Документ: s_electro, страницы 86-90 | База учебных материалов

ванная типовая методика ее расчета не учитывает вынужденного подмагничивания трансформатора однонаправленным потоком.

Можно также качественно рассмотреть и вопрос о схеме соединения первичных обмоток трансформатора. Если сделать подобный же анализ электромагнитных процессов в трансформаторе при соединении его первичных обмоток в звезду, то можно показать, что при наличии во вторичных токах гармоник, кратных трем (режимы с Хd ≠∞), в магнитопроводе трансформатора дополнительно возникают еще и переменные потоки вынужденного подмагничивания от этих гармоник, так как в первичных обмотках не будет этих гармоник из-за отсутствия пути протекания для них. Поэтому первичные обмотки соединены в треугольник, который образует контур для протекания гармоник, кратных трем, что компенсирует потоки от этих гармоник во вторичных токах, тем самым устраняя вынужденное подмагничивание магнитопровода этими гармониками [8].

Теперь можно провести этап количественного анализа процессов в выпрямителе. Задача, допущения и методика анализа такие же, как и в расчете выпрямителей однофазного тока, что позволяет сопоставлять результаты, полученные в одинаковых условиях. Те же пятнадцать пунктов расчета имеют здесь следующее содержание.

1. Среднее значение выпрямленного напряжения неуправляемого

выпрямителя U					d 0
					d 0
			π
	1		3					3 6
U d 0 =	1		∫			2 U 2 cos ϑ dϑ =		3 6		U 2 =1,17U 2 ,	(2.5.3)
	2π	−		π					2π
	3			π
	3			3
откуда
						U 2 =	U d 0		= 0,84U d 0 .		(2.5.4)
						U 2 =	1,17		= 0,84U d 0 .		(2.5.4)

Заметим, что начало отсчета времени при записи исходного расчетного интеграла выбирается только из соображений простоты вычисления и на результат вычисления не влияет.

2. Среднее значение анодного тока вентиля

86

	1	2π		1		2π/ 3
I a =	1	∫ ia dϑ =		1			∫	I ddϑ =	I d	.	(2.5.5)
I a =	2π	∫ ia dϑ =		2π			∫	I ddϑ =		.	(2.5.5)
	2π	0		2π			0	3
		0					0
3. Действующее значение анодного тока вентиля
	1	2∫π i2 dϑ =			1		2π 3			I d
I а.д =	1	2∫π i2 dϑ =			1			∫I d2 dϑ =		I d	(2.5.6)
	2π	a			2π			0		3
		0						0
Коэффициент формы
		Kф =	I a.д = 3 .								(2.5.7)
			I a
4. Амплитудное значение анодного тока
		I a max = I d .									(2.5.8)
Коэффициент амплитуды
		K a =	I a max			= 3 .					(2.5.9)
		K a =				= 3 .					(2.5.9)
			I a

5. Максимальная величина обратного напряжения на вентиле

U*b max =

U b max

=

2

3 U 2

=

2

3 2π

=

2π

= 2,09 .

U d 0

3

6

3

6. Установленная мощность вентилей:

− с неполным управлением

S*b1 =

Sb

= n

U b max I a

=

3

2π U d 0

I d

=

2π

,

Pd 0

3

− с полным управлением

S*

= S*

K a = 3

2π

= 2π.

3

b2

b1

(2.5.10)

(2.5.11)

(2.5.12)

87

7. Действующее значение тока во вторичной обмотке трансформатора

I 2 = I aд =	I d .	(2.5.13)
	3

8. Действующее значение тока в первичной обмотке трансформатора

I1 = 21π	2π	2π 3
I1 = 21π	∫i12 dϑ =	21π	∫
	0		0

2

I d

2

2π

1

I d

2

2 I d

∫

−

dϑ

=

3

dϑ+

3

K т

2π 3

K т

(2.5.14)

9. Полная мощность вторичных обмоток
	S2 = 3U 2			I 2 = 3 2π U d 0					I d	=		2π		Pd 0 =1,48 Pd 0 .				(2.5.15)
				3	6				3		3		2
10. Полная мощность первичных обмоток трансформатора
S1 = 3U1 I1 = 3 K тU			2	2 I d	= 3	2π			U d 0			2	I d =		2π		Pd 0 =1,21 Pd 0 .
S1 = 3U1 I1 = 3 K тU			2	3 KT	= 3	3		6	U d 0		3		I d =		3	3	Pd 0 =1,21 Pd 0 .
				3 KT		3		6			3				3	3
																		(2.5.16)
11. Типовая мощность трансформатора
S т =	S1 + S2	=	1,21+1,48 P			d		=1,345 P				d 0		S*т =1,345 .				(2.5.17)
S т =		=	1,21+1,48 P				0	=1,345 P						S*т =1,345 .				(2.5.17)
2				2			0

Эта расчетная величина не учитывает вынужденного подмагничивания трансформатора однонаправленным потоком. С учетом сделанных выше качественных оценок влияния однонаправленного потока вынужденного подмагничивания

S*тв =1,165 S*т =1,57 .

