Определение параметров нагрузки

Номинальный ток якоря в двигателе можно рассчитать по формуле:

(2)

где:

- коэффициент полезного действия двигателя. Для ДПТ, номинальная мощность которого = 100 ÷ 500кВт, лежит в пределах = 0,94÷0,96.

Для проектируемого преобразователя: =125кВт, =154В; = 94,6%.

Потери в двигателе оценим по выражению:

(3)

Полагаем, что потери в меди якоря при номинальном токе составляют половину суммарных потерь. Это позволяет определить сопротивление якоря двигателя.

, (4)

Индуктивность якорной цепи оценим по формуле Лицвилля:

, (5)

где:

р - число пар полюсов двигателя;

- номинальная частота вращения;

- расчётный коэффициент, принимаемый равным:

■ 0,6 для некомпенсированных машин с ≤5-10кВт;

■ 0,25 для компенсированных машин с большой мощностью;

Значение для общепромышленных машин постоянного тока серий П2 и П можно принять равным 314 .

=

3.2. РАСЧЁТ ПАРАМЕТРОВ ИДЕАЛЬНОГО ВЫПРЯМИТЕЛЯ

Идеальным является выпрямитель, выполненный на элементах, не имеющих потерь. Анализ схем выпрямления ведем, положив угол управления тиристорами равным нулю. В этом случае нет запаздывания в открытии тиристоров относительно точки естественной коммутации (ТЕК), а тиристоры можно условно заменить диодами. В этом режиме преобразователь обеспечивает на выходе максимальное выпрямленное напряжение, обозначенное U_d0. Так как у идеального выпрямителя нет внутреннего падения напряжения,

то U_d0 = E_d0 = U _ян, где E_d0 - внутренняя ЭДС выпрямительной схемы при а = 0.

Очевидно, что при нагрузке на выходе выпрямителя R, либо RL типа, мощность, отдаваемая преобразователем, и загрузка его элементов будут максимальными при а = 0. Поэтому выбор элементов преобразователя производиться в данном режиме работы.

Кроме указанных выше допущений считаем, что ток нагрузки i_d (ωt) идеально сглажен, т.е. i_d(ωt) = I_d = const. Это является ошибочным предположением при RL-нагрузке либо двигательной нагрузке. При работе на ДПТ допустимые пульсации в кривой выпрямленного тока i_d(ωt) как правило, не должны превышать 5%. При больших уровнях пульсации резко ухудшаются условия протекания коммутационных процессов на коллекторе ДПТ Это проявляется в усилении искрения в щеточных контактах машин и обгорания коллектора.

Необходимое соотношение между средним значением выпрямленного напряжения идеального выпрямителя U_d0 и вторичным напряжением трансформатора (для идеального трансформатора U_2ф = Е_2ф) устанавливается на основании соотношения:

, (6)

где:

т - число пульсаций в кривой выпрямленного напряжения u_d (ωt) за период сетевого напряжения . Для проектируемой схемы т = 3

Для нулевых схем выведена общая расчетная формула:

, (7)

Выражение (7) позволяет определить коэффициенты согласования по напряжению для различных схем выпрямления.

, (8)

Численное значение относительной величины вторичного расчётного напряжения

для проектируемой схемы, рассчитанное по выражениям (6) и (8) равно

Расчётное значение Е_2ф =131,67 В.

Основными показателями при выборе тиристоров по напряжению является значение максимального напряжения, прикладываемого к тиристору в закрытом состоянии .

Отношение назовём коэффициентом использования вентилей по напряжению K_vU. Очевидно, что при заданном E _d0, чем ближе K_vU к единице, тем на меньшее напряжение выбираются тиристоры по каталогу. Для большинства трёхфазных схем выпрямленное значение определяется амплитудой вторичного линейного напряжения

). Используя известное соотношение амплитуд и действующих значений напряжений в трёхфазной симметричной и выражение

(6), было рассчитано численное значение K_vU = . Выбор тиристоров по току в идеальной схеме осуществляют по предельно возможному значению среднего тока, протекающему через него.

(9)

Для большинства схем - .

(10)

где:

λ - угол проводимости тиристора, определяемый по диаграммам работы схемы;

, Тогда:

= 286А

Обычно токовую нагрузку тиристоров определяют через коэффициент использования тиристоров по току.

, (11)

Для рассматриваемой схемы коэффициент использования тиристоров по току

Для различных схем выпрямления продолжительность открытого состояния (угол λ) и форма тока различны. Это означает, что при равных значениях токов через вентили их действующие значения могут отличаться. Как известно, эффективность (действующее значение) тока вентиля определяется выражением:

Относительное значение действующего тока вентилей:

, (14)

Для рассматриваемой схемы коэффициент относительной эффективности тока тиристоров (взят из справочной таблицы) .