных токов.

Величина относительных пульсаций I^*_e принимается не более 0,01 ¸ 0,02 и рассчитывается как

I_e^*= = (1)

где e_e^* - относительная величина ЭДС пульсаций; I_ном - номинальный ток двигателя, А; L_др, L_я, L_т - индуктивность сглаживающего реактора (катодного дросселя), якоря двигателя и трансформатора или при отсутствии последнего – токоограничивающего реактора, Гн; w₀ = 2pf m - угловая частота пульсаций; где f - частота сети, Гц; m - число фаз, для трехфазной мостовой схемы m = 6.

На основании специальных расчетов построены кривые зависимости e_e^* от угла открывания тиристоров a и числа фаз (рис. 5).

Из выражения (1) получим общую индуктивность цепи:

L = L_др + L_я + L_т = (2)

а по ней - искомое значение L_др. При наличии уравнительных реакторов их индуктивность добавляется в левую часть (2).

Рис. 5. Кривые зависимости e_e^* от угла открывания a и числа фаз.

Величина e_e^* берется для максимального угла открывания a_max, соответствующего скорости двигателя. Угол a_max определяется из условия равновесия напряжений:

U_min = E_2ср cos a_max - R_прI_d, (3)

в котором

U_min = + R_я.д I_d .

Эквивалентное внутреннее сопротивление преобразователя

R_пр = R_т + n R_д.т + R_к ,

где R_т – сопротивление обмоток трансформатора, Ом; n - указывает число последовательно соединенных тиристоров (для мостовых схем удвоенное); R_д.т — динамическое сопротивление тиристоров, Ом; R_к - коммутационное сопротивление, Ом;

Сопротивление обмоток трансформатора R_Т, Ом, определяется из потерь короткого замыкания DR_к.з .

Для нулевых схем R_т=DR_к.з/I_2ном^{2 .} 3 , а для мостовых схем R_т вдвое больше (сопротивление двух фазных обмоток трансформатора). Динамическое сопротивление тиристора определяется так же, как и сопротивление диодов:

R_д.т = ctg b @ ,

где m_u и m_I - масштабы напряжения и тока.

Значение коммутационного сопротивления равно R_к = ,

где x_т - индуктивное сопротивление обмоток трансформатора, Ом, определяется по напряжению короткого замыкания трансформатора U_{к.з %} как

x_т= .

По найденным выше величинам из (4.15.) получим:

cos a_max=

Индуктивность трансформатора будет:

L_т =

индуктивность якорной цепи двигателя определяется по эмпирической формуле

L_я = c_х ,

где коэффициент c_х = 0,5 ¸ 0,6 для нескопменсированных машин и c_х = 0,25 - для скомпенсированных. Номинальный ток реактора должен быть не менее номинального тока двигателя.

Затем следует проверить выбранный реактор на обеспечение непрерывности якорного тока, что можно сделать по кривым зависимости i^*_грr=f( ), приведенной на рис. 6. Согласно рис. 6.

Т_я= ,

где R_э эквивалентное сопротивление якорной цепи, Ом,

R_э = R_я + R_т + ,

где R_я - сопротивление обмотки якоря, Ом; R_т и x_т - активное и индуктивное сопротивления вторичной обмотки трансформатора или токоограничивающего реактора, Ом.

Величина r является относительным сопротивлением якорной цепи и определяется как

r = ,

где i^*_гр - относительное значение граничного тока I_гр (граница между непрерывным и прерывным током), i^*_гр = ; U₂ – фазное напряжение вентильной обмотки трансформатора, В.

По характеристикам рис. 6 для известного числа фаз m и по значению 1/T_я находят произведение i^*_гр r и определяют i^*_гр , а затем I_гр :

I_гр = i^*_гр I_ном

Рис. 6. Кривые для определения граничного тока

Если ток I_гр окажется меньше минимального тока нагрузки I_min , то индуктивность реактора достаточна. В противном случае надо увеличить L_др , выбрав другой реактор. Для его выбора следует принять I_гр = I_min , определить по (4).

i ^*_гр и i ^*_гр r , а затем по кривым рис. 6. найти Т_я и далее - необходимую L_др .

Технические данные сглаживающих реакторов даны в прил. 4.