(2.5.18)

12. Индуктивность сглаживающего реактора оценивается также по формуле (2.3.19), а его относительная условная установленная мощность – по формуле (2.3.21) или (2.3.22). Здесь

88

		г = 0,06,	K п =0,25.	(2.5.19)
	K

13. Входной коэффициент мощности по аналогии с (2.3.23)

X = ν	I	=	1	=		1	= 0,79 .	(2.5.20)

			S1*		1,21

14. Коэффициент преобразования выпрямителя по напряжению

K пн =	U d 0	=	3 6	K т =1,17	K т .	(2.5.21)
	U1		2π

15. Коэффициенты преобразования выпрямителя по току

Kпт =	K т	=1,21K т	′	K т	.	(2.5.22)

	νI		Kпт =	2

Рассмотренную схему однополупериодного выпрямления трехфазного тока сопоставим с проанализированной выше схемой однополупериодного выпрямителя однофазного тока (m1=1, m2=2, q=1).

1. В рассмотренной схеме произошло дополнительное по сравнению с противопоставляемой схемой ухудшение использования транс-

форматора по типовой мощности S*тв из-за наличия подмагничивания магнитопровода трансформатора постоянным потоком.

2.Использование вентилей по обратному напряжению в рассмотренной схеме в 1,5 раза лучше, чем в противопоставляемой. Это соответственно снизило и установленную мощность вентилей с неполным управлением.

3.Качество выпрямленного напряжения в рассмотренной схеме

выше в 4 раза по критерию Kг и в 2,5 раза по критерию K п , чем в

противопоставляемой схеме. Это связано с увеличением пульсности выпрямления в 1,5 раза (с qm2 = 2 до qm2 = 3), т. е. с возрастанием частоты пульсаций и с уменьшением амплитуды пульсаций почти в 2 раза. Видно, что суждения о качестве выпрямленного напряжения по распространенному критерию K п недостаточно, так как он не учиты-

вает частоту пульсаций напряжения, также влияющую на качество выпрямленного тока. Критерий Kг учитывает и частоту пульсаций,

поэтому он прямо определяет качество выпрямленного тока и условную установленную мощность сглаживающего реактора.

89

4. Входной коэффициент мощности здесь заметно ниже, чем в противопоставляемой схеме, что, как будет показано в разделе 3.13, означает большее обратное негативное влияние выпрямителя на питающую сеть.

Итак, с учетом этих свойств схемы она имеет ограниченное самостоятельное применение (только при низких значениях выпрямленного напряжения с невысоким качеством), но является составной частью более сложных и более качественных выпрямителей (см. раздел 2.7).

2.6. ВЫПРЯМИТЕЛЬ ТРЕХФАЗНОГО ТОКА СО СХЕМОЙ СОЕДИНЕНИЯ ОБМОТОК ТРАНСФОРМАТОРА

ЗВЕЗДА - ЗИГЗАГ С НУЛЕМ (m1 = m2 = 3, q = 1)

Ухудшение использования трансформатора в предыдущей схеме однополупериодного выпрямления, связанное с наличием нескомпенсированных однонаправленных потоков вынужденного намагничивания в каждом стержне магнитопровода, создаваемых постоянными составляющими токов вторичных обмоток трансформатора, может быть устранено. Механизм устранения вынужденного однонаправ-

ленного подмагничивания достаточно очевиден – расположить на каждом стержне трансформатора по две вторичные обмотки, однонаправленные токи которых направить встречно. В двухфазном выпрямителе однофазного тока это получалось естественным путем за счет преобразования в трансформаторе однофазного напряжения в двухфазное с помощью двух вторичных обмоток трансформатора. В однополупериодном выпрямителе трехфазного тока это требует наличия второй системы вторичных обмоток трансформатора. Различные варианты связи этих систем обмоток между собой и с вентилями порождают различные схемы выпрямителей трехфазного тока с компенсированными однонаправленными потоками вынужденного намагничивания. Специальное соединение (зигзагом) этих систем обмоток между собой дает схему, рассматриваемую в этом разделе. Соединение второй системы обмоток, включенной противофазно первой системе, со второй группой вентилей, с последующим параллельным или последовательным соединением этих комплексов из обмоток и групп вентилей дает соответственно схему выпрямления с уравнительным реактором, рассматриваемую в следующем разделе, и каскадную схему выпрямления [8], в чистом виде в новых разработках уже не применяемую.

Схема однополупериодного выпрямителя трехфазного тока с соединением двух систем вторичных обмоток трансформатора в зигзаг

90

Материал: s_electro

Смотрите также